Проектиране на 10kV интелигентна подстанция тип кутия, базирана на Gizwits IoT платформа + СТМ32

Интелигентната система за дистанционно управление на подстанция тип 10kV, въведена в тази статия, е проектирана и разработена от Tian Hui от Xi'an University of Science and Technology.

Системата приема дизайна на 10kV интелигентна система за смяна на кутии за студентски апартамент в колеж като инженерен фон, и проектира 10kV интелигентна система за смяна на кутии, базирана на Интернет на нещата. Системата се състои от три части: слой на възприятието, комуникационен слой и слой на приложение. Слоят на възприятието е отговорен за събирането на данни от сензора и предаването му към контролера на полето.

Включително оборудване за вторични системи, като например устройства за защита от микрокомпютри, интелигентни мрежови измервателни уреди, и интелигентни контролери за компенсиране на реактивната мощност, както и оборудване за откриване на околната среда, като температура и влажност, дим, и сензори за потапяне във вода. Контролерът на място използва вграден микропроцесор STM32, включително LCD дисплей, Модул за гласова аларма, релеен и GPRS комуникационен модул, и т.н.; комуникационният слой използва GPRS безжична комуникация, който отговаря за двупосочния пренос на данни между контролера на място и облачната платформа; Облачната платформа Gizwits разработва система за дистанционно наблюдение и мобилно приложение за трансформатори тип кутия, който е отговорен за съхранението, анализ и обработка на данни за работа на трансформатор тип кутия.

This system finally realizes the user's remote monitoring of environmental parameters such as variable temperature and humidity, аларма за дим и фундаментна яма вода, както и електрически параметри като ток, Напрежение, Честота и фактор на мощността, и работно състояние на оборудването чрез компютъра WEB или мобилно APP.

Когато има аномалия или повреда в работата на трансформатора тип кутия, Системата за мониторинг автоматично преценява нивото на неизправност, и изпраща аларма чрез различни комбинации от звънец на място, мобилен телефон APP, SMS и телефон, и т.н., и уведомява съответния персонал за отстраняване на скрити неприятности навреме и предотвратяване на електрически аварии. . Подходящ е за дистанционно наблюдение и централизирано управление на боксови трансформатори и електроразпределителни помещения, и може значително да подобри нивото на интелигентност и безопасността на захранването и надеждността на електроразпределителното оборудване в училищата, Предприятия и общности.

1. Въвеждането

С изграждането и развитието на социалната икономика и дистрибуторската мрежа, има все повече и повече 10kV кутия трансформатори. Традиционната подстанция тип 10kV обикновено приема режима на работа без надзор и ръчна редовна проверка, който има ниска степен на интелигентност и липсват дистанционни системи за наблюдение и алармени повреди за околната среда и оборудването. В момента, с бързото развитие на интелигентната сензорна технология, вградена технология, комуникационни технологии и изчислителни технологии в облак и намаляване на разходите, 10kV подстанция тип smart box, базирана на интернет на нещата, се превърна в най-добрия избор за модернизиране и трансформация на традиционните подстанции тип кутия.

Интелигентната система за дистанционно наблюдение на подстанция тип кутия, базирана на интернет на нещата, може дистанционно да наблюдава средата на подстанцията тип кутия, работни параметри и състояние на оборудването в реално време. Както е показано на фигура 1.

Потребителите могат дистанционно да следят параметрите на околната среда като температура и влажност на кутията, Аларма за дим, и натрупване на вода в фундаментни ями, както и електрически параметри като ток, Напрежение, честота, и фактор на мощността, и състоянието на оборудването чрез компютри или мобилни приложения по всяко време. Когато подстанцията на кутията работи необичайно или не успее, системата за мониторинг автоматично ще уведомява съответния персонал чрез различни методи на APP за мобилни телефони, SMS и телефон според нивото на повреда, така че да се отстранят скритите неизправности навреме и да се предотвратят електрически аварии.

10kV интелигентна подстанция тип кутия, базирана на интернет на нещата

Системата за дистанционно наблюдение на подстанцията тип smart box се състои от "полеви автобус LAN" вътре в подстанцията тип кутия и "облачна платформа широкообхватна мрежа" извън подстанция тип "кутия". Този структурен модел може да се приложи при разработването на системи за дистанционно наблюдение на вторично водоснабдително оборудване системи за дистанционно наблюдение, Жилищни системи за управление на таксите за електроенергия, и асансьорни системи за дистанционно наблюдение за подобряване на нивото на интелигентност и управление на традиционното оборудване и насърчаване на модернизирането на традиционните индустрии. Има добра стойност на приложение.

2. Цялостен дизайн на програмата

Дизайнът на подстанция тип smart box, базирана на интернет на нещата, се основава на дизайна на подстанция тип 10kV smart box в студентски апартамент. Основният системен дизайн на интелигентния трансформатор тип кутия 10kV е същият като този на традиционния трансформатор тип кутия 10kV, и има тенденция да бъде зрял. Тази статия се фокусира върху интелигентния дизайн на трансформатора тип 10kV smart box. По-долу е даден кратък преглед на проектното съдържание на първичната система на трансформатора тип 10kV smart box.

2.1 Проектиране на първична система на интелигентна подстанция тип кутия 10kV

Натоварването на мощността на No. 5 Студентска жилищна сграда в университет е предимно осветление, компютри и новодобавени натоварвания на климатици. Всяко общежитие се изчислява като 8 хората, натоварването на осветлението е 100W, всеки студент компютър натоварване е 200W, и всяка 1.5P сплит тип закачалка е новоинсталирана с климатици Мощността е 1.3kW, и натоварването на едно общежитие е 3.0kW. Според "Промишлено и гражданско електроснабдяване и разпределение Ръководство за проектиране", the dormitory's power load demand coefficient is 0.7, Факторът на мощността е 0.8.

Като се има предвид увеличаването на електрическото натоварване на студентския апартамент в бъдеще, трансформаторът трябва да резервира определен марж, и е избран трансформаторът с капацитет 1000kVA. Като се имат предвид първоначалните инвестиционни разходи и оперативните разходи на трансформатора, както и изискванията на националната политика за енергоспестяване и намаляване на емисиите, за тази цел е избран напълно запечатан трансформатор с ниска загуба S13-M-1000/10-0.4.

Въз основа на статистическото изчисление на натоварването, изчисление на късо съединение, Проверка на динамичната стабилност и проверка на термичната стабилност, Избрано е основното оборудване на първичната система на трансформатора тип кутия. Специфичните модели и технически параметри на основното оборудване на първичната система са показани в таблица 3, Маса 4, Маса 5 и таблица 6.

Съгласно проектните изисквания на No. 5 Подстанция Student Apartment Project Box и изчисляване на дизайна на основната система, основната електрическа схема на проектираната първична система на No. 5 студент апартамент кутия подстанция е показано на фигура 2.

Фигура 2 : Основната електрическа схема на първичната система на подстанция тип кутия в студентски апартамент в университет

2.2 Интелигентна схема за проектиране на 10kV боксов трансформатор

Насочени към проектните дефекти и проблеми, съществуващи в управлението на експлоатацията на традиционната подстанция тип кутия 10kV, Ключът към решаването на проблема се крие в изграждането на система със затворен цикъл за откриване, дистанционно наблюдение и аларма на интелигентната среда и оборудване на подстанция тип "кутия", и дизайнът има дистанционно наблюдение на работната среда и електрическото оборудване Интелигентната кутия трансформаторна система с различни функции може да събира и следи параметрите на околната среда, като например контрол на достъпа на трансформатора на кутията, околна температура и влажност, Аларма за дим, и вода в кабелния изкоп, както и напрежение, текущ, активна мощност, реактивна мощност, фактор на мощността, температура на кабела, трансформатор трансформатор, и т.н.

Телесна температура и газов алармен сигнал и други работни параметри на оборудването, дистанционно управление изпускателен вентилатор, микрокомпютърно защитно устройство и прекъсвач превключвател.

Системата приема интелигентни инструменти и интелигентни сензори с комуникационни функции, които обикновено се използват в промишлени обекти, и предава събраните данни на контролера на полето чрез комуникация с полевата шина, и контролерът на полето предава данните на сървъра или хост компютъра в облака чрез безжичен или кабелен комуникационен модул. Реализиране на функции като телеметрия, Дистанционна сигнализация и дистанционно управление.

Системата за дистанционно наблюдение на 10kV интелигентен боксов трансформатор, базиран на интернет на нещата, използва интелигентни инструменти и сензори с цифрова двупосочна комуникационна функция, и еднакво приема стандартен RS485 шина интерфейс и Modbus-RTU комуникационен протокол. Системата за дистанционно наблюдение на интелигентния трансформатор на кутията, базирана на интернет на нещата, се състои от три части: Слоят на възприятието, комуникационния слой и приложния слой.
* Слой на възприятието: чрез различни интелигентни измервателни уреди и интелигентни сензори за събиране на различни среди, работни параметри на оборудването и работно състояние на оборудването на боксовия трансформатор, и предава данните към контролера на полето чрез RS485 шината. Полевият контролер има вградена операционна система и има събиране на данни, Компютърни, функции за обработка и контрол.
* Комуникационен слой: Този слой е връзката и връзката на предаването и обмена на данни, и отговаря за двупосочното предаване на данни между облачната платформа и контролера на място. Според действителните комуникационни условия на трансформатора тип кутия, различни методи за комуникация като кабелен оптичен кабел, Ethernet или безжичен GPRS могат да бъдат избрани за предаване на данни към облачната платформа.
*Приложен слой: Проектиране и разработване на система за дистанционно наблюдение на трансформатори тип кутия на облачната платформа, Отговорен за изпращането, Получаване и обработка на исторически данни, дистанционно наблюдение на работните параметри на трансформатора тип кутия, и запис съхранение и анализ на данни за операция на събитие. И разработване на WEB и мобилно приложение на облачната платформа, дежурният електротехник може да следи работните данни и работното състояние на оборудването на боксовия трансформатор по всяко време чрез компютъра или мобилното APP.

3. Дизайн на системния хардуер

3.1 RS485 автобусна локална мрежа на мястото на трансформатора на кутията

С развитието и напредъка на вградените технологии и намаляването на разходите, много инструменти за откриване, Сензорите и изпълнителните механизми имат вградени микропроцесори за недостатъците и проблемите на предаването на информация на традиционното полево оборудване тип кутия, които могат да завършат AD DA преобразуване и линеаризация и цифрово филтриране. В тези цифрови полеви устройства се добавя сериен интерфейс за комуникационни данни, а серийната двупосочна комуникация между полевите устройства може да се реализира с помощта на унифициран стандартен комуникационен протокол.

Основно използвана индустриална автобусна мрежа в момента.

Един от ключовете към проектирането на системата за дистанционно наблюдение на трансформатори тип smart box е да се изберат интелигентни инструменти и сензори с цифрови двупосочни комуникационни функции, и да приемат стандартни и унифицирани шинни интерфейси и комуникационни протоколи. Като се започне от инженерната практика на 10kV дизайн за трансформация тип интелигентна кутия в No. 5 Студентски апартамент, избират се RS485 шината и комуникационният протокол Modbus-RTU, които обикновено се поддържат от интелигентни сензори.

Според основната електрическа схема на първичната система на кутия-трансформатор в студентски апартамент в колеж и системната блокова схема на интелигентната система за дистанционно наблюдение на 10kV кутия трансформатор, Дизайнът на системния хардуер приема контролера на полето на кутия-трансформатора като ядро, и се състои от микрокомпютърно интегрирано защитно устройство, интелигентен мрежов измервателен уред и интелигентна реактивна мощност Оборудване за вторична система, като компенсатори, и сензори за откриване на околната среда, като Сензори за дим за температура и влажност, Температурните сензори PT100 и сензорите за проникване на вода образуват локалната мрежа RS485 на мястото за трансформация от кутия до кутия. Диаграмата на RS485 bus локална мрежа на трансформатора на кутията е показана на фигура 4.

RS485 автобусна локална мрежова системна диаграма на мястото за трансформация тип кутия

(1) RS485 серийна комуникационна шина

Режимът на комуникация на RS485 шината е master-slave режим, и главното устройство анкетира всяко подчинено устройство за комуникация, и може да се създаде мрежа от една до много точки, за да се образува разпределена система. Интерфейсът RS485 е широко използван сериен интерфейс с ниска скорост, и интерфейсът RS485 има следните характеристики.
* RS485 интерфейс.

RS485 интерфейс комуникация приема режим на диференциално предаване, и има комбинация от балансиран драйвер и диференциален приемник, и използва разликата в напрежението в двата края на кабела за предаване на сигнали, което значително подобрява способността да се противопоставят на смущения в общ режим и анти-шумови смущения.
* RS485 автобус има висока скорост на предаване и дълго разстояние предаване. Максималното разстояние на предаване е около 1200 метра, и максималната скорост на предаване е 10Mbps; неговата скорост на предаване е обратно пропорционална на разстоянието на предаване, и максималното разстояние на предаване може да бъде достигнато, когато скоростта е под 20kbps.
* Поддръжка на множество възли. Общо взето, RS485 шина линия теоретично може да поддържа 247 възли на устройства.

(2) Modbus-RTU сериен комуникационен протокол

Протоколът Modbus се прилага за индустриалната автобусна мрежа. Чрез протокола, Комуникацията на данни може да се извърши между контролера и полевото оборудване. Оборудването, произведено от различни производители, може да формира система за наблюдение на индустриалната автобусна мрежа по унифициран протокол. Протоколът има структура господар-роб, един главен възел в мрежата, а другите са робски възли, и всеки подчинен възел има уникален адрес на устройството.

В серийната автобусна мрежа, главният възел стартира команда, и всички подчинени устройства ще получат командата. Командата Modbus съдържа адреса на подчиненото устройство, което изпълнява командата, и подчиненото устройство, определено от главното устройство, реагира първо и след това изпълнява командата. В командите на Modbus има контролни суми, за да се уверите, че пристигащите команди не са повредени. Modbus командите могат да инструктират RTU да промени стойността на регистъра си, четене или управление на входно-изходния порт, и да наредите на устройството да върне една или повече регистрационни данни.

Modbus включва ASCII, RTU и TCP три типа съобщения. Режим на предаване ASCII, Контролна сума за LRC, ниска ефективност на предаване, но интуитивен, прост и лесен за отстраняване на грешки. Режим на предаване RTU, използване на проверка на CRC, висока ефективност на предаване, малко по-сложно от ASCII. Най-общо казано, ако количеството данни, които трябва да бъдат предадени, е малко, можете да обмислите използването на ASCII протокола; ако количеството данни, които трябва да бъдат предадени, е относително голямо, най-добре е да използвате протокола RTU. Поради тази причина, интелигентните инструменти и сензори на тази система приемат комуникационния режим Modbus-RTU еднакво.

3.2 Хардуерен дизайн на полеви контролер на боксов трансформатор

Контролерът на полето на боксовия трансформатор се състои от вградена система. Вградената система е ориентирана към приложението, Софтуерът и хардуерът могат да бъдат пригодени, и реализира автоматизация на оборудването, интелигентност, и функции за дистанционно наблюдение. Състои се основно от вградени микропроцесори, Свързан хардуер, вградени операционни системи, и приложни софтуерни системи.

(1) STM32 микропроцесорна минимална система

Минималната система на вградения микропроцесор включва вграден микропроцесор, нулиране на веригата и верига за отстраняване на грешки. Часовниковата верига осигурява необходимия външен часовников сигнал, Веригата за нулиране осигурява унифицирано начално състояние, и веригата за отстраняване на грешки осигурява интерфейс за изтегляне на програми и отстраняване на грешки.
* Опция за вграден микропроцесор. Съгласно изискванията на системата за дистанционно наблюдение на 10kV интелигентен боксов трансформатор за работата на контролера на място, тази система избира чипа STM32F103ZET6 като основен микропроцесор на контролера на място. STM32F103ZET6 вграден микропроцесор, MCU има висока интеграция, ниска консумация на енергия, и висока производителност на разходите. Подходящ е за различни изисквания за приложение в индустриалната медицинска област, и може да отговори на изискванията за събиране на данни и обработка в реално време на тази система.
* Кристал осцилатор верига. Веригата на кристалния осцилатор осигурява фиксиран честотен импулс на микропроцесора, за да накара микропроцесора да работи нормално. Микропроцесорът STM32 има два кристални осцилатора, 8MHz кристален осцилатор осигурява външен високоскоростен часовник, и кристалният осцилатор 32.768KHz осигурява външен часовник с ниска скорост.

* Нулиране на веригата. Функцията на веригата за нулиране на микропроцесора е да рестартира системата. Когато системата се провали, Натиснете бутона за нулиране, за да рестартирате устройството. Обикновено, Веригата за нулиране използва сигнал от ниско ниво за рестартиране.

(2) Дизайн на силовата верига

Системата избира постоянно външно захранване с номинално напрежение 12V (2Една), и избира DC 5V (2Една) захранващ адаптер с USB интерфейс за захранване на контролера на полето. 12V DC захранването е свързано към контролната платка, и DC 12V захранването се понижава, за да се получи DC 5V захранване чрез модула за понижаване LM2596S. След това 5V напрежението преминава през регулаторния чип AMS1117-3.3V, за да се получи напрежение 3.3V за захранване на чипа STM32. Електрическата схема на регулатора на захранването LM2596S и AMS1117-3.3V е показана на фигура 8.

(3) RS485 интерфейс към TTL модул

Интерфейсът RS485 към TTL модула реализира двупосочното преобразуване и комуникация на RS485 сигнал и TTL сигнал, но сигналът трябва да се изпълнява последователно, и не може да се извършва в две посоки едновременно. Всички полеви устройства използват този модул за свързване с микроконтролера, и електрическата схема е показана на фигура 9.

Електрическа схема на TFT-LCD и STM32 MCU - Фигура 9

(4) LCD дисплей модул

Тъй като контролерът на място на системата за дистанционно наблюдение тип кутия трябва да показва много цифри и знаци, 2,8-инчов TFT-LCD дисплей с течни кристали е избран за дисплейен модул, и вътре има контролер ILI9341. Помислете STM32 може да комуникира с ILI9341 чрез SPI интерфейс, 8080 интерфейс или RGB интерфейс. За да постигнете по-бърза честота на опресняване, TFT-LCD използва 8080 Интерфейс на паралелна шина за данни. STM32 извежда данни към паметта на контролера ILI9341 чрез модула FSMC с променлива статична памет.

(5) Модул за гласова аларма

Когато микропроцесорът STM32 открие, че има аномалия или повреда в работните данни на трансформатора на кутията, ще изпрати съобщение до серийния порт и ще стартира гласова аларма. Модулът за гласова аларма избира често използвания гласов чип SYN6288, и автоматично излъчва информация за гласова аларма според програмираната програма. Системата използва GB2312 код, който е подходящ за обмен на информация в обработката на китайски йероглифи и комуникация с китайски йероглифи. SYN6288 също точно разпознава числата, Часове и дати, и често използвани мерни единици.

(6) Релеен модул

Полевият контролер избира група от двупосочни изолационни релейни модули за оптосъединител, за да контролира отварянето и затварянето на DC 12V алармен звънец и вентилатор, и 220V AC релето в твърдо състояние може да бъде избрано според вида на захранването и мощността на изпускателния вентилатор тип кутия. Всеки модул на релейната верига има нормално отворени и нормално затворени контакти, както и индикация за състоянието на светодиода; Всяка релейна верига е изолирана от оптрони, и е оборудван със свободен диод за освобождаване на индуцираното напрежение на релето и защита на предишната верига. Когато температурата на околната среда на трансформатора на кутията надвишава определен диапазон, контролерът на място извежда високо ниво, и едно реле за изолиране на оптрон действа за включване на вентилатора, за да се охлади; когато възникнат сериозни неизправности като прекомерна концентрация на дим, контролерът задвижва друго реле за изолиране на оптрон за свързване Контурът на алармения звънец изпраща аларма на място. За диаграмата на работния принцип на релето и диаграмата на свързване между релейния модул и чипа STM32, Моля, свържете се с производителя и изпратете заявката.

(7) Комуникационен модул

Съгласно проектните изисквания на системата за дистанционно наблюдение на 10kV интелигентен боксов трансформатор, комуникацията между интелигентния боксов трансформатор и облака избира метода за безжична комуникация GPRS с ниски разходи за трафик. GPRS модул на фърмуера на Gizwits.
*GPRS модул на фърмуера на Gizwits (G510_GAgent фърмуера). Този модул е приложна програма, работеща на различни комуникационни модули, предоставяне на функции като двупосочно предаване на данни от облачни и продуктови устройства, конфигурация на устройството в мрежата, откриване и обвързване, и надстройки на програмата. Схемата на веригата между GPRS модула и главния контролер може да бъде получена, като се свържете с производителя.

*GPRS-GA6 модул. Този модул може да реализира предаването на глас, кратко съобщение и данни с ниска консумация на енергия. Той е подходящ за различни изисквания за проектиране в M2M приложения, особено за проектиране на компактни продукти. Второ, комуникационният протокол приема UART серийно предаване на порт шина, използва стандартни AT команди за управление на модула, и избира скоростта на предаване от 115200bps. Свържете се с Производител на IoT за схемата на свързване на модула GPRS-GA6 и микроконтролера STM32.

3.3 Микрокомпютърно устройство за цялостна защита

Според спецификацията за дизайн на защитата на силовия трансформатор (ГБ/Т 50062-2008), 10kV трансформаторите обикновено трябва да инсталират защита от свръхток с ограничение във времето. Устройството за защита на микрокомпютъра има защита, измервателни и контролни функции на трансформатори и линии, както и функциите за събиране на данни, мониторинг и самоинспекция на системата, и има висока чувствителност и надеждност.

Според изискванията за проектиране на интелигентната смяна на кутията 10kV в студентския апартамент, избран е текущият микрокомпютър Ankerui AM3-I устройство за цялостна защита с комуникационна функция RS485, с IA, ИБ, МЕЖДУФИРМЕН, UA, УБ, УК, P, Q, Fr и други електрически Измерване на параметри, 8-Придобиване на сигнал за външен превключвател на канала, и операции по отваряне и затваряне на дистанционното управление на прекъсвача и други функции. Схемата на терминала за окабеляване на устройството за защита на микрокомпютъра AM3-I е както следва:

Схема на терминала за окабеляване на устройство за защита на микрокомпютър AM3-I

3.4. Интелигентен мрежов измервателен уред

Интелигентните мрежови измервателни уреди се използват за откриване на електрически параметри като трифазен ток, Напрежение и мощност на нисковолтови електроразпределителни вериги, както и състоянието на отваряне и затваряне на изолиращите превключватели и прекъсвачи. Според проектните изисквания на вторичната система на 10kV интелигентен боксов трансформатор, Избран е интелигентен мрежов измервателен уред Ankerui ACR с комуникационна функция RS485, и електрическата схема на ACR интелигентен мрежов измервателен уред и токов трансформатор с ниско напрежение и електрическата схема на входа и изхода на превключвателя са избрани.

ACR интелигентен мрежов измервателен уред токов трансформатор ниско напрежение и цифрова входна и изходна електрическа схема

ACR интелигентен мрежов измервателен уред приема протокола Modbus-RTU, които могат да измерват и събират параметри на мощността. Входната функция на превключвателя може да открие състоянието на превключване на изолиращия превключвател и прекъсвача, и функцията за релеен изход може дистанционно да включва и изключва прекъсвача. Интелигентният мрежов измервателен уред ACR има единен план за комуникационната адресна таблица, които могат да реализират трите дистанционни функции на телеметрията, Дистанционна сигнализация и дистанционно управление.

(1) AD преобразуване и изчисляване на AC аналогов сигнал

т по 3 фазови сигнали за напрежение и 3 Текущи сигнали (Изходни сигнали на токовия трансформатор) директно събрани от интелигентния мрежов измервателен уред ACR са всички аналогови величини, които трябва да бъдат преобразувани в цифрови сигнали, които могат да бъдат разпознати от процесора за обработка на данни. Първо, на 3 фазови напрежения от 220V и 3 Текущите аналози се трансформират в сигнали с ниско напрежение през преобразувателя, и преобразувани в напрежението, разрешено от AD преобразувателя чрез контур за формиране на напрежение; , преобразуван в цифров сигнал от AD и вход към процесора. Схематичната диаграма на процеса на вземане на проби и AD преобразуване на аналоговото количество AC може да бъде получена, като се свържете с производителя.

* Аналогово преобразуване на напрежението и нискочестотно филтриране. Функцията на веригата за формиране на напрежение е да изолира електрически и трансформира електричеството. Обикновено, AD конверторът изисква входният сигнал да бъде ±5V и ±10V, така че съотношението на трансформация на преобразувателя на напрежение може да се определи. Нискочестотните филтри са разделени на пасивни филтри и активни филтри. Активните филтри са съставени от кондензатори, резистори и интегрирани операционни усилватели, които усилват сигнала при филтриране. Пасивните филтри имат само филтриращи функции, но нямат функции за усилване на сигнала.
* Вземане на проби от аналогов сигнал. The sampling process should follow Shannon's sampling theorem, това е, честотата на вземане на проби не трябва да бъде по-малка от 2 пъти най-високата честота на входния сигнал. Процесът на вземане на проби е много бърз. Текущото вземане на проби от AD конвертора е достигнало нивото на наносекундата, докато периодът на вземане на проби на автоматичното устройство на електроенергийната система е на ниво милисекунди, така сигналите за напрежение и ток на шестте контура могат да споделят един AD конвертор, но веригата за вземане на проби Трябва да бъде оборудвана с устройство за вземане на проби и задържане и превключвател за мултиплексор.
* Преобразуване на AD. AD преобразувателите включват последователно приближение, интегрален, Преброяване, Паралелно сравнение, и VFC преобразуватели на напрежение-честота. Последователният преобразувател AD за приближение е представителен както за скоростта, така и за прецизността в ADC, и има по-висока резолюция на преобразуване при по-висок процент на реализация.

(2) Алгоритъм за интегриране на абсолютната стойност на половин цикъл на синусоидална електрическа величина

Ключът на софтуерния алгоритъм е да подобри точността и скоростта на работа на алгоритъма. Ключът на алгоритъма за вземане на проби от променлив ток на интелигентния измервателен уред е да се реши как да се изчисли амплитудата или ефективната стойност на синусоидалния сигнал за вземане на проби според моментната стойност на синусоидалния сигнал. Най-често използваният алгоритъм за синусови количества е алгоритъмът за интегриране на абсолютната стойност на полуцикъла. Принципът на алгоритъма за интегриране на абсолютната стойност на полуцикъла е, че интегралът на абсолютната стойност на синусовото количество във всеки половин цикъл е константа S, и интегралната стойност константа S няма нищо общо с интегралния стартов ъгъл . Алгоритъмът за интегриране на абсолютната стойност на полуцикъла, базиран на модела на синусоидалната функция, е показан на фигура 19.

Алгоритъм за интегриране на абсолютната стойност на полуцикъла въз основа на модела на синусоидалната функция

Изразът за изчисляване на ефективната стойност на тока с помощта на интегралния алгоритъм за абсолютна стойност на полуцикъла е показан на фигурата по-долу:

Във формулата, S представлява интеграла на абсолютната стойност в рамките на половин цикъл; I представлява ефективната стойност на текущата; i представлява моментната стойност на тока; w представлява ъгловата скорост; T представлява цикъла на променливотоковото захранване; f представлява честотата на променливотоковото захранване; N представлява броят на пробите в един цикъл ; Ts представлява периода на вземане на проби.

3.5 RS485 сензор за дим за температура и влажност

Като се има предвид, че захранващата линия в трансформатора тип кутия може да има изтичане, Претоварване, късо съединение и прекомерно контактно съпротивление, които могат да причинят пожари, и повредата на потопения в мазут трансформатор може да предизвика пожари. Следователно, Необходимо е да се инсталира сензор за дим в трансформатора тип кутия за откриване на пожар на трансформатора тип кутия. За да се открият потенциални неуспехи рано. За да се гарантира точността на измерването и да се намалят разходите в същото време, температурата RS485, Сензорът за влажност и дим три в едно се използва за откриване на температурата, влажност и концентрация на дим в трансформатора на кутията. т по сензор за температура и влажност използва сондата SHT30. Пренапрежение на място и смущения в пулса. Сензорът има 4 Проводници: червен, черен, жълт, и зелено. За специфичния метод на окабеляване на сензора за дим за температура и влажност, моля, свържете се с производителя на IoT.

Интелигентните измервателни уреди и сензори, проектирани в тази система, приемат протокола Modbus-RTU, които могат да комуникират надеждно в рамките на пълния диапазон на скоростта на предаване на 1200-115200. Скоростта на предаване на интелигентните измервателни уреди и сензори е равномерно настроена на 9600bps. Форматът за предаване на данни и форматът за преобразуване на данни на сензора са както следва:
Формат на рамката на заявката за данни от сензора. Сензорът следва стандартния протокол Modbus-RTU, и показанието на сензора се съхранява в регистъра на холдинга, Кодът на функцията е 04. Горният компютър чете формата на рамката за запитване на данни от сензора, и по-ниския формат на рамката за запитване на данни от компютърния сензор.

3.6 PT100 температурен предавател - принцип на работа на RTDPT100 - принцип на работа на температурния сензор

PT100 температурен предавател се използва за откриване на телесната температура на трансформатора, Температура на кабела за високо и ниско напрежение, Подходящ е за различни индустриални обекти. Трансформаторът ще доведе до загуби по време на работа, главно загуба на желязо и загуба на мед, известен също като загуба на ядро и загуба на натоварване. Загубата на мед варира в зависимост от тока на натоварване и е пропорционална на квадрата на товарния ток. Формулата за изчисляване на загубите на трансформатора е както следва:

Във формулата, P0 представлява активната мощност на трансформатора при работа без товар при номиналното напрежение; I1 и I2 представляват тока на линията с високо напрежение и тока на страничната линия с ниско напрежение; R1 и R2 представляват страничното съпротивление с високо напрежение и страничното съпротивление с ниско напрежение.

Температурният предавател PT100 е вграден с RS485 интерфейс на шината, и всеки температурен предавател може да бъде свързан към 4 PT100 температурни сензори.

3.7 Принцип на работа на предавателя за потапяне на вода

Поради ниското ниво на водата на ямата за основи на подстанцията на кутията, Често има натрупване на вода в кабелния изкоп и фундаментната яма след силния дъжд, и съществува потенциална опасност за безопасността от изтичане на кабели, така че се изисква нередовна проверка и дренаж. В този дизайн, Сензорът за потапяне във вода се използва за откриване на натрупването на вода в фундаментната яма на подструктурата на кутията. Сензорът за потапяне на вода прилага принципа на проводимост на течността, и използва електроди, за да открие дали има вода. Изберете контактен тип детектор за потапяне във вода с комуникационна функция RS485. Принципът на работа на детектора за потапяне във вода е показан на фигура 23.

4. Проектиране на системен софтуер

Дизайнът на системния софтуер включва две части: the field bus LAN software design of the box-type transformer and the remote monitoring system design of the box-type transformer based on the Gizwits cloud platform. Интегрираното устройство за защита на микрокомпютъра, Интелигентният мрежов измервателен уред и интелигентният сензор в локалната мрежа на локалната мрежа на боксовия трансформатор имат вграден приложен софтуер, Така че се изисква само софтуерният програмен дизайн на полевия контролер на боксовия трансформатор.

4.1 Проектиране на софтуер за полеви контролери за трансформатор тип кутия

Контролерът на полето на боксовия трансформатор е вградена система, и неговата софтуерна система е съставена от приложна програма, АПИ, вградена операционна система и BSP (Пакет за поддръжка на борда). Според характеристиките на много параметри, много задачи и високи изисквания в реално време, събрани от полевия контролер на интелигентния трансформатор тип кутия 10kV, вградената операционна система μC/OS-III. в реално време, който се използва широко в разработването на търговски продукти и преподаването на научни изследвания, е избрано. μC/OS-III. разглежда задачите като най-малката единица, и всяка задача не трябва да се грижи за специфичния метод на управление на ресурсите, която се определя от операционната система.

4.2 Софтуерен програмен дизайн на полеви контролер на боксов трансформатор

Целият дизайн на софтуерната система се основава на разпределена система, съставена от интелигентни инструменти, сензори, Полеви контролери и облачни платформи, и се извършва проектирането и разработването на приложен софтуер. Предаване и обмен на данни, контролерът на място и облачният сървър на Gizwits използват комуникационния протокол Gizwits във фърмуера на GPRS за предаване и обмен на данни. Основната схема на програмата на приложния софтуер за полеви контролери на трансформатора тип кутия.

*Основна програма на софтуера. Първо, Инициализиране на всички части на системата, като GPIO, сериен порт, часовник, управление на паметта, и т.н., и създаване на задачи в μC/OS-III.. STM32 извършва събиране и обработка на сензорни данни, и изпраща правилна информация на LCD дисплея. По същото време, STM32 изпраща AT команди към модула GPRS-G510, Обмен на данни, се свързва с облачната платформа Gizwits чрез протокола LwM2M, и преценява дали GPRS комуникационният модул е успешно свързан с облачния сървър на Gizwits. Ако връзката е успешна, предаването на данни се извършва. След това преценете дали обработените данни са по-големи от зададения праг.
Ако това е незначителна повреда на подстанцията на кутията, изпращане на информацията за данните към мобилното APP чрез облачната платформа; Ако това е общ провал, изпращане на алармената информация за данни към мобилното приложение чрез облачната платформа, и стартирайте комуникационния модул GPRS-GA6, за да изпратите алармената информация чрез SMS на мобилния телефон; ако това е сериозна грешка, информацията за алармата за данни ще бъде изпратена до приложението за мобилен телефон чрез облачната платформа, и комуникационният модул GPRS-GA6 ще бъде активиран, за да изпрати алармената информация чрез текстовото съобщение на мобилния телефон и да се обади на предварително зададения съответен персонал.