[发明专利]智能电力变压器通用硬件平台

权利要求书

1.智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：包括机箱以及机箱内的电源模块、开关量输入模块、开关量输出模块、直流量采集模块、交流量采集模块、温度量采集模块、主控制模块和高压套管监测模块；上述所有模块均通过接插件与机箱背板连接，并可以互换位置；所述的开关量输入模块、开关量输出模块、直流量采集模块、交流量采集模块、温度量采集模块、主控制模块和高压套管监测模块中均含有微控制器，通过串行通讯方式把信息集中到与主控制模块相连接的微处理器中。

2.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的机箱采用19英寸、4U的标准机箱。

3.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的开关量输入模块包括：微控制器和隔离器件；外部开关量通过DC 24V电源接到隔离器件，经隔离器件后与微控制器输入端连接。

4.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的开关量输出模块包括：微控制器和出口继电器；微控制器通过驱动电路与出口继电器连接，出口继电器的输出端与外部线缆连接。

5.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的直流量采集模块包括：微控制器、AD采样电路和运算放大电路；直流电流量需经过采样电阻，直流电压量则直接送给运算放大电路，运算放大电路连接AD采样电路，AD采样电路与微控制器相连接。

6.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的交流量采集模块包括：微控制器、AD采样电路、运算放大电路和小型电流、电压互感器；小型互感器采集交流电压、电流，并变换成小信号经运算放大电路和AD采样电路后送入相连的微控制器。

7.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的温度量采集模块包括：微控制器、AD采样电路、运算放大电路和恒流源电路；前端PT100热电阻采用三线制接法连接到端子，而后由恒流源电路激励产生电压信号，经运算放大电路和AD采样电路送入相连接的微控制器。

8.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的主控制模块包括：ARM内核的微处理器、NAND Flash存储器、DDR2 SDRAM、光纤收发器；ARM内核的微处理器通过外设接口连接NAND Flash存储器、DDR2 SDRAM和光纤收发器，光纤收发器与变电站内二次系统连接。

9.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的高压套管监测模块包括： DSP数字信号处理器、同步AD采样电路、运算放大电路和采样电阻；高压套管末屏电流信号经采样电阻，系统二次电压信号则直接送入运算放大电路，经同步AD采样电路后送给相连接的DSP数字信号处理器。

10.根据权利要求1所述的智能电力变压器通用硬件平台，其特征在于：所述的机箱采用全铝合金、电磁屏蔽架构，19英寸、4U高标准机架式安装，后插拔模块装入方式；电源模块由近旁引入DC 110V或者DC 220V电源，内部转换成5V给其他模块提供电源；

开关量输入模块连接电力变压器上瓦斯继电器、压力释放阀等变压器二次组件的输出告警或跳闸接点，并串接外部24V电源，在模块内经过隔离器件后送到微控制器中；

开关量输出模块连接外部中间继电器的线圈，间接控制冷却器或者有载分接开关电动机构的接触器，对冷却器或者有载分接开关起到控制和调节的作用；在模块内，微控制器的I/O口通过磁耦芯片，连接到达林顿二极管驱动小型继电器，并且返回小型继电器的输出状态；

直流量采集模块连接信号变送器和传感器，可以接收4-20mA和0-5V的直流信号；在模块内部电流量通过精密电阻转化成电压信号，而电压信号直接连接隔离运放电路和AD采样电路，然后送到微控制器中进行数据处理；

交流量采集模块连接外部互感器输出的小电流、电压信号，内部再经过小型互感器和运算放大器的信号变换后，送到微控制器中；

温度量采集模块主要针对外部是热电阻PT100的采集方式，采用三线制接法；PT100通过模块内恒流源电路的激励，产生电压信号送给运算放大电路和AD采用电路，接入到微控制器中；

以上所述的模块中，微控制器均采用LPC1768；

主控制模块是整个硬件平台的中枢，采用ARM Cortex A8内核高性能工业级微处理器芯片，所有的测量、监测、控制、计量和保护的信息都到这里汇总，并进行评估、诊断分析；光纤端口可以接收和发送MMS、GOOSE和SV报文信号，与变电站内的过程层、间隔层和站控层连接，并具备IRIG-B码对时功能；

高压套管监测模块，从套管末屏引入泄漏电流，同时接入系统电压互感器二次电压，在模块内经过AD芯片同步采样后送到高性能DSP芯片进行算法处理，得到介质损耗因数、电容量和泄漏电流，对套管的状态进行评估，并把结果传给主控制模块。