0 引言

目前已经研发出了很多的电力设备现场监测设备，主要有通讯管理机、串口人机界面、控制模块、电源模块及一些外围设备组合而成。在实际生产及应用过程中发现，由于各种部件、模块供电不一样、各模块之间连接线复杂，导致生产周期长并且容易出错、若是接线出错不好找到原因，现场安装复杂、维修麻烦等各种不利。而研发生产一种电力设备运行状态监测数据采集监控箱是最有效的解决办法。

1 电力设备运行数据采集箱介绍

因此本文提出了一种电力设备运行状态监测数据采集箱，包括通讯管理机、人机界面、控制模块、电源模块和外围设备，由电源模块对各部分进行供电，通讯管理机通过控制模块采集传感器的数据，并传输至人机界面进行显示，可用于电力设备接点温度与局部放电的监测数据采集与显示，具有实时显示数据、查询事件记录、查询历史数据曲线和控制各输出节点动作，判断数据是否处于报警状态，并在规定的时间节点存储历史数据等功能。如图1所示：

图1 硬件功能模块图

2 电力设备运行状态监测数据采集箱的研发

该设备的工作原理：将整个工程项目的传感器、通讯管理机、人机界面以及可控制设备的连接线整合到控制电路板中，由通讯管理机采集各传感器数据并通过控制板传到人机界面实时显示，同时可以控制各输出节点动作，判断数据是否处于报警状态，并在规定的时间节点存储历史数据。人机界面可以实时显示数据、查询事件记录、查询历史数据曲线。

通讯管理机采用新型HT6035芯片，具有512K字节Flash，64K字节RAM，配有4路数据采 集通道，1路数据上传通道，通讯管理机通过控制模块采集传感器的数据，并传输至人机界面进行显示。人机界面采用维控公司的PI3102H，屏幕大小10.2英寸，分辨率1024*600，1600万色，利用PIStudio组态软件研发完成，可以实时显示数据、查询事件记录、查询历史数据曲线。4个数据采集通道集中采集现场电力设备的数据，可现场实现实时监控、越限报警，事件记录查询、历史数据查询的功能，同时有数据上传通道将数据上传至后台系统实施监控。具有生产效率高，外形美观、接线方式简单的特点。

电源部分主要分为AC－DC转换、DC－DC隔离输出和线性稳压三部分。外部220V交流电源通过接线端子CN5输入，经由保险丝F1、R1、MOV1、CX1、L1与L2组成的EMC电路后输入到由AC-DC电源模块PM3及C6、C8、L3、C9、TVS1、C11构成的AC－DC转换电路，输出+24V直流电。+24V直流电一方面用于给作为人机界面的串口屏供电，另一方面经过由DC-DC电源模块PM1及C1、C2、C3、C4、TVS3和TVS2组成的DC-DC转换电路，输出+5VO和+24VO两路隔离电源，其中+24VO电源供给局放传感器，+5VO电源供给外置测温接收装置及RS485接口电路；同时+24V直流电还通过线性稳压芯片7805输出+5V电源供给蜂鸣器电路、报警继电器电路及内置接收模块电路；+5V电源经过LDO芯片U1输出+3.3V电源供给MCU电路。MCU及外围部分：MCU电路以单片机U3及相关外围元器件为核心，同时还包括SWD调试口（H5）及三个LED指示灯。其中LED4为程序运行指示灯，当程序正常运行时会以1Hz的频率闪烁；LED5报警指示灯，当有报警事件产生时，其以1Hz的频率闪烁；LED6为通讯指示灯，用于指示单片机与各个传感器、测温接收装置、后台通讯的数据通讯状态。

串口屏接口电路以ST232ECDR为核心器件实现TTL转RS232电平转换功能，从而使得MCU与串口屏能进行数据交互。其中存储电路，FRAM存储芯片U4、R19、R20与C20构成的外部存储器电路用于保存系统的配置数据。蜂鸣器电路电阻R12、R13、R21，三极管Q1及有源蜂鸣器BUZZER1组成蜂鸣器报警电路，当有报警事件发生时，MCU控制蜂鸣器电路发出“嘀－嘀”声。测温接口电路由内置测温接收模块和外置测温接收接口电路组成。U6为内置测温接收模块，其采用线性稳压芯片输出的+5V电源供电，通过UART口与单片机进行数据交互。M2是一个UART－RS485转换模块，用于连接MCU与外置测温接收装置。局放传感器接口电路：M4是一个UART－RS485转换模块，用于连接MCU与局放传感器。报警输出电路：R24、R25、Q2、D5及K1组成报警输出电路，当有报警事件发生时，继电器输出常闭。通讯接口电路：M1和M3是两路UART－RS485模块，用于连接后台系统，实现与后台系统数据交互。

3 研发的意义

在实际生产及应用过程中由于各种部件、模块供电不一样、各模块之间连接线复杂，导致生产周期长并且容易出错、若是接线出错不好找到原因，现场安装复杂、维修麻烦等各种不利。本文一种电力设备运行状态监测数据采集箱，其电源模块对各部分进行供电，由通讯管理机采集各传感器数据并通过控制板传到人机界面实时显示，同时可以控制各输出节点动作，判断数据是否处于报警状态，并在规定的时间节点存储历史数据。人机界面可以实时显示数据、查询事件记录、查询历史数据曲线，4个数据采集通道集中采集现场电力设备的数据，可现场实现实时监控、越限报警，事件记录查询、历史数据查询的功能，同时有数据上传通道将数据上传至后台系统实施监控。具有生产效率高，外形美观、接线方式简单的特点，该设备可以控制各输出节点动作，判断数据是否处于报警状态，并在规定的时间节点存储历史数据。

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