一种箱变远动终端装置的制作方法

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域，具体涉及一种箱变远动终端装置，满足新一代铁路电力远动终端装置的需求。

背景技术：

1、在我国电气化铁路尤其是高速铁路发展的今天，铁路对电气设备控制自动化和智能化程度的要求越来越高，铁路电力供电的实时性、可靠性、连续性已经成为整个社会关心的重要问题之一，这种铁路电力供电的特点决定了电力远动终端(remote terminal unit，简称rtu)将会被大量使用。rtu承担着执行调度命令，收集、传输铁路供电系统运行实时数据的重任，为铁路供电系统的安全、可靠运行保驾护航。

2、目前箱变rtu除了对10kv一级贯通线和10kv综合贯通线的遥测、遥信、遥控数据进行采集和监控，还对多个低压回路的“三遥”数据进行监测，单台机箱不能满足对遥测接口、遥信接口以及遥控接口数量的要求。大部分厂家均采用多个装置级联的方法，多个装置级联不仅会造成装置空间的浪费，而且会因多cpu芯片增加装置的成本，还会使得信息交互过程更复杂。

3、为了满足新标准下装置的机箱尺寸和大容量的要求，箱变rtu和集中式低压rtu势必在硬件性能设计、结构设计上全面考虑。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供新一代适应于铁路电力远动箱式变电站和集中式低压变电所等领域的远动终端装置，代替多装置级联的方法，在满足“三遥”大容量需求的同时，实现遥控、遥信、遥测采集、遥测越限报警、缺相和失压故障报警、相序异常报警、跳闸故障报警、录波、定值整定、自检、时钟同步、通信、数据存储、维护以及人机界面等功能。

2、为了实现上述目的，本发明所采用技术方案为：一种箱变远动终端装置：装置采用上下分层设计，机箱中间加横梁，上下层尺寸相同，所述交流模件和电源模件在机箱的上一层，cpu模件、辅板模件、开入模件、开出模件在机箱的下一层。所述电源模件提供多路稳压电压，通过所述母板模件给所述cpu模件、辅板模件、交流模件、开入模件、开出模件以及液晶面板模件供电；所述交流模件、开入模件、开出模件的数量可根据不同应用需求灵活配置，便于工程实施及维护和升级。

3、进一步的，所述cpu模件采用高性能的zynq控制器，双核arm芯片和fpga芯片为一体的结构设计，提高了cpu模件的性能。

4、cpu模件通过串并行相结合的方式来处理复杂的应用需求，运行效率大致是400mhz mpc8247的2倍。同时，使用fpga扩展的以太网可以很好地抵抗网络风暴。

5、进一步的，所述cpu模件具备3个以太网接口，通信速率10/100mbit/s自适应，维护以太网接口与通信以太网接口单独设置。

6、进一步的，所述cpu模件提供2路串行接口，每个接口rs232c、rs485可选，接口都带有光电隔离，速率600-115200bps。每个串口可以与多达15个ied设备进行通信。

7、进一步的，所述辅板模件安装在所述cpu模件一侧，隐藏于装置内部，无背端子接口，该模件对装置多块交流模件的电压/电流进行采样，辅助所述cpu模件完成所有交流模件的数据采样功能。

8、进一步的，所述液晶面板模件提供一个调试以太网口、多个指示灯、液晶面板以及键盘输入按键，所述指示灯提供运行、告警、远方、就地、参数异常、对时、串口、遥测、遥信、遥控和录波等信号灯，所述灯采用红绿双色显示。

9、与现有技术相比，本发明提供了多组态软件设计方案，满足不同应用场景灵活配置的需求。多组态软件设计充分采用了面向对象以及可配置的设计思想，通过相关配置，就相当于“搭积木”的方式，用户可以根据实际需求以及相关任务需要来灵活的配置软件各个功能，生成特定机箱所需的应用软件。各模件灵活配置、电流回路关联的电压回路等均采用组态的设计思路，通过加载模块或文件就可以动态的生成并运行所需软件程序，适用于不同应用场景的rtu机箱模式。

10、本发明的有益效果为：

11、1、本发明采用箱变rtu和集中式低压rtu模件复用的设计方法，所述cpu模件、交流模件、开入模件、开出模件、液晶面板模件以及电源模件均可被两种机箱复用。对具有多种类型的交流模件来说，可大大减少了模件的试制类型，兼容性强。

12、2、本发明设计的适应于铁路电力远动箱式变电站领域的远动终端装置，代替多装置级联的方法，满足遥测接口、遥信接口、遥控接口大容量的需求。

13、3、本发明设计的箱变rtu采用上下分层设计，机箱中间加横梁，上下层尺寸相同，既加固了机箱机构，模件也不容易变形。

14、4、本发明采用cpu模件和辅板模件共同完成对多块交流模件的电压/电流进行采样，对交流数量不需要扩充的箱变rtu和集中式低压rtu，不需要安装辅板模件，仅cpu模件即可完成所有交流模件的数据采样功能，节省了硬件资源。

15、5、本发明的cpu模件采用高性能的zynq控制器，双核arm芯片和fpga芯片为一体的结构设计，提高了cpu模件的性能。

16、6、本发明在装置结构设计上，倾向于功能模块独立，便于根据需求组态的灵活运用，且模块间耦合最大程度降低，便于扩充；在软件设计上采用多组态软件设计方案，满足不同应用场景灵活配置的需求。

技术特征：

1.一种箱变远动终端装置，其特征在于：内部分为上下两个腔体，上腔包括交流模件和电源模件，下腔包括cpu模件、辅板模件、开入模件和开出模件，外部设有面板模件和母板模件；

2.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：装置采用背插式结构，装置内部上下腔之间设有横梁。

3.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述交流模件中电压输入回路和电流输入回路通过互感器与内部电路进行隔离。

4.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述面板模件包括液晶显示器、键盘输入、指示灯以及调试接口，所述指示灯采用红绿双色显示。

5.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述交流模件包括12块箱变rtu或6块集中式rtu，对箱变rtu来说，6块通过母板模件与所述cpu模件相连，另6块通过母板模件与所述辅板模件相连。

6.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述母板模件设有装置内部使用的弱电连线，包括面板通信连接线、内部供电电源线、开入开出通信总线、交流/采样连接线和辅件采样连接线。

7.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述cpu模件采用高性能的zynq控制器，双核arm芯片和fpga芯片为一体的结构设计，采用256mb ddr3用于系统内存，64mb nor flash用于程序存储,512mb nand flash用于事件存储。

8.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述开入模件提供20路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离，隔离电压等级≥2kv，开入量接口电平为dc20v～30v。

9.根据权利要求1所述的一种箱变远动终端装置，其特征在于：所述开出模件提供14路断路器和隔离开关的遥控分合闸开出，所有开出量都以继电器空接点形式输出，继电器触点容量满足：交流≥10a/ac220v，直流≥10a/dc30v，继电器动作次数≥10000次。

技术总结本发明公开了一种箱变远动终端装置，针对铁路电力远动箱式变电站和低压变电所等领域开发，可实现箱变RTU和集中式低压RTU模件的复用以及装置程序的复用。所述的箱变RTU机箱结构采用上下分层设计，上下层尺寸相同。包括CPU模件、交流模件、开入模件、开出模件、液晶面板模件、电源模件、母板模件和辅板模件，其中所述CPU模件、交流模件、开入模件、开出模件、液晶面板模件以及电源模件均可被两种机箱复用。所述辅板模件具有交流采样单元，辅助所述CPU模件完成交流模件的数据采样功能。集中式低压RTU交流模件的最大数量为箱变RTU的一半，因此不需要配置辅板模件。所述母板模件根据机箱尺寸及模件位置来设计，是所有模件交互数据的桥梁。技术研发人员：随新鲜,张林,孙金华,包素丽,沈珂婷受保护的技术使用者：南京国电南自轨道交通工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18