Design vun 10kV intelligent Këscht-Typ Ënnerstatioun baséiert op Gizwits IoT Plattform + STM 32

Design vun 10kV intelligent Këscht-Typ Ënnerstatioun baséiert op Gizwits IoT Plattform + STM 32

Den 10kV intelligente Box-Typ Substation Fernsteuerungssystem, deen an dësem Artikel agefouert gouf, gouf vum Tian Hui vun der Xi'an University of Science and Technology entwéckelt an entwéckelt..

De System hëlt den Design vun engem 10kV intelligente Box-Changing System fir e Studentenappartement an engem College als Ingenieurshintergrund, an entworf engem 10kV intelligent Këscht änneren System baséiert op der Internet vun de Saachen. De System besteet aus dräi Deeler: Perceptioun Layer, Kommunikatioun Layer an Applikatioun Layer. D'Perceptiounsschicht ass verantwortlech fir d'Sensordatensammlung an d'Transmissioun un de Feldkontroller.

Inklusiv sekundär Systemausrüstung wéi Mikrocomputerschutzgeräter, intelligent Reseau Meter, an intelligent reaktiv Muecht Kompensatioun controllers, souwéi Ëmweltdetektiounsausrüstung wéi Temperatur a Fiichtegkeet, fëmmen, an Waasser immersion Sensoren. Den on-site Controller benotzt STM32 embedded Mikroprozessor, abegraff LCD Display, Stëmm Alarm Modul, Relais an GPRS Kommunikatioun Modul, etc.; der Kommunikatioun Layer benotzt GPRS drahtlose Kommunikatioun, déi verantwortlech ass fir d'Zwee-Wee Dateniwwerdroung tëscht dem Controller op der Plaz an der Cloud Plattform; D'Gizwits Cloud Plattform entwéckelt e Fern Iwwerwaachungssystem a mobil App fir Box-Typ Transformatoren, déi fir d'Lagerung verantwortlech ass, Analyse a Veraarbechtung vun Këscht-Typ Transformator Operatioun Daten.

This system finally realizes the user's remote monitoring of environmental parameters such as variable temperature and humidity, Rauchalarm a Fondatioun Pit Waasser, souwéi elektresch Parameteren wéi Stroum, Stroumspannung, Frequenz a Kraaftfaktor, an Equipement Aarbecht Status duerch de Computer WEB oder mobil APP.

Wann et eng Anomalie oder Feeler an der Operatioun vum Këscht-Typ Transformator ass, d'Iwwerwaachungssystem beurteelt automatesch de Feelerniveau, a schéckt en Alarm duerch verschidde Kombinatioune vun op-Site Bell, Handy APP, SMS an Telefon, etc., an informéiert dat zoustännegt Personal fir verstoppte Probleemer an der Zäit ze eliminéieren an elektresch Accidenter ze vermeiden. . Et ass gëeegent fir Ferniwwerwaachung an zentraliséiert Gestioun vu Këschttransformatoren a Kraaftverdeelungsraim, a kann d'Intelligenzniveau an d'Sécherheet an d'Zouverlässegkeet vun der Energieverdeelungsausrüstung an de Schoulen staark verbesseren, Entreprisen a Gemeinschaften.

1. Aféierung

Mat der Konstruktioun an Entwécklung vun sozial Wirtschaft a Verdeelung Reseau, et ginn ëmmer méi 10kV Këschttransformatoren. Déi traditionell 10kV Box-Typ Ënnerstatioun adoptéiert allgemeng den Operatiounsmodus vun onkontrolléierter a manueller regelméisseger Inspektioun, déi e nidderegen Intelligenzgrad huet a keng Ferniwwerwaachung a Feeleralarmsystemer fir d'Ëmwelt an d'Ausrüstung feelt. Am Moment, mat der rapider Entwécklung vu Smart Sensor Technologie, embedded Technologie, Kommunikatiounstechnologie a Cloud Computing Technologie an d'Reduktioun vun de Käschten, d'10kV Smart Box-Typ Ënnerstatioun baséiert um Internet vun de Saachen ass déi bescht Wiel fir d'Upgrade an d'Transformatioun vun traditionelle Box-Typ Ënnerstatiounen ginn.

Den intelligenten Box-Typ Substation Fern Iwwerwaachungssystem baséiert op dem Internet vun de Saachen kann d'Box-Typ Substation Ëmfeld op afstand iwwerwaachen, Operatiounsparameter a Status vun Ausrüstung an Echtzäit. Wéi an der Figur gewisen 1.

D'Benotzer kënnen Ëmweltparameter wéi Temperatur a Fiichtegkeet vun der Këscht op afstand iwwerwaachen, Rauchalarm, a Waasser Akkumulation an Fondatioun Groufen, souwéi elektresch Parameteren wéi Stroum, Stroumspannung, Frequenz, an Muecht Faktor, an Ausrüstungsstatus duerch Computeren oder mobil APPs zu all Moment. Wann d'Box-Ënnerstatioun anormal leeft oder feelt, d'Iwwerwaachungssystem gëtt automatesch d'betreffend Personal duerch verschidde Methoden vun Handy APP matdeelen, SMS an Telefon no dem Feelerniveau, fir verstoppte Feeler an der Zäit ze eliminéieren an elektresch Accidenter ze vermeiden.

10kV Smart Box-Typ Ënnerstatioun baséiert op dem Internet vun de Saachen

De Fern Iwwerwaachungssystem vun der Smart Box-Typ Ënnerstatioun besteet aus engem "Feldbus LAN" bannent der Këscht-Typ Ënnerstatioun an eng "Cloud Plattform breet Beräich Netzwierk" ausserhalb vun der Këscht-Typ Ënnerstatioun. Dëse strukturelle Modell kann op d'Entwécklung vu Fern Iwwerwaachungssystemer fir sekundär Waasserversuergungsausrüstung Fern Iwwerwaachungssystemer applizéiert ginn, Wunn- Stroum Charge Management Systemer, a Lift Fern Iwwerwaachungssystemer fir d'Intelligenz a Gestiounsniveau vun traditioneller Ausrüstung ze verbesseren an d'Upgrade vun traditionellen Industrien ze förderen. Et huet gutt Applikatioun Wäert.

2. Gesamtprogramm Design

Den Design vun der Smart Box-Typ Ënnerstatioun baséiert um Internet vun de Saachen baséiert op den Design vun enger 10kV Smart Box-Typ Ënnerstatioun an engem College Student Appartement. De primäre Systemdesign vum 10kV intelligenten Box-Typ Transformator ass d'selwecht wéi dee vum traditionellen 10kV Box-Typ Transformator, an et tendéiert reift ze sinn. Dësen Artikel konzentréiert sech op den intelligenten Design vum 10kV Smart Box-Typ Transformator. Déi folgend ass e kuerzen Iwwerbléck iwwer den Designinhalt vum primäre System vum 10kV Smart Box-Typ Transformator.

2.1 Primärsystem Design vun 10kV intelligent Këscht-Typ substation

D'Kraaftbelaaschtung vum Nr. 5 Studentenappartement Gebai an enger Uni ass haaptsächlech Beliichtung, Computeren an nei dobäi Klimaanlag Luede. All Schlofzëmmer gëtt als berechent 8 Leit, d'Beliichtungslaascht ass 100W, all Student Computer Laascht ass 200W, an all 1.5P Split-Typ Hanger ass nei installéiert mat Klimaanlagen D'Kraaft ass 1.3kW, an d'Laascht vun enger eenzeger Schlofzëmmer ass 3,0 kW. Laut dem "Industriell an Zivil Kraaftversuergung a Verdeelung Design Handbuch", the dormitory's power load demand coefficient is 0.7, an der Muecht Faktor ass 0.8.

Bedenkt datt d'Erhéijung vun der Stroumbelaaschtung vum Studentenappartement an Zukunft, den Transformator muss e gewësse Spillraum reservéieren, an den Transformator mat enger Kapazitéit vun 1000kVA gëtt gewielt. Bedenkt d'initial Investitiounskäschte an d'Operatiounskäschte vum Transformator, wéi och d'Ufuerderunge vun der nationaler Energiespuer- an Emissiounsreduktiounspolitik, den niddereg-Verloscht voll versiegelt Ueleg-Taucht Transformator S13-M-1000/10-0.4 ass fir dësen Zweck ausgewielt.

Op der Basis vun der Laascht statistesch Berechnung, kuerz-Circuit Berechnung, dynamesch Stabilitéitsverifizéierung an thermesch Stabilitéitsverifizéierung, D'Haaptausrüstung vum primäre System vum Box-Typ Transformator gëtt ausgewielt. Déi spezifesch Modeller an technesch Parameteren vun der Haaptausrüstung vum primäre System ginn an der Tabell gewisen 3, Dësch 4, Dësch 5 an Dësch 6.

Geméiss den Designfuerderunge vum Nr. 5 Student Appartement Projet Këscht Ënnerstatioun an der Primärschoul System Design Berechnung, den Haaptverdrahtungsdiagram vum entworfene primäre System vun der Nr. 5 Schüler Appartement Këscht Ënnerstatioun gëtt an Figur gewisen 2.

Figur 2 : D'Haaptvirdeelungsdiagramm vum primäre System vun enger Box-Typ Ënnerstatioun an engem Studentenappartement an enger Uni

2.2 Intelligent Design Schema vun 10kV Box Transformer

Zil op d'Designfehler a Probleemer déi existéieren an der Operatiounsmanagement vun der 10kV traditioneller Box-Typ Ënnerstatioun, de Schlëssel fir de Problem ze léisen läit an der Konstruktioun vun engem zouenen Loop System fir d'Detektioun, Fern Iwwerwaachung an Alarm vun der intelligenter Box-Typ Ënnerstatioun Ëmfeld an Ausrüstung, an den Design huet Ferniwwerwaachung vum Betribsëmfeld an elektresch Ausrüstung Den intelligente Boxtransformatorsystem mat verschiddene Funktiounen kann Ëmweltparameter sammelen an iwwerwaachen wéi Boxtransformator Zougangskontroll, Ëmgéigend Temperatur a Fiichtegkeet, Rauchalarm, a Waasser am Kabel Trench, souwéi Spannung, aktuell, aktiv Muecht, reaktiv Muecht, Muecht Faktor, Kabel Temperatur, transformer transformer, etc.

Kierpertemperatur a Gasalarmsignal an aner Ausrüstungsoperatiounsparameter, Fernsteuerung Auspuff Fan, microcomputer Schutz Apparat an Circuit breaker schalt.

De System adoptéiert Smart Instrumenter a Smart Sensoren mat Kommunikatiounsfunktiounen déi allgemeng an Industrieplazen benotzt ginn, an iwwerdréit déi gesammelt Donnéeën un den Terrain Controller duerch Feldbuskommunikatioun, an de Feldkontroller iwwerdréit d'Donnéeën op de Server oder Cloud Hostcomputer duerch e drahtlosen oder kabellosen Kommunikatiounsmodul. Realiséieren Funktiounen wéi Telemetrie, Fernsignaléierung an Fernsteierung.

D'Fern Iwwerwachung System vun 10kV intelligent Box Transformator baséiert op den Internet vun Saachen benotzt intelligent Instrumenter a Sensoren mat digital zwee-Wee Kommunikatioun Funktioun, an eenheetlech adoptéiert Standard RS485 Bus Interface an Modbus-RTU Kommunikatioun Protokoll. De Fern Iwwerwaachungssystem vum intelligente Boxtransformator baséiert op dem Internet of Things besteet aus dräi Deeler: der Perceptioun Layer, der Kommunikatioun Layer an der Applikatioun Layer.
* Perceptioun Layer: duerch verschidde Smart Meter a Smart Sensoren fir verschidden Ëmfeld ze sammelen, Equipement Betribssystemer Parameteren an Equipement Aarbecht Status vun der Këscht transformer, an iwwerdroen d'Donnéeën un den Terrain Controller duerch den RS485 Bus. De Feldkontroller huet en agebaute Betribssystem an huet Datensammlung, Rechenzäit, Veraarbechtung a Kontroll Funktiounen.
* Kommunikatioun Layer: Dës Schicht ass d'Verbindung an d'Verbindung vun der Dateniwwerdroung an den Austausch, an ass verantwortlech fir d'Zwee-Wee Iwwerdroung vun Daten tëscht der Cloud Plattform an dem Controller op der Plaz. No den aktuellen Kommunikatiounsbedéngungen vum Këscht-Typ Transformator, verschidde Kommunikatiounsmethoden wéi verkabelte opteschen Kabel, Ethernet oder drahtlose GPRS kënne gewielt ginn fir Daten op d'Cloudplattform ze vermëttelen.
*Applikatioun Layer: Designt an entwéckelt e Fern Iwwerwaachungssystem fir Box-Typ Transformatoren op der Cloud Plattform, responsabel fir d'Sendung, Empfang an Veraarbechtung vun historeschen Donnéeën, Ferniwwerwaachung vu Box-Typ Transformator Betribsparameter, a Rekordlagerung an Analyse vun Eventoperatiounsdaten. An entwéckelt WEB a mobil APP op der Cloud Plattform, den Elektriker am Flicht kann d'Operatiounsdaten an Ausrüstungsaarbechtsstatus vum Këschttransformator zu all Moment iwwer de Computer oder mobil APP iwwerwaachen.

3. System Hardware Design

3.1 RS485 Bus lokal Beräich Reseau vun der Këscht transformer Site

Mat der Entwécklung a Fortschrëtter vun embedded Technologie an der Reduktioun vun Käschten, vill Detektiounsinstrumenter, Sensoren an Aktuatoren hunn agebaute Mikroprozessoren fir d'Mängel an d'Problemer vun der Informatiounsiwwerdroung vun traditionelle Box-Typ Feldausrüstung, déi AD DA Konversioun a Lineariséierung an digitaler Filterung fäerdeg bréngen. Eng Seriell Kommunikatiounsdateninterface gëtt an dësen digitale Feldgeräter bäigefüügt, an der Serien zwee-Manéier Kommunikatioun tëscht Terrain Apparater kann duerch eng vereenegt Norm Kommunikatioun Protokoll realiséiert ginn.

Haaptsächlech benotzt industriell Bus Reseau am Moment.

Ee vun de Schlëssele fir den Design vum Fern Iwwerwaachungssystem fir Smart Box-Typ Transformatoren ass Smart Instrumenter a Sensoren mat digitale Zwee-Wee Kommunikatiounsfunktiounen ze wielen, a fir Standard an vereenegt Bus Interfaces a Kommunikatiounsprotokoller ze adoptéieren. Vun der Ingenieurspraxis vum 10kV Smart Box-Typ Transformatiounsdesign an der Nr. 5 Schüler Appartement, der RS485 Bus an Modbus-RTU Kommunikatioun Protokoll allgemeng vun Smart Sensor ënnerstëtzt ginn ausgewielt.

Laut dem Haaptverdrahtungsdiagramm vum primäre System vun engem Box-Transformator an engem Studentenappartement an engem College an dem Systemblockdiagramm vum 10kV intelligenten Box-Transformator Fern Iwwerwaachungssystem, de System Hardware Design hëlt de Box-Transformator Feldkontroller als Kär, a besteet aus engem microcomputer integréiert Schutz Apparat, en intelligenten Netzwierkmeter an eng intelligent reaktiv Kraaft Secondaire Systemausrüstung wéi Kompensatoren, an Ëmweltdetektiounssensoren wéi z Temperatur a Fiichtegkeet Rauchsensoren, PT100 Temperatursensoren a Waasserintrusiounssensoren bilden den RS485 Bus Lokal Netzwierk vun der Box-to-Box Transformatiounsplaz. De RS485 Bus Lokal Netzwierk System Diagramm vum Këschttransformator gëtt an der Figur gewisen 4.

RS485 Bus lokal Beräich Reseau System Diagramm vun der Këscht-Typ Transformatioun Site

(1) RS485 Serien Kommunikatioun Bus

De Kommunikatiounsmodus vum RS485 Bus ass Master-Sklave Modus, an de Master Apparat Ëmfro all Sklaven Apparat fir Kommunikatioun, an eent-zu-Multi-Punkt Vernetzung kann fir eng Form engem verdeelt System etabléiert ginn. D'RS485 Interface ass eng wäit benotzt Low-Speed ​​Serien Interface, an der RS485 Interface huet déi folgend Charakteristiken.
* RS485 Interface.

RS485 Interface Kommunikatioun adoptéiert differentiell Transmissioun Modus, an huet eng Kombinatioun vun equilibréiert Chauffer an differentiell Receiver, a benotzt de Spannungsdifferenz op béide Enden vum Kabel fir Signaler ze vermëttelen, wat d'Fähigkeit staark verbessert fir Common-Modus Interferenz an Anti-Geräischinterferenz ze widderstoen.
* RS485 Bus huet héich Transmissioun Taux a laang Transmissioun Distanz. Déi maximal Transmissioun Distanz ass ongeféier 1200 Meter, an déi maximal Transmissioun Taux ass 10Mbps; seng Iwwerdroungsrate ass ëmgedréint proportional zu der Iwwerdroungsdistanz, an déi maximal Transmissioun Distanz kann erreecht ginn wann den Taux ënnert 20kbps ass.
* Ënnerstëtzt verschidde Wirbelen. Am Allgemengen, eng RS485 Bus Loop kann theoretesch Ënnerstëtzung 247 Apparat Noden.

(2) Modbus-RTU Serien Kommunikatioun Protokoll

De Modbus Protokoll gëtt op den industrielle Busnetz ugewannt. Duerch de Protokoll, Datekommunikatioun kann tëscht dem Controller an dem Feldausrüstung duerchgefouert ginn. D'Ausrüstung produzéiert vu verschiddene Hiersteller kann en industrielle Busnetz Iwwerwaachungssystem no engem vereenegte Protokoll bilden. De Protokoll huet eng Meeschtesch-Sklave Struktur, eent Meeschtesch Node am Netz, an déi aner sinn Sklavennoden, an all Sklave Node huet eng eenzegaarteg Apparat Adress.

Am Serien Bus Reseau, de Master Node fänkt e Kommando un, an all Sklaven Apparater kréien de Kommando. De Modbus Kommando enthält d'Adress vum Sklavenapparat deen de Kommando ausféiert, an de Sklaven-Apparat, deen vum Master-Apparat bezeechent gëtt, reagéiert als éischt an fuert dann de Kommando aus. Et gi Kontrollsummen an de Modbus Kommandoen fir sécher ze stellen datt déi ukommen Kommandoen net korrupt sinn. Modbus Kommandoen kënnen d'RTU instruéieren fir säi Registerwäert z'änneren, liesen oder kontrolléieren den ech / O port, a bestallt den Apparat fir een oder méi Registerdaten zréckzeginn.

Modbus enthält ASCII, RTU an TCP dräi Message Zorte. ASCII Transmissioun Modus, LRC Checksum, niddereg Transmissioun Effizienz, awer intuitiv, einfach an einfach ze Debuggen. RTU Transmissioun Modus, benotzt CRC kontrolléieren, héich Transmissioun Effizienz, liicht méi komplizéiert wéi ASCII. Allgemeng geschwat, wann d'Quantitéit un Donnéeën ze iwwerdroen kleng ass, Dir kënnt den ASCII Protokoll benotzen; wann d'Quantitéit un Donnéeën, déi iwwerdroe ginn, relativ grouss ass, et ass am beschten de RTU Protokoll ze benotzen. Aus dësem Grond, déi intelligent Instrumenter a Sensoren vun dësem System adoptéieren de Modbus-RTU Kommunikatiounsmodus uniform.

3.2 Hardware Design vum Field Controller vun Box Transformer

De Feldkontroller vum Këschttransformator besteet aus engem embedded System. Den embedded System ass Applikatiounszentresch, Software an Hardware kënne personaliséiert ginn, a realiséiert Ausrüstungsautomatiséierung, Intelligenz, a Fern Iwwerwaachungsfunktiounen. Et besteet haaptsächlech aus embedded Mikroprozessoren, Zesummenhang Hardware, embedded Betribssystemer, an Applikatioun Software Systemer.

(1) STM32 microprocessor Minimum System

De Minimum System vun embedded microprocessor ëmfaasst embedded microprocessor, zréckgesat Circuit an Debugging Circuit. D'Auer Circuit stellt déi néideg extern Auer Signal, de Reset Circuit stellt eng vereenegt initial Staat, an der Debugging Circuit stellt en Interface fir Programm download an Debugging.
* Embedded Mikroprozessor Optioun. Geméiss den Ufuerderunge vum 10kV intelligente Boxtransformator Fern Iwwerwaachungssystem fir d'Leeschtung vum On-Site Controller, Dëse System wielt den STM32F103ZET6 Chip als Kärmikroprozessor vum On-Site Controller. Spezifikatioune vun STM32F103ZET6, MCU huet héich Integratioun, niddereg Muecht Konsum, an héich Käschten Leeschtung. Et ass gëeegent fir verschidden Applikatioun Ufuerderunge am industrielle medizinesche Beräich, a kann den Ufuerderunge vun der Dateacquisitioun an der Echtzäitveraarbechtung vun dësem System erfëllen.
* Crystal Oszilléierer Circuit. De Kristalloszillatorkreeslaf bitt e fixe Frequenzimpuls un de Mikroprozessor fir de Mikroprozessor normal ze maachen. De STM32 Mikroprozessor huet zwee Kristalloszillatoren, der 8MHz Kristallsglas produzéiert Oszilléierer stellt eng extern Héich-Vitesse Auer, an den 32.768KHz Kristalloszillator bitt eng extern Low-Speed-Auer.

* Circuit zrécksetzen. D'Funktioun vum Microprocessor Reset Circuit ass de System nei ze starten. Wann de System klappt, Press de Reset Knäppchen fir den Apparat nei ze starten. Allgemeng, der zréckgesat Circuit benotzt engem niddereg-Niveau Signal Reouverture.

(2) Power Circuit Design

De System wielt eng DC extern Energieversuergung mat enger bewäertter Spannung vun 12V (2A), a wielt eng DC 5V (2A) Stroumadapter mat engem USB-Interface fir Stroum un de Feldkontroller ze liwweren. D'12V DC Stroumversuergung ass mat der Kontrollplat verbonnen, an d'DC 12V Stroumversuergung gëtt erofgesat fir eng DC 5V Energieversuergung duerch den LM2596S Step-down Modul ze kréien. D'5V Spannung gëtt dann duerch den AMS1117-3.3V Reguléierungschip geleet fir eng 3.3V Spannung ze kréien fir Stroum un den STM32 Chip ze liwweren. De Circuitdiagramm vum LM2596S an AMS1117-3.3V Stroumversuergungsregulator gëtt an der Figur gewisen 8.

(3) RS485 Interface zu TTL Modul

D'RS485 Interface op TTL Modul realiséiert déi zwee-Wee Konversioun a Kommunikatioun vun RS485 Signal an TTL Signal, mä d'Signal muss ofwiesselnd ausgefouert ginn, a kann net an zwou Richtungen gläichzäiteg duerchgefouert ginn. All Feldgeräter benotzen dëse Modul fir mam Mikrokontroller ze verbannen, an der wiring Diagramm ass an der Figur gewisen 9.

Wiring Diagram vun TFT-LCD an STM32 MCU - Figur 9

(4) LCD Display Modul

Zënter dem on-site Controller vum Box-Typ Fern Iwwerwaachungssystem muss vill Zuelen a Charaktere weisen, en 2,8 Zoll TFT-LCD Liquid Crystal Display gëtt als Displaymodul ausgewielt, an et gëtt en ILI9341 Controller dobannen. Betruecht STM32 kann mat ILI9341 duerch SPI Interface kommunizéieren, 8080 Interface oder RGB Interface. Fir e méi séier Erfrëschungsrate z'erreechen, TFT-LCD benotzt 8080 parallel Daten Bus Interface. STM32 Ausgaben Daten un den ILI9341 Controller Memory duerch de variabelen statesche Memory FSMC Modul.

(5) Stëmm Alarm Modul

Wann de STM32 Mikroprozessor erkennt datt et eng Anomalie oder Feeler an den Operatiounsdaten vum Këschttransformator ass, et wäert e Message un de Serien port schécken an eng Stëmm Alarm ufänken. De Stëmmalarmmodul wielt den allgemeng benotzte Stëmmchip SYN6288, a schéckt automatesch Stëmmalarminformatioun no dem programméierte Programm. De System benotzt GB2312 Code, déi gëeegent ass fir Informatiounsaustausch an der chinesescher Charakterveraarbechtung an der chinesescher Charakterkommunikatioun. De SYN6288 erkennt och genau Zuelen, Zäiten an Datumen, an allgemeng benotzt Moosseenheeten.

(6) Relais Modul

Den Terrain Controller wielt eng Grupp vun 2-Wee Optocoupler Isolatioun Relais Moduler fir d'Ouverture an d'Zoumaache vun der DC 12V Alarm Bell a Fan ze kontrolléieren, an den 220V AC Solid State Relais kann no der Energieversuergungstyp a Kraaft vum Box-Typ Auspuff Fan ausgewielt ginn. All Relais Circuit Modul huet normalerweis oppen an normal zougemaach Kontakter, wéi och LED Status Indikatioun; all Relais Circuit ass vun optocouplers isoléiert, an ass mat enger Freewheeling Diode ausgestatt fir d'induzéiert Spannung vum Relais ze befreien an de fréiere Circuit ze schützen. Wann d'Ëmfeldtemperatur vum Këschttransformator e bestëmmte Beräich iwwerschreift, den on-site Controller gëtt en héije Niveau eraus, an eent optocoupler Isolatioun Relais Akten op de Fan ze killen; wann grave Feeler wéi exzessiv Damp Konzentratioun optrieden, de Controller fiert en anert Optocoupler Isolatiounsrelais fir ze verbannen D'Alarm Bell Loop schéckt en Alarm op der Plaz. Fir den Aarbechtsprinzipdiagramm vum Relais an dem Verbindungsdiagramm tëscht dem Relaismodul an dem STM32-Chip, weg Kontakt den Hiersteller a schéckt d'Ufro.

(7) Kommunikatioun Modul

Geméiss den Designfuerderunge vum 10kV intelligente Boxtransformator Fern Iwwerwaachungssystem, d'Kommunikatioun tëscht dem intelligenten Boxtransformator an der Wollek wählt d'GPRS drahtlose Kommunikatiounsmethod mat niddrege Verkéierskäschte. Gizwits Firmware GPRS Modul.
*Gizwits Firmware GPRS Modul (G510_GAgent firmware). Dëse Modul ass en Applikatiounsprogramm deen op verschiddene Kommunikatiounsmoduler leeft, Funktiounen wéi zwee-Wee Iwwerdroung vu Cloud a Produktapparatdaten ubidden, Apparat Konfiguratioun am Netz, Entdeckung a verbindlech, a Programm Upgrades. De Circuitdiagramm tëscht dem GPRS Modul an dem Haaptcontroller kann kritt ginn andeems Dir den Hiersteller kontaktéiert.

*Modul GPRS-GA6. Dëse Modul kann d'Transmissioun vun der Stëmm realiséieren, kuerz Message an Daten mat niddereg Muecht Konsum. Et ass gëeegent fir verschidden Design Ufuerderunge an M2M Uwendungen, besonnesch fir den Design vu kompakten Produkter. Zweetens, der Kommunikatioun Protokoll adoptéiert UART Serien port Bus Transmissioun, benotzt Standard AT Kommandoen fir de Modul ze kontrolléieren, a wielt de Baudrate vun 115200bps. Kontakt den IoT Hiersteller fir d'Verbindungsschaltungsdiagramm vum GPRS-GA6 Modul an dem STM32 Mikrokontroller.

3.3 Microcomputer iwwergräifend Schutz Apparat

No der Kraaft Transformator Schutz Design Spezifizéierung (GB/T 50062-2008), 10kV Transformatoren mussen normalerweis Iwwerstroumschutz mat Zäitlimit installéieren. De Mikrocomputer Schutzapparat huet de Schutz, Miess- a Kontrollfunktiounen vun Transformatoren a Linnen, wéi och d'Funktioune vun der Dateacquisitioun, Iwwerwachung an System Self-Inspektioun, an huet héich Empfindlechkeet an Zouverlässegkeet.

No den Design Ufuerderunge vun der 10kV intelligent Këscht änneren am Student Appartement, Den Ankerui AM3-I Stroum-Typ Mikrocomputer ëmfaassend Schutzapparat mat RS485 Kommunikatiounsfunktioun gëtt gewielt, mat IA, IB, IC, UA, UB, UC, P, Q, Fr an aner elektresch Parametermiessung, 8-Kanal externen schalt Signal Acquisitioun, a Circuit Breaker Fernsteuerung Ouverture a Feierowend Operatiounen an aner Funktiounen. D'Wiring Terminal Diagramm vum AM3-I Mikrocomputer Schutzapparat ass wéi follegt:

Wiring Terminal Diagramm vun AM3-I Mikrocomputer Schutz Apparat

3.4. Smart Netzwierk Meter

Smart Netzwierk Meter gi benotzt fir elektresch Parameteren wéi Dräi-Phas Stroum z'entdecken, Spannung a Kraaft vun niddereg-Volt Muecht Verdeelung Kreesleef, wéi och den Ouvertures- a Schließstatus vun Isoléierschalter a Circuit Breaker. No den Design Ufuerderunge vum Secondaire System vun 10kV intelligent Këscht Transformator, Ankerui ACR intelligent Netzwierk Meter mat RS485 Kommunikatioun Funktioun ass ausgewielt, an d'Verkabelungsdiagramm vum ACR intelligenten Netzwierkmeter a Low-Volt Stroumtransformator an d'Verkabelungsdiagramm vum Schalterinput an Ausgang ginn ausgewielt.

ACR Smart Netzwierk Meter Low-Voltage Stroumtransformator an digital Input an Output Wiring Diagramm

ACR Smart Netzwierk Meter adoptéiert Modbus-RTU Protokoll, déi Kraaftparameter moossen a sammelen. D'Schalterinputfunktioun kann de Schaltstatus vum Isoléierschalter an dem Circuit Breaker erkennen, an d'Relaisausgangsfunktioun kann de Circuit Breaker op afstand ausschalten an ausschalten. Den ACR intelligenten Netzwierkmeter huet e vereenegt Plang fir d'Kommunikatiounsadresstabelle, déi dräi Fernfunktioune vun der Telemetrie realiséieren, Fernsignaléierung an Fernsteierung.

(1) AD Konversioun a Berechnung vun AC Analog Signal

Déi 3 Phase Volt Signaler an 3 aktuell Signaler (aktuell Transformator Ausgangssignaler) direkt gesammelt vun der ACR Smart Reseau Meter sinn all analog Quantitéiten, déi mussen an digital Signaler ëmgewandelt ginn, déi vun der CPU fir Datenveraarbechtung unerkannt kënne ginn. Éischten, den 3 Phasespannungen vun 220V an 3 aktuell Analoga ginn duerch den Konverter a Low-Volt Signaler ëmgewandelt, an ëmgewandelt an d'Spannung erlaabt vum AD Konverter duerch eng Spannungsbildungsschleife; , ëmgewandelt an en digitale Signal vun AD an Input un d'CPU. De schemateschen Diagramm vum Proben an AD Konversiounsprozess vun der AC Analog Quantitéit kann kritt ginn andeems Dir den Hiersteller kontaktéiert.

* Analog Spannungskonversioun a Low-Pass Filterung. D'Funktioun vum Spannungsbildende Circuit ass d'Elektrizitéit elektresch ze isoléieren an ze transforméieren. Allgemeng, den AD Konverter erfuerdert datt den Input Signal ± 5V an ± 10V ass, sou kann den Transformatiounsverhältnis vum Spannungskonverter bestëmmt ginn. Low-Pass Filtere ginn a passiv Filteren an aktiv Filtere opgedeelt. Aktiv Filtere besteet aus Kondensatoren, resistors an integréiert operationell Verstäerker, déi d'Signal beim Filteren verstäerken. Passiv Filtere hunn nëmme Filterfunktiounen awer keng Signalverstärkungsfunktiounen.
* Analog Signal Sampling. The sampling process should follow Shannon's sampling theorem, dat ass, d'Prouffrequenz däerf net manner sinn wéi 2 Mol déi héchst Frequenz vum Input Signal. De Probeprozess ass ganz séier. Déi aktuell AD Konverter Sampling huet den Nanosekonne Niveau erreecht, wärend d'Probeperiod vum automateschen Stroumsystem Apparat um Millisekonne Niveau ass, sou datt d'Spannungs- a Stroumsignaler vun de sechs Schleifen een AD Konverter deelen, mä de Prouf Circuit Muss mat engem Prouf-an-Halt Apparat an engem multiplexer schalt equipéiert ginn.
* AD Konversioun. AD Konverter enthalen successiv Approximatioun, integral, zielen, parallel Verglach, an VFC Spannung-Frequenz Converter. De successive Approximatioun AD Konverter ass e Vertrieder vu béid Geschwindegkeet a Präzisioun am ADC, an et huet eng méi héich Konversioun Resolutioun bei engem méi Konversioun Taux.

(2) Halschent Zyklus absolute Wäert Integratioun Algorithmus vun sinusoidal elektresch Quantitéit

De Schlëssel vum Software Algorithmus ass d'Genauegkeet an d'Geschwindegkeet vun der Algorithmus Operatioun ze verbesseren. De Schlëssel vum AC Sampling Algorithmus vum Smart Meter ass ze léisen wéi d'Amplitude oder den effektive Wäert vum sinusförmleche Samplingsignal no dem momentane Wäert vum sinusforme Signal berechent gëtt. De am meeschte benotzt Algorithmus fir Sinusquantitéiten ass den Hallefzyklus absolute Wäert Integratioun Algorithmus. De Prinzip vum Hallefzyklus Absolutwäert Integratioun Algorithmus ass datt den Integral vum absolute Wäert vun der Sinus Quantitéit an all hallef Zyklus e konstante S ass, an den integralen Wäert konstant S huet näischt mat der integral Start Wénkel ze maachen . Den Halschent-Zyklus absolute Wäert Integratioun Algorithmus baséiert op der Sinus Funktioun Modell ass an der Figur gewisen 19.

Algorithmus vun Halschent-Zyklus absolute Wäert Integratioun baséiert op Sinus Funktioun Modell

Den Ausdrock fir den effektive Wäert vum Stroum ze berechnen andeems Dir den Hallefzyklus absolute Wäert Integral Algorithmus benotzt gëtt an der Figur hei ënnen gewisen.:

An der Formel, S representéiert den Integral vum absolute Wäert bannent engem hallwe Zyklus; I representéiert den effektive Wäert vum Stroum; i representéiert den momentane Wäert vum Stroum; w duerstellt d'Wénkelvitesse; T duerstellt den AC Muecht Zyklus; f duerstellt d'AC Muecht Frequenz; N representéiert d'Zuel vun de Proben an engem Zyklus ; Ts representéiert d'Probeperiod.

3.5 RS485 Temperatur a Fiichtegkeet Rauchsensor

Bedenkt datt d'Energieversuergungslinn am Box-Typ Transformator Leckage kann hunn, iwwerlaascht, kuerz-Circuit an exzessiv Kontakt Resistenz, déi Bränn verursaache kënnen, an de Versoen vum Brennstoff-Ueleg-Tauchte-Transformator kann Bränn verursaachen. Dofir, Et ass noutwendeg fir e Rauchsensor am Këscht-Typ Transformator ze installéieren fir d'Feierdetektioun vum Këscht-Typ Transformator. Fir potenziell Feeler fréi z'entdecken. Fir d'Miessgenauegkeet ze garantéieren an d'Käschte gläichzäiteg ze reduzéieren, der RS485 Temperatur, Fiichtegkeet a Rauch dräi-an-een Sensor gëtt benotzt fir d'Temperatur z'entdecken, Fiichtegkeet a Rauchkonzentratioun am Këschttransformator. Déi Temperatur a Fiichtegkeet Sensor benotzt d'SHT30 Sonde. On-Site Iwwerschwemmung a Pulsinterferenz. De Sensor huet 4 Drot: rout, schwaarz, giel, a gréng. Fir déi spezifesch Verdrahtungsmethod vum Temperatur- a Fiichtegkeet-Rauchsensor, kontaktéiert w.e.g. den IoT Hiersteller.

Déi intelligent Meter a Sensoren, déi an dësem System entworf sinn, adoptéieren de Modbus-RTU Protokoll, déi zouverlässeg bannent der voller Baud Taux Gamme vun kommunizéieren kann 1200-115200. De Baudrate vu Smart Meter a Sensoren ass uniform op 9600bps gesat. D'Dateniwwerdroungsformat an d'Datekonversiounsformat vum Sensor sinn wéi follegt:
Sensor Daten Ufro Frame Format. De Sensor follegt de Standard Modbus-RTU Protokoll, an d'Sensorliesung gëtt am Holdingregister gespäichert, an de Funktiounscode ass 04. Der ieweschter Computer liest de Sensor Daten Enquêtekommissioun Frame Format, an déi ënnescht Computer Sensor Daten Enquêtekommissioun Frame Format.

3.6 PT100 Temperatur Sender - schaffen Prinzip vun RTD PT100 - Aarbechtsprinzip vum Temperatursensor

PT100 Temperatur Sender gëtt benotzt fir Transformator Kierpertemperatur z'entdecken, héich Volt an niddereg Volt Kabel Temperatur, et ass gëeegent fir verschidden Industrieplazen. Transformator wäert Verloschter während Operatioun produzéiere, haaptsächlech Eisenverloscht a Kupferverloscht, och bekannt als Kärverloscht a Lastverloscht. Kupferverloscht variéiert mam Laaschtstroum an ass proportional zum Quadrat vum Laaschtstroum. Transformator Verloscht Berechnung Formel ass wéi follegt:

An der Formel, P0 representéiert d'aktiv Kraaft vum Transformator an der No-Laascht Operatioun bei der nominéierter Spannung; I1 an I2 representéieren den Héichspannungslinnstroum an den Nidderspannungssäitlinnstroum; R1 an R2 representéieren der Héichspannung Säit Resistenz an der niddereg-Volt Säit Resistenz.

Den PT100 Temperatursender ass mat RS485 Bus Interface agebaut, an all Temperatur Sender kann verbonne ginn 4 PT100 Temperatursensoren.

3.7 Aarbechtsprinzip vum Waasser-Immersion Sender

Wéinst dem nidderegen Waasser Niveau vun der Këscht substation Fondatioun Pit, et gëtt dacks Waasser accumuléiert an der Kabelgruef an der Fondatiounsgruef nom staarke Reen, an et gëtt eng potenziell Sécherheetsgefor vu Kabelleckage, also onregelméisseg Inspektioun an Drainage sinn erfuerderlech. An dësem Design, de Waasser-Immersiounssensor gëtt benotzt fir d'Waasserakkumulatioun am Fundamentgruef vun der Këschtsubstruktur z'entdecken. De Waasser-Immersiounssensor applizéiert de Prinzip vun der Flëssegkeetsleitung, a benotzt Elektroden fir z'entdecken ob et Waasser ass. Wielt e Kontakt Typ Waasser immersion detektor mat RS485 Kommunikatioun Funktioun. Den Aarbechtsprinzip vum Waasser-Immersiounsdetektor gëtt an der Figur gewisen 23.

4. System Software Design

De System Software Design enthält zwee Deeler: 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. De Mikrocomputer integréiert Schutzapparat, Smart Reseau Meter an Smart Sensor am Feld Bus lokal Beräich Reseau vun der Këscht Transformator hunn Applikatioun Software embedded, also nëmmen de Softwareprogramm Design vum Feldkontroller vum Këschttransformator ass erfuerderlech.

4.1 Design vun Feld Controller Software fir Këscht-Typ transformer

De Feldkontroller vum Këschttransformator ass en embedded System, a säi Softwaresystem besteet aus Applikatiounsprogramm, API, embedded Betribssystem an BSP (Verwaltungsrot Ënnerstëtzung Pak). No de Charakteristiken vu ville Parameteren, vill Aufgaben an héich Echtzäit Ufuerderunge gesammelt vum Feldkontroller vum 10kV intelligenten Box-Typ Transformator, den μC / OS-Ⅲ embedded Echtzäit Betribssystem, déi wäit an der kommerziell Produktentwécklung a Léierfuerschung benotzt gëtt, ausgewielt gëtt. μC/OS-Ⅲ betruecht Aufgaben als déi klengst Eenheet, an all Aufgab brauch net iwwer déi spezifesch Gestiounsmethod vu Ressourcen ze këmmeren, déi vum Betribssystem bestëmmt gëtt.

4.2 Software Programm Design vum Feldkontroller vum Box-Typ Transformator

De ganze Software System Design baséiert op dem verdeelt System aus intelligenten Instrumenter, Sensoren, Feldkontroller a Cloud Plattformen, an den Design an Entwécklung vun Applikatioun Software gëtt duerchgefouert. Dateniwwerdroung an Austausch, den on-site Controller an de Gizwits Cloud Server benotzen de Gizwits Kommunikatiounsprotokoll an der GPRS Firmware fir Dateniwwerdroung an Austausch. D'Haaptprogramm Flow Chart vun der Feld Controller Applikatioun Software vun der Këscht-Typ transformer.

*Software Haaptrei Programm. Éischten, initialiséieren all Deeler vum System, wéi GPIO, Serien Hafen, Auer, Erënnerung Gestioun, etc., a erstellt Aufgaben am μC / OS-Ⅲ. STM32 mécht Sensordaten Acquisitioun a Veraarbechtung, a schéckt korrekt Informatioun op LCD Display. Gläichzäiteg, der STM32 schéckt AT Kommandoen un de GPRS-G510 Modul, austauscht Daten, verbënnt mat der Gizwits Cloud Plattform iwwer de LwM2M Protokoll, a beurteelt ob de GPRS Kommunikatiounsmodul erfollegräich mam Gizwits Cloud Server verbonnen ass. Wann d'Verbindung erfollegräich ass, Dateniwwerdroung gëtt duerchgefouert. Da beurteelt ob déi veraarbecht Donnéeën méi grouss sinn wéi de festgeluechte Schwell.
Wann et e klengen Ausfall vun der Këscht-Ënnerstatioun ass, schéckt d'Dateninformatioun un d'mobil APP iwwer d'Wollekplattform; wann et eng allgemeng Echec ass, schéckt d'Datenalarminformatioun un déi mobil APP iwwer d'Wollekplattform, a starten de GPRS-GA6 Kommunikatiounsmodul fir d'Alarminformatioun iwwer den Handy SMS ze schécken; wann Wann et e schlëmmen Feeler ass, d'Datenalarminformatioun gëtt op den Handy APP iwwer d'Cloud Plattform geschéckt, an de GPRS-GA6 Kommunikatiounsmodul gëtt aktivéiert fir d'Alarminformatioun duerch d'Handy SMS ze schécken an d'preset relevant Personal ze ruffen.