Projektimi i nënstacionit inteligjent 10 kV të tipit kuti bazuar në platformën Gizwits IoT + STM32

Sistemi inteligjent i telekomandimit të nënstacionit të tipit kuti 10 kV i prezantuar në këtë artikull është projektuar dhe zhvilluar nga Tian Hui i Universitetit të Shkencës dhe Teknologjisë Xi'an.

Sistemi merr dizajnin e një sistemi inteligjent të ndryshimit të kutisë 10 kV për një apartament studentor në një kolegj si sfond inxhinierik, dhe harton një sistem inteligjent 10 kV për ndryshimin e kutisë bazuar në Interneti i Gjërave. Sistemi përbëhet nga tre pjesë: shtresa e perceptimit, shtresa e komunikimit dhe shtresa e aplikimit. Shtresa e perceptimit është përgjegjëse për mbledhjen dhe transmetimin e të dhënave të sensorit tek kontrolluesi i fushës.

Përfshirë pajisjet e sistemit dytësor siç janë pajisjet mbrojtëse të mikrokompjuterëve, njehsorët e rrjetit inteligjent, dhe kontrollues inteligjentë të kompensimit të fuqisë reaktive, si dhe pajisje për zbulimin e mjedisit si temperatura dhe lagështia, tymi, dhe sensorë të zhytjes në ujë. Kontrolluesi në vend përdor mikroprocesorin e integruar STM32, duke përfshirë ekranin LCD, moduli i alarmit zanor, rele dhe modul komunikimi GPRS, etj.; shtresa e komunikimit përdor komunikimin pa tel GPRS, e cila është përgjegjëse për transmetimin e të dhënave në dy drejtime ndërmjet kontrolluesit në vend dhe platformës cloud; Platforma cloud Gizwits zhvillon një sistem monitorimi në distancë dhe një aplikacion celular për transformatorët e tipit kuti, e cila është përgjegjëse për ruajtjen, analiza dhe përpunimi i të dhënave të funksionimit të transformatorit të tipit kuti.

This system finally realizes the user's remote monitoring of environmental parameters such as variable temperature and humidity, alarmi i tymit dhe uji i gropës së themelit, si dhe parametrat elektrike si rryma, tensionit, frekuenca dhe faktori i fuqisë, dhe statusin e funksionimit të pajisjeve përmes WEB-it të kompjuterit ose APP-së celulare.

Kur ka një anomali ose defekt në funksionimin e transformatorit të tipit kuti, sistemi i monitorimit gjykon automatikisht nivelin e defektit, dhe dërgon një alarm përmes kombinimeve të ndryshme të ziles në vend, APP për telefonin celular, SMS dhe telefon, etj., dhe njofton stafin përkatës për eliminimin në kohë të problemeve të fshehura dhe parandalimin e aksidenteve elektrike. . Është i përshtatshëm për monitorim në distancë dhe menaxhim të centralizuar të transformatorëve të kutisë dhe dhomave të shpërndarjes së energjisë, dhe mund të përmirësojë shumë nivelin e inteligjencës dhe sigurinë e furnizimit me energji elektrike dhe besueshmërinë e pajisjeve të shpërndarjes së energjisë në shkolla, ndërmarrjeve dhe komuniteteve.

1. Prezantimi

Me ndërtimin dhe zhvillimin e ekonomisë sociale dhe rrjetit të shpërndarjes, ka gjithnjë e më shumë transformatorë kuti 10 kV. Nënstacioni tradicional i tipit të kutisë 10 kV në përgjithësi miraton mënyrën e funksionimit të inspektimit të rregullt të pambikëqyrur dhe manual., i cili ka një shkallë të ulët inteligjence dhe i mungojnë monitorimi në distancë dhe sistemet e alarmit të defekteve për mjedisin dhe pajisjet. Aktualisht, me zhvillimin e shpejtë të teknologjisë së sensorëve inteligjentë, teknologji e ngulitur, teknologjia e komunikimit dhe teknologjia kompjuterike cloud dhe reduktimi i kostos, nënstacioni inteligjent i tipit kuti 10 kV i bazuar në Internet of Things është bërë zgjidhja më e mirë për përmirësimin dhe transformimin e nënstacioneve tradicionale të tipit kuti.

Sistemi inteligjent i monitorimit në distancë të nënstacionit të tipit kuti i bazuar në Internetin e Gjërave mund të monitorojë nga distanca mjedisin e nënstacionit të tipit kuti, parametrat e funksionimit dhe statusi i pajisjeve në kohë reale. Siç tregohet në figurë 1.

Përdoruesit mund të monitorojnë në distancë parametrat mjedisorë si temperatura dhe lagështia e kutisë, alarmi i tymit, dhe akumulimi i ujit në gropat e themeleve, si dhe parametrat elektrike si rryma, tensionit, frekuenca, dhe faktori i fuqisë, dhe statusi i pajisjeve përmes kompjuterëve ose APP-ve celularë në çdo kohë. Kur nënstacioni i kutisë funksionon në mënyrë jonormale ose dështon, sistemi i monitorimit do të njoftojë automatikisht stafin përkatës nëpërmjet metodave të ndryshme të APP-së së telefonisë celulare, SMS dhe telefon sipas nivelit të defektit, në mënyrë që të eliminohen me kohë defektet e fshehura dhe të parandalohen aksidentet elektrike.

10Nënstacion i tipit kuti inteligjente kV i bazuar në Internetin e Gjërave

Sistemi i monitorimit në distancë i nënstacionit të tipit "smart box" përbëhet nga një "Fieldbus LAN" brenda nënstacionit të tipit kuti dhe a "Rrjeti i gjerë i platformës cloud" jashtë nënstacionit të tipit kuti. Ky model strukturor mund të zbatohet për zhvillimin e sistemeve të monitorimit në distancë për sistemet e monitorimit në distancë të pajisjeve dytësore të furnizimit me ujë, sistemet e menaxhimit të tarifave të energjisë elektrike për banesa, dhe sistemet e monitorimit në distancë të ashensorëve për të përmirësuar nivelin e inteligjencës dhe menaxhimit të pajisjeve tradicionale dhe për të promovuar përmirësimin e industrive tradicionale. Ka vlerë të mirë aplikimi.

2. Dizajni i përgjithshëm i programit

Dizajni i nënstacionit të tipit kuti inteligjente bazuar në Internetin e Gjërave bazohet në projektimin e një nënstacioni të tipit kuti inteligjente 10 kV në një apartament studentor kolegji. Dizajni kryesor i sistemit të transformatorit inteligjent 10 kV të tipit kuti është i njëjtë me atë të transformatorit tradicional të tipit kuti 10 kV, dhe priret të jetë i pjekur. Ky artikull fokusohet në dizajnin inteligjent të transformatorit inteligjent të tipit kuti 10 kV. Më poshtë është një përmbledhje e shkurtër e përmbajtjes së projektimit të sistemit primar të transformatorit të tipit kuti inteligjente 10 kV.

2.1 Dizajni i sistemit primar të nënstacionit inteligjent 10 kV të tipit kuti

Ngarkesa e fuqisë e Nr. 5 banesa studentore në një universitet është kryesisht ndriçim, kompjuterë dhe ngarkesa të reja të kondicionerit të shtuar. Çdo konvikt llogaritet si 8 njerëzit, ngarkesa e ndriçimit është 100 W, ngarkesa e çdo kompjuteri studenti është 200 W, dhe çdo varëse e tipit të ndarë 1.5P është e sapo instaluar me kondicionerë Fuqia është 1.3 kW, dhe ngarkesa e një konvikti të vetëm është 3.0 kW. Sipas "Manuali i Projektimit të Furnizimit me Energji dhe Shpërndarjes Industriale dhe Civile", the dormitory's power load demand coefficient is 0.7, dhe faktori i fuqisë është 0.8.

Duke pasur parasysh rritjen e ngarkesës elektrike të banesës studentore në të ardhmen, transformatori duhet të rezervojë një diferencë të caktuar, dhe zgjidhet transformatori me kapacitet 1000kVA. Duke marrë parasysh koston fillestare të investimit dhe koston e funksionimit të transformatorit, si dhe kërkesat e politikës kombëtare të ruajtjes së energjisë dhe reduktimit të emetimeve, transformatori i zhytur në vaj plotësisht i mbyllur me humbje të ulët S13-M-1000/10-0.4 është zgjedhur për këtë qëllim.

Në bazë të llogaritjes statistikore të ngarkesës, llogaritja e qarkut të shkurtër, verifikimi i stabilitetit dinamik dhe verifikimi i stabilitetit termik, zgjidhet pajisja kryesore e sistemit primar të transformatorit të tipit kuti. Modelet specifike dhe parametrat teknikë të pajisjeve kryesore të sistemit primar janë paraqitur në tabelë 3, Tabela 4, Tabela 5 dhe Tabela 6.

Sipas kërkesave të projektimit të Nr. 5 nënstacioni i kutisë së projektit të apartamentit studentor dhe llogaritja e projektimit të sistemit primar, diagrami kryesor i instalimeve elektrike të sistemit primar të projektuar të Nr. 5 Nënstacioni i kutisë së apartamentit studentor është paraqitur në figurë 2.

Figura 2 : Diagrami kryesor i instalimeve elektrike të sistemit primar të një nënstacioni të tipit kuti në një apartament studentor në një universitet

2.2 Skema e projektimit inteligjent të transformatorit kuti 10 kV

Duke synuar defektet e projektimit dhe problemet ekzistuese në menaxhimin e funksionimit të nënstacionit tradicional 10kV të tipit kuti, çelësi për zgjidhjen e problemit qëndron në ndërtimin e një sistemi të mbyllur për zbulimin, monitorimi dhe alarmi në distancë i mjedisit dhe pajisjeve inteligjente të nënstacionit të tipit kuti, dhe dizajni ka monitorim në distancë të mjedisit operativ dhe pajisjeve elektrike Sistemi inteligjent i transformatorëve të kutisë me funksione të ndryshme mund të mbledhë dhe monitorojë parametrat mjedisorë si kontrolli i aksesit të transformatorit të kutisë, temperatura dhe lagështia e ambientit, alarmi i tymit, dhe ujë në kanalin kabllor, si dhe tensionit, aktuale, fuqia aktive, fuqia reaktive, faktor fuqie, temperatura e kabllove, transformator transformator, etj.

Temperatura e trupit dhe sinjali i alarmit të gazit dhe parametrat e tjerë të funksionimit të pajisjeve, ventilator shkarkimi me telekomandë, pajisje mbrojtëse e mikrokompjuterit dhe ndërprerësi i ndërprerësit.

Sistemi miraton instrumente inteligjente dhe sensorë inteligjentë me funksione komunikimi që përdoren zakonisht në vendet industriale, dhe ia transmeton të dhënat e mbledhura kontrolluesit në terren përmes komunikimit me autobus në terren, dhe kontrolluesi i fushës i transmeton të dhënat te serveri ose kompjuteri pritës në renë kompjuterike nëpërmjet një moduli komunikimi me valë ose me tela. Realizoni funksione të tilla si telemetria, sinjalizimi në distancë dhe telekomandë.

Sistemi i monitorimit në distancë i transformatorit kuti inteligjente 10 kV i bazuar në Internetin e Gjërave përdor instrumente dhe sensorë inteligjentë me funksion komunikimi dixhital të dyanshëm, dhe miraton në mënyrë uniforme ndërfaqen standarde të autobusit RS485 dhe protokollin e komunikimit Modbus-RTU. Sistemi i monitorimit në distancë i transformatorit inteligjent të kutisë i bazuar në Internetin e Gjërave përbëhet nga tre pjesë: shtresa e perceptimit, shtresa e komunikimit dhe shtresa e aplikimit.
* Shtresa e perceptimit: përmes njehsorëve të ndryshëm inteligjentë dhe sensorëve inteligjentë për të mbledhur mjedise të ndryshme, parametrat e funksionimit të pajisjeve dhe statusi i funksionimit të pajisjeve të transformatorit të kutisë, dhe transmetoni të dhënat në kontrolluesin e fushës përmes autobusit RS485. Kontrolluesi në terren ka një sistem operativ të integruar dhe ka mbledhjen e të dhënave, Informatikë, funksionet e përpunimit dhe kontrollit.
* Shtresa e komunikimit: Kjo shtresë është lidhja dhe lidhja e transmetimit dhe shkëmbimit të të dhënave, dhe është përgjegjës për transmetimin e dyanshëm të të dhënave ndërmjet platformës cloud dhe kontrolluesit në vend. Sipas kushteve aktuale të komunikimit të transformatorit të tipit kuti, metoda të ndryshme komunikimi si kabllo optike me tela, Ethernet ose GPRS me valë mund të zgjidhen për të transmetuar të dhëna në platformën cloud.
*Shtresa e aplikimit: Dizajnoni dhe zhvilloni një sistem monitorimi në distancë për transformatorët e tipit kuti në platformën cloud, përgjegjës për dërgimin, marrjen dhe përpunimin e të dhënave historike, monitorimi në distancë i parametrave të funksionimit të transformatorit të tipit kuti, dhe ruajtja dhe analiza e shënimeve të të dhënave të funksionimit të ngjarjeve. Dhe zhvilloni APP WEB dhe celular në platformën cloud, elektricisti në detyrë mund të monitorojë të dhënat e funksionimit dhe statusin e funksionimit të pajisjeve të transformatorit të kutisë në çdo kohë përmes kompjuterit ose APP-së celulare.

3. Dizajni i harduerit të sistemit

3.1 Rrjeti lokal i autobusit RS485 i vendit të transformatorit të kutisë

Me zhvillimin dhe progresin e teknologjisë së integruar dhe uljen e kostos, shumë instrumente zbulimi, sensorët dhe aktivizuesit kanë mikroprocesorë të integruar për të metat dhe problemet e transmetimit të informacionit të pajisjeve tradicionale në terren të tipit kuti, të cilat mund të kompletojnë konvertimin dhe linearizimin ADDA dhe filtrimin dixhital. Një ndërfaqe serike e të dhënave të komunikimit shtohet brenda këtyre pajisjeve të fushës dixhitale, dhe komunikimi serial i dyanshëm ndërmjet pajisjeve në terren mund të realizohet duke përdorur një protokoll standard të unifikuar komunikimi.

Aktualisht, rrjeti industrial i autobusëve përdoret kryesisht.

Një nga çelësat e projektimit të sistemit të monitorimit në distancë për transformatorët e tipit kuti inteligjente është zgjedhja e instrumenteve dhe sensorëve inteligjentë me funksione komunikimi dixhitale të dyanshme., dhe të miratojë ndërfaqe standarde dhe të unifikuara të autobusëve dhe protokolle komunikimi. Duke u nisur nga praktika inxhinierike e projektimit të transformimit të tipit kuti inteligjente 10 kV në Nr. 5 apartament studenti, zgjidhen autobusi RS485 dhe protokolli i komunikimit Modbus-RTU i mbështetur përgjithësisht nga sensorë inteligjentë.

Sipas diagramit kryesor të instalimeve elektrike të sistemit primar të një kuti-transformatori në një apartament studentor në një kolegj dhe diagrami i bllokut të sistemit të sistemit inteligjent të monitorimit në distancë të kutisë-transformatorit 10 kV, dizajni i harduerit të sistemit merr kontrolluesin e fushës së kutisë-transformatorit si bërthamë, dhe përbëhet nga një pajisje mbrojtëse e integruar me mikrokompjuter, një matës rrjeti inteligjent dhe një fuqi inteligjente reaktive Pajisjet e sistemit sekondar si kompensuesit, dhe sensorë të zbulimit të mjedisit si p.sh sensorë të tymit të temperaturës dhe lagështisë, Sensorët e temperaturës PT100 dhe sensorët e ndërhyrjes së ujit formojnë rrjetin lokal të autobusit RS485 të vendit të transformimit nga kuti në kuti. Diagrami i sistemit të rrjetit lokal të autobusit RS485 i transformatorit të kutisë është paraqitur në figurë 4.

Diagrami i sistemit të rrjetit lokal të autobusit RS485 i vendit të transformimit të tipit kuti

(1) Autobusi i komunikimit serial RS485

Mënyra e komunikimit të autobusit RS485 është modaliteti master-slave, dhe pajisja kryesore anketon çdo pajisje skllav për komunikim, dhe mund të krijohet një rrjet nga një në shumë pikë për të formuar një sistem të shpërndarë. Ndërfaqja RS485 është një ndërfaqe serike e përdorur gjerësisht me shpejtësi të ulët, dhe ndërfaqja RS485 ka karakteristikat e mëposhtme.
* Ndërfaqja RS485.

Komunikimi i ndërfaqes RS485 miraton mënyrën e transmetimit diferencial, dhe ka një kombinim të drejtuesit të balancuar dhe marrësit diferencial, dhe përdor ndryshimin e tensionit në të dy skajet e kabllit për të transmetuar sinjale, gjë që rrit në masë të madhe aftësinë për t'i rezistuar ndërhyrjeve të modalitetit të zakonshëm dhe ndërhyrjeve kundër zhurmës.
* Autobusi RS485 ka shpejtësi të lartë transmetimi dhe distancë të gjatë transmetimi. Distanca maksimale e transmetimit është rreth 1200 metra, dhe shpejtësia maksimale e transmetimit është 10 Mbps; shpejtësia e transmetimit të tij është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën e transmetimit, dhe distanca maksimale e transmetimit mund të arrihet kur shpejtësia është nën 20 kbps.
* Mbështetni nyje të shumta. Në përgjithësi, një unazë autobusi RS485 mund të mbështesë teorikisht 247 nyjet e pajisjes.

(2) Protokolli i komunikimit serial Modbus-RTU

Protokolli Modbus aplikohet në rrjetin industrial të autobusëve. Përmes protokollit, komunikimi i të dhënave mund të kryhet ndërmjet kontrolluesit dhe pajisjes në terren. Pajisjet e prodhuara nga prodhues të ndryshëm mund të formojnë një sistem monitorimi të rrjetit industrial të autobusëve duke ndjekur një protokoll të unifikuar. Protokolli ka një strukturë master-skllav, një nyje master në rrjet, dhe të tjerat janë nyje skllav, dhe çdo nyje skllav ka një adresë unike të pajisjes.

Në rrjetin e autobusëve serial, nyja master fillon një komandë, dhe të gjitha pajisjet skllav do të marrin komandën. Komanda Modbus përmban adresën e pajisjes skllav që ekzekuton komandën, dhe pajisja slave e caktuar nga pajisja kryesore përgjigjet së pari dhe më pas ekzekuton komandën. Ka kontrolle në komandat Modbus për t'u siguruar që komandat që vijnë nuk janë të korruptuara. Komandat Modbus mund të udhëzojnë RTU të ndryshojë vlerën e regjistrit, lexoni ose kontrolloni portën I/O, dhe urdhëroni pajisjen të kthejë një ose më shumë të dhëna regjistri.

Modbus përfshin ASCII, RTU dhe TCP tre lloje mesazhesh. Mënyra e transmetimit ASCII, Shuma e kontrollit LRC, efikasitet i ulët i transmetimit, por intuitive, e thjeshtë dhe e lehtë për tu korrigjuar. Mënyra e transmetimit RTU, duke përdorur kontrollin CRC, efikasitet i lartë i transmetimit, pak më e komplikuar se ASCII. Në përgjithësi, nëse sasia e të dhënave që do të transmetohet është e vogël, ju mund të konsideroni përdorimin e protokollit ASCII; nëse sasia e të dhënave që do të transmetohet është relativisht e madhe, është mirë të përdoret protokolli RTU. Per kete arsye, instrumentet dhe sensorët inteligjentë të këtij sistemi miratojnë në mënyrë uniforme mënyrën e komunikimit Modbus-RTU.

3.2 Dizajni i harduerit të kontrolluesit në terren të transformatorit të kutisë

Kontrolluesi i fushës së transformatorit të kutisë është i përbërë nga një sistem i integruar. Sistemi i integruar është në qendër të aplikimit, softueri dhe hardueri mund të përshtaten, dhe realizon automatizimin e pajisjeve, inteligjencës, dhe funksionet e monitorimit në distancë. Ai përbëhet kryesisht nga mikroprocesorë të integruar, harduer të lidhur, sistemet operative të ngulitura, dhe sistemet e softuerit aplikativ.

(1) Sistemi minimal i mikroprocesorit STM32

Sistemi minimal i mikroprocesorit të integruar përfshin mikroprocesorin e integruar, reset qark dhe qark korrigjim. Qarku i orës siguron sinjalin e kërkuar të orës së jashtme, qarku i rivendosjes siguron një gjendje fillestare të unifikuar, dhe qarku i korrigjimit ofron një ndërfaqe për shkarkimin dhe korrigjimin e programit.
* Opsioni i mikroprocesorit të integruar. Sipas kërkesave të sistemit të monitorimit në distancë të transformatorit të kutisë inteligjente 10 kV për performancën e kontrolluesit në vend, ky sistem zgjedh çipin STM32F103ZET6 si mikroprocesorin kryesor të kontrolluesit në vend. Mikroprocesor i integruar STM32F103ZET6, MCU ka integrim të lartë, konsumi i ulët i energjisë, dhe performancë me kosto të lartë. Është i përshtatshëm për kërkesa të ndryshme aplikimi në fushën e mjekësisë industriale, dhe mund të plotësojë kërkesat e marrjes së të dhënave dhe përpunimit në kohë reale të këtij sistemi.
* Qarku i oshilatorit kristal. Qarku i oshilatorit kristal siguron një impuls me frekuencë fikse për mikroprocesorin për të bërë që mikroprocesori të funksionojë normalisht. Mikroprocesori STM32 ka dy oshilatorë kristal, oshilatori kristal 8 MHz siguron një orë të jashtme me shpejtësi të lartë, dhe oshilatori kristal 32,768 KHz siguron një orë të jashtme me shpejtësi të ulët.

* Rivendos qarkun. Funksioni i qarkut të rivendosjes së mikroprocesorit është rinisja e sistemit. Kur sistemi dështon, shtypni butonin e rivendosjes për të rifilluar pajisjen. Në përgjithësi, qarku i rivendosjes përdor një sinjal të nivelit të ulët për të rifilluar.

(2) Dizajni i qarkut të energjisë

Sistemi zgjedh një furnizim të jashtëm me energji DC me një tension të vlerësuar prej 12 V (2A), dhe zgjedh një DC 5V (2A) përshtatës i energjisë me një ndërfaqe USB për të furnizuar me energji kontrolluesin e fushës. Furnizimi me energji 12V DC është i lidhur me bordin e kontrollit, dhe furnizimi me energji DC 12V është hequr për të marrë një furnizim me energji DC 5V përmes modulit të uljes LM2596S. Tensioni 5V kalohet më pas përmes çipit të rregullatorit AMS1117-3.3V për të marrë një tension 3.3V për të furnizuar me energji çipin STM32. Diagrami i qarkut të rregullatorit të furnizimit me energji LM2596S dhe AMS1117-3.3V është paraqitur në figurën 8.

(3) Ndërfaqja RS485 me modulin TTL

Ndërfaqja RS485 me modulin TTL realizon konvertimin dhe komunikimin e dyanshëm të sinjalit RS485 dhe sinjalit TTL, por sinjali duhet të ekzekutohet në mënyrë alternative, dhe nuk mund të kryhet në të njëjtën kohë në dy drejtime. Të gjitha pajisjet në terren përdorin këtë modul për t'u lidhur me mikrokontrolluesin, dhe diagrami i lidhjes është paraqitur në figurë 9.

Diagrami i lidhjes së TFT-LCD dhe STM32 MCU - Figura 9

(4) Moduli i ekranit LCD

Meqenëse kontrolluesi në vend i sistemit të monitorimit në distancë të tipit kuti duhet të shfaqë shumë numra dhe karaktere, si modul i ekranit zgjidhet një ekran me kristal të lëngshëm TFT-LCD 2,8 inç, dhe ka një kontrollues ILI9341 brenda. Konsideroni se STM32 mund të komunikojë me ILI9341 përmes ndërfaqes SPI, 8080 ndërfaqe ose ndërfaqe RGB. Për të arritur një ritëm më të shpejtë të rifreskimit, Përdoret TFT-LCD 8080 ndërfaqe paralele të autobusit të të dhënave. STM32 nxjerr të dhëna në kujtesën e kontrolluesit ILI9341 përmes modulit të memories statike të ndryshueshme FSMC.

(5) Moduli i alarmit zanor

Kur mikroprocesori STM32 zbulon se ka një anomali ose defekt në të dhënat e funksionimit të transformatorit të kutisë, do të dërgojë një mesazh në portën serike dhe do të nisë një alarm zanor. Moduli i alarmit zanor zgjedh çipin zanor të përdorur zakonisht SYN6288, dhe transmeton automatikisht informacionin e alarmit zanor sipas programit të programuar. Sistemi përdor kodin GB2312, i cili është i përshtatshëm për shkëmbimin e informacionit në përpunimin e karaktereve kineze dhe komunikimin e karaktereve kineze. SYN6288 gjithashtu njeh me saktësi numrat, oraret dhe datat, dhe njësitë matëse të përdorura zakonisht.

(6) Moduli rele

Kontrolluesi në terren zgjedh një grup modulesh stafetë të izolimit të çiftit optik me dy drejtime për të kontrolluar hapjen dhe mbylljen e ziles së alarmit DC 12V dhe ventilatorit, dhe stafeta e gjendjes së ngurtë 220 V AC mund të zgjidhet sipas llojit të furnizimit me energji dhe fuqisë së ventilatorit të shkarkimit të tipit kuti. Çdo modul qark rele ka kontakte normalisht të hapura dhe normalisht të mbyllura, si dhe treguesi i statusit LED; çdo qark rele është i izoluar nga optobashkues, dhe është e pajisur me një diodë me rrota të lirë për të liruar tensionin e induktuar të stafetës dhe për të mbrojtur qarkun e mëparshëm. Kur temperatura e ambientit të transformatorit të kutisë tejkalon një interval të caktuar, kontrolluesi në vend nxjerr një nivel të lartë, dhe një rele izolimi optobashkues vepron për të ndezur ventilatorin për t'u ftohur; kur ndodhin defekte serioze si përqendrimi i tepërt i tymit, kontrolluesi drejton një rele tjetër izolimi të optoçiftit për t'u lidhur.. Për diagramin e parimit të punës së stafetës dhe diagramin e lidhjes midis modulit të stafetës dhe çipit STM32, ju lutemi kontaktoni prodhuesin dhe dërgoni kërkesën.

(7) Moduli i komunikimit

Sipas kërkesave të projektimit të sistemit të monitorimit në distancë të transformatorit të kutisë inteligjente 10 kV, komunikimi midis transformatorit të kutisë inteligjente dhe cloud zgjedh metodën e komunikimit pa tel GPRS me kosto të ulët trafiku. Gizwits firmware GPRS modul.
*Gizwits firmware GPRS modul (Firmware G510_GAgent). Ky modul është një program aplikimi që funksionon në module të ndryshme komunikimi, sigurimi i funksioneve të tilla si transmetimi i dyanshëm i të dhënave të cloud dhe pajisjes së produktit, konfigurimi i pajisjes në rrjet, zbulimi dhe detyrimi, dhe përmirësimet e programit. Diagrami i qarkut ndërmjet modulit GPRS dhe kontrolluesit kryesor mund të merret duke kontaktuar prodhuesin.

*Moduli GPRS-GA6. Ky modul mund të realizojë transmetimin e zërit, mesazhe të shkurtra dhe të dhëna me konsum të ulët të energjisë. Është i përshtatshëm për kërkesa të ndryshme të projektimit në aplikacionet M2M, veçanërisht për dizajnimin e produkteve kompakte. Së dyti, protokolli i komunikimit miraton transmetimin e autobusit të portës serike UART, përdor komandat standarde AT për të kontrolluar modulin, dhe zgjedh shpejtësinë e zhurmës prej 115200 bps. Kontaktoni me Prodhuesi i IoT për diagramin e qarkut të lidhjes së modulit GPRS-GA6 dhe mikrokontrolluesit STM32.

3.3 Pajisja mbrojtëse gjithëpërfshirëse e mikrokompjuterit

Sipas specifikimeve të projektimit të mbrojtjes së transformatorit të fuqisë (GB/T 50062-2008), 10Transformatorët kV zakonisht duhet të instalojnë mbrojtje nga mbirryma me afat kohor. Pajisja mbrojtëse e mikrokompjuterit ka mbrojtjen, funksionet e matjes dhe kontrollit të transformatorëve dhe linjave, si dhe funksionet e marrjes së të dhënave, monitorimi dhe vetë-inspektimi i sistemit, dhe ka ndjeshmëri dhe besueshmëri të lartë.

Sipas kërkesave të projektimit të kutisë inteligjente 10kV ndryshon në banesën studentore, është zgjedhur pajisja mbrojtëse gjithëpërfshirëse e mikrokompjuterit të tipit aktual Ankerui AM3-I me funksion komunikimi RS485, me IA, IB, UNË C, UA, UB, UC, P, P, Fr dhe matje të tjera elektrike të parametrave, 8-marrja e sinjalit të kalimit të jashtëm të kanalit, dhe funksionet e hapjes dhe mbylljes së telekomandës së ndërprerësve dhe funksione të tjera. Diagrami i terminalit të lidhjes së pajisjes mbrojtëse të mikrokompjuterit AM3-I është si më poshtë:

Diagrami i terminalit të lidhjes së pajisjes mbrojtëse të mikrokompjuterit AM3-I

3.4. Matësi i zgjuar i rrjetit

Matësit inteligjentë të rrjetit përdoren për të zbuluar parametrat elektrikë të tillë si rryma trefazore, tensioni dhe fuqia e qarqeve të shpërndarjes së energjisë me tension të ulët, si dhe statusin e hapjes dhe mbylljes së çelësave izolues dhe ndërprerësve. Sipas kërkesave të projektimit të sistemit dytësor të transformatorit kuti inteligjent 10 kV, Është zgjedhur matësi inteligjent i rrjetit Ankerui ACR me funksion komunikimi RS485, dhe janë zgjedhur diagrami i lidhjes së njehsorit inteligjent të rrjetit ACR dhe transformatorit të rrymës së tensionit të ulët dhe diagrami i lidhjes së hyrjes dhe daljes së çelësit.

Matësi i rrjetit inteligjent ACR transformatori i rrymës së tensionit të ulët dhe diagrami i lidhjeve dixhitale të hyrjes dhe daljes

Matësi i rrjetit inteligjent ACR miraton protokollin Modbus-RTU, të cilat mund të masin dhe mbledhin parametrat e fuqisë. Funksioni i hyrjes së çelësit mund të zbulojë statusin e komutimit të çelësit izolues dhe ndërprerësit, dhe funksioni i daljes së stafetës mund të ndezë dhe fikë nga distanca ndërprerësin. Matësi i rrjetit inteligjent ACR ka një plan të unifikuar për tabelën e adresave të komunikimit, të cilat mund të realizojnë tre funksionet e largëta të telemetrisë, sinjalizimi në distancë dhe telekomandë.

(1) Konvertimi AD dhe llogaritja e sinjalit analog AC

Të 3 sinjalet e tensionit fazor dhe 3 sinjalet aktuale (sinjalet e daljes së transformatorit aktual) të mbledhura drejtpërdrejt nga matësi i rrjetit inteligjent ACR janë të gjitha sasitë analoge, të cilat duhet të shndërrohen në sinjale dixhitale që mund të njihen nga CPU për përpunimin e të dhënave. Së pari, të 3 tensionet fazore prej 220V dhe 3 Analogët e rrymës shndërrohen në sinjale të tensionit të ulët përmes konvertuesit, dhe konvertohet në tensionin e lejuar nga konverteri AD përmes një laku të formimit të tensionit; , konvertohet në një sinjal dixhital nga AD dhe futet në CPU. Diagrami skematik i marrjes së mostrave dhe procesit të konvertimit të AD të sasisë analoge AC mund të merret duke kontaktuar prodhuesin.

* Konvertimi i tensionit analog dhe filtrimi me kalim të ulët. Funksioni i qarkut të formimit të tensionit është të izolojë dhe transformojë elektrikisht energjinë elektrike. Në përgjithësi, konverteri AD kërkon që sinjali hyrës të jetë ±5V dhe ±10V, kështu që mund të përcaktohet raporti i transformimit të konvertuesit të tensionit. Filtrat me kalim të ulët ndahen në filtra pasivë dhe filtra aktivë. Filtrat aktivë përbëhen nga kondensatorë, rezistorët dhe amplifikatorët e integruar operacional, të cilat amplifikojnë sinjalin gjatë filtrimit. Filtrat pasivë kanë vetëm funksione filtrimi, por jo funksione të amplifikimit të sinjalit.
* Marrja e mostrave të sinjalit analog. The sampling process should follow Shannon's sampling theorem, kjo eshte, frekuenca e marrjes së mostrave nuk duhet të jetë më e vogël se 2 herë frekuencën më të lartë të sinjalit hyrës. Procesi i marrjes së mostrave është shumë i shpejtë. Mostra aktuale e konvertuesit AD ka arritur nivelin e nanosekondës, ndërsa periudha e kampionimit të pajisjes automatike të sistemit elektroenergjetik është në nivelin milisekonda, kështu që sinjalet e tensionit dhe rrymës së gjashtë sytheve mund të ndajnë një konvertues AD, por qarku i marrjes së mostrave Duhet të jetë i pajisur me një pajisje për marrjen e mostrës dhe një ndërprerës multiplekser.
* Konvertimi i AD. Konvertuesit AD përfshijnë përafrim të njëpasnjëshëm, integrale, duke numëruar, krahasimi paralel, dhe konvertuesit VFC tension-frekuencë. Konvertuesi AD me përafrim të njëpasnjëshëm është një përfaqësues i shpejtësisë dhe saktësisë në ADC, dhe ka një rezolucion më të lartë konvertimi me një normë më të lartë konvertimi.

(2) Algoritmi i integrimit të vlerës absolute të gjysmë ciklit të sasisë elektrike sinusoidale

Çelësi i algoritmit të softuerit është të përmirësojë saktësinë dhe shpejtësinë e funksionimit të algoritmit. Çelësi i algoritmit të marrjes së mostrave AC të njehsorit inteligjent është të zgjidhë se si të llogaritet amplituda ose vlera efektive e sinjalit të kampionimit sinusoidal sipas vlerës së menjëhershme të sinjalit sinusoidal. Algoritmi më i përdorur për sasitë sinus është algoritmi i integrimit të vlerës absolute në gjysmë cikli.. Parimi i algoritmit të integrimit të vlerës absolute të gjysmë ciklit është se integrali i vlerës absolute të sasisë së sinusit në çdo gjysmë cikël është një konstante S., dhe konstanta e vlerës integrale S nuk ka asnjë lidhje me këndin integral të fillimit . Algoritmi i integrimit të vlerës absolute në gjysmë cikli i bazuar në modelin e funksionit sinus është paraqitur në figurë 19.

Algoritmi i integrimit të vlerës absolute të gjysmëciklit bazuar në modelin e funksionit sinus

Shprehja për llogaritjen e vlerës efektive të rrymës duke përdorur algoritmin integral të vlerës absolute gjysmë cikli është paraqitur në figurën më poshtë:

Në formulë, S përfaqëson integralin e vlerës absolute brenda gjysmë cikli; I përfaqëson vlerën efektive të rrymës; i përfaqëson vlerën e menjëhershme të rrymës; w paraqet shpejtësinë këndore; T përfaqëson ciklin e energjisë AC; f paraqet frekuencën e fuqisë AC; N përfaqëson numrin e mostrave në një cikël ; Ts përfaqëson periudhën e kampionimit.

3.5 Sensori i tymit të temperaturës dhe lagështisë RS485

Duke pasur parasysh se linja e furnizimit me energji elektrike në transformatorin e tipit kuti mund të ketë rrjedhje, mbingarkesë, qark i shkurtër dhe rezistenca e tepërt e kontaktit, të cilat mund të shkaktojnë zjarre, dhe dështimi i transformatorit të zhytur në naftë mund të shkaktojë zjarre. Prandaj, është e nevojshme të instaloni një sensor tymi në transformatorin e tipit kuti për zbulimin e zjarrit të transformatorit të tipit kuti. Për të zbuluar herët dështimet e mundshme. Për të siguruar saktësinë e matjes dhe për të ulur koston në të njëjtën kohë, temperatura RS485, Sensori tre-në-një i lagështisë dhe tymit përdoret për të zbuluar temperaturën, lagështia dhe përqendrimi i tymit në transformatorin e kutisë. Të sensori i temperaturës dhe lagështisë përdor sondën SHT30. Shpërthimi në vend dhe interferenca e pulsit. Sensori ka 4 telat: e kuqe, e zezë, e verdhe, dhe jeshile. Për metodën specifike të lidhjes së sensorit të tymit të temperaturës dhe lagështisë, ju lutemi kontaktoni prodhuesin e IoT.

Matësit dhe sensorët inteligjentë të projektuar në këtë sistem miratojnë protokollin Modbus-RTU, të cilat mund të komunikojnë në mënyrë të besueshme brenda intervalit të plotë të shpejtësisë së baud-it të 1200-115200. Shpejtësia e zhurmës së matësve dhe sensorëve inteligjentë është vendosur në mënyrë uniforme në 9600 bps. Formati i transmetimit të të dhënave dhe formati i konvertimit të të dhënave të sensorit janë si më poshtë:
Formati i kornizës së pyetjeve të të dhënave të sensorit. Sensori ndjek protokollin standard Modbus-RTU, dhe leximi i sensorit ruhet në regjistrin mbajtës, dhe kodi i funksionit është 04. Kompjuteri i sipërm lexon formatin e kornizës së kërkimit të të dhënave të sensorit, dhe formati i kornizës së kërkimit të të dhënave të sensorit të kompjuterit më të ulët.

3.6 Transmetues i temperaturës PT100 - Parimi i punës së RTD PT100 - Parimi i funksionimit të sensorit të temperaturës

Transmetuesi i temperaturës PT100 përdoret për të zbuluar temperaturën e trupit të transformatorit, temperatura e kabllove të tensionit të lartë dhe të tensionit të ulët, eshte i pershtatshem per vende te ndryshme industriale. Transformatori do të prodhojë humbje gjatë funksionimit, kryesisht humbje hekuri dhe humbje bakri, i njohur gjithashtu si humbja e bërthamës dhe humbja e ngarkesës. Humbja e bakrit ndryshon me rrymën e ngarkesës dhe është proporcionale me katrorin e rrymës së ngarkesës. Formula e llogaritjes së humbjes së transformatorit është si më poshtë:

Në formulë, P0 përfaqëson fuqinë aktive të transformatorit në funksionimin pa ngarkesë në tensionin nominal; I1 dhe I2 përfaqësojnë rrymën e linjës së tensionit të lartë dhe rrymën anësore të tensionit të ulët; R1 dhe R2 përfaqësojnë rezistencën anësore të tensionit të lartë dhe rezistencën anësore të tensionit të ulët.

Transmetuesi i temperaturës PT100 është i ngulitur me ndërfaqen e autobusit RS485, dhe çdo transmetues i temperaturës mund të lidhet me 4 Sensorët e temperaturës PT100.

3.7 Parimi i funksionimit të transmetuesit të zhytjes në ujë

Për shkak të nivelit të ulët të ujit të gropës së themelit të nënstacionit të kutisë, shpesh ka akumulim uji në kanalin e kabllove dhe gropën e themelit pas shiut të dendur, dhe ka një rrezik të mundshëm sigurie nga rrjedhja e kabllove, kështu që kërkohet inspektim dhe kullim i parregullt. Në këtë dizajn, sensori i zhytjes në ujë përdoret për të zbuluar akumulimin e ujit në gropën e themelit të nënstrukturës së kutisë. Sensori i zhytjes në ujë zbaton parimin e përcjelljes së lëngut, dhe përdor elektroda për të zbuluar nëse ka ujë. Zgjidhni një detektor zhytjeje të llojit të kontaktit me funksionin e komunikimit RS485. Parimi i funksionimit të detektorit të zhytjes në ujë është paraqitur në figurë 23.

4. Dizajni i softuerit të sistemit

Dizajni i softuerit të sistemit përfshin dy pjesë: 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. Pajisja mbrojtëse e integruar e mikrokompjuterit, njehsori i rrjetit inteligjent dhe sensori inteligjent në rrjetin lokal të autobusit në terren të transformatorit të kutisë kanë softuer aplikimi të integruar, kështu që kërkohet vetëm dizajni i programit softuer të kontrollorit të terrenit të transformatorit të kutisë.

4.1 Dizajnimi i softuerit të kontrolluesit në terren për transformator të tipit kuti

Kontrolluesi në terren i transformatorit të kutisë është një sistem i integruar, dhe sistemi i tij softuer është i përbërë nga programi aplikativ, API, sistemi operativ i integruar dhe BSP (paketa mbështetëse e bordit). Sipas karakteristikave të shumë parametrave, shumë detyra dhe kërkesa të larta në kohë reale të mbledhura nga kontrolluesi në terren i transformatorit inteligjent të tipit kuti 10 kV, sistemi operativ μC/OS-Ⅲ i integruar në kohë reale, e cila përdoret gjerësisht në zhvillimin e produkteve komerciale dhe kërkimin mësimor, është zgjedhur. μC/OS-Ⅲ i konsideron detyrat si njësinë më të vogël, dhe çdo detyrë nuk ka nevojë të kujdeset për metodën specifike të menaxhimit të burimeve, e cila përcaktohet nga sistemi operativ.

4.2 Dizajni i programit softuerik të kontrolluesit në terren të transformatorit të tipit kuti

I gjithë dizajni i sistemit të softuerit bazohet në sistemin e shpërndarë të përbërë nga instrumente inteligjente, sensorë, kontrollorët në terren dhe platformat cloud, dhe kryhet dizajnimi dhe zhvillimi i softuerit aplikativ. Transmetimi dhe shkëmbimi i të dhënave, kontrolluesi në vend dhe serveri cloud Gizwits përdorin protokollin e komunikimit Gizwits në firmuerin GPRS për transmetimin dhe shkëmbimin e të dhënave. Grafiku kryesor i rrjedhës së programit të softuerit të aplikimit të kontrolluesit në terren të transformatorit të tipit kuti.

*Programi kryesor i softuerit. Së pari, inicializoni të gjitha pjesët e sistemit, të tilla si GPIO, porta serike, ora, menaxhimi i memories, etj., dhe krijoni detyra në μC/OS-Ⅲ. STM32 kryen marrjen dhe përpunimin e të dhënave të sensorit, dhe dërgon informacionin e saktë në ekranin LCD. Në të njëjtën kohë, STM32 dërgon komanda AT në modulin GPRS-G510, shkëmben të dhëna, lidhet me platformën cloud Gizwits përmes protokollit LwM2M, dhe gjykon nëse moduli i komunikimit GPRS është lidhur me sukses me serverin cloud Gizwits. Nëse lidhja është e suksesshme, kryhet transmetimi i të dhënave. Më pas gjykoni nëse të dhënat e përpunuara janë më të mëdha se pragu i caktuar.
Nëse është një dështim i vogël i nënstacionit të boksit, dërgoni informacionin e të dhënave në APP-në celulare përmes platformës cloud; nëse është një dështim i përgjithshëm, dërgoni informacionin e alarmit të të dhënave në APP-në celulare përmes platformës cloud, dhe nisni modulin e komunikimit GPRS-GA6 për të dërguar informacionin e alarmit përmes SMS-ve të telefonit celular; nëse nëse është një faj serioz, informacioni i alarmit të të dhënave do të dërgohet në APP-në e telefonit celular përmes platformës cloud, dhe moduli i komunikimit GPRS-GA6 do të aktivizohet për të dërguar informacionin e alarmit përmes mesazhit me tekst të telefonit celular dhe për të thirrur personelin përkatës të paracaktuar.