基于无线通信的配网终端手持式调试仪的设计

常适合作为配电终端的调试手段遥
渊 转下页冤
性和富水性袁给地下水提供了储存和运移的空间袁将本来透水 性弱尧水量贫乏的千枚岩地层改造成为富水性良好的地层遥
上述可见袁 丰富的地下水补给来源和有利的构造环境是千 枚岩中矿泉水水量较丰富的主要原因遥
4 结论 浅变质岩中的矿泉水要具备开发利用价值袁 需要同时具备 储水条件和常温常压条件下能水解出丰富偏硅酸的岩石地球 化学背景遥 根据郭田矿泉水的成因分析袁可以得出构造条件是 地下水富集的必要条件袁郭田镇水源地的千枚岩在 F1 和 F2 断 层的挟持下强烈破碎和产状陡立袁面理不同程度变形袁这为矿 泉水提供了赋存和运移的空间曰 水岩反应是偏硅酸形成的基 础袁易溶矿物在有 CO2 参与下袁能快速水解出偏硅酸袁矿泉水中 偏硅酸虽然有一部分是来源于花岗岩风化带中长石的水解袁但 更主要的来源是千枚岩中的白云母族的水解遥 郭田镇水源地矿 泉水的成因模式在广东省内比较少见袁 深入分析其成因机制袁 可为饮用天然矿泉水资源勘查工作提供新的思路遥
NRF24L01 的工作模式有四种院收发模式尧配置模式尧空闲模 式尧关机模式袁本文设计的手持式配电终端调试仪主要采用这 四种工作方式中的收发模式遥 NRF24L01 的所有配置工作都是 通过 SPI 完成袁共有 30 字节的配置遥 我们将 NRF24L01 工作于 Enhanced ShockBurstTM 收发模式遥 ShockBurstTM 的配置字可 以分为 数据宽 度 尧 地 址 宽 度 尧 地 址 尧CRC 四 个 部 分 袁 能 使 NRF24L01 能够处理射频协议袁在配置完成后袁 NRF24L01 工作 的过程中袁只需改变其最低一个字节中的内容袁以实现接收模 式和发送模式之间切换遥 这种工作模式下袁 系统的程序编制会 更加简单袁并且稳定性也会更高遥
参考文献 [1]郭俊伟.配网自动化技术在电力系统中的应用探究[J].科技经 济导刊,2020,28(36):104-105. [2] 周鸿艳. 基于 IEC60870-5-104 规约的智能配电网终端设备 测试方案及软件设计[D].长沙院长沙理工大学,2012. [3] 岳仁超,单荣荣,孙建东.基于蓝牙通信智能手持维护软件的 设计与实现[J].电气自动化,2016,38(03):26-27+37.
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3 手持式调试仪软件设计 调试仪的软件系统移植了 UCOS-III 操作系统袁该操作系统 的多任务管理有利于软件系统的模块化设计袁因此调试仪软件 系统也按模块进行设计遥 其任务模块包括 Emwin 图形显示模 块尧触摸屏任务模块以及无线通信任务模块遥 我们在使用 M3 内核 MCU 的时候会移植 UCGUI 来制作精 美 的 UI袁UCGUI 的 高 级 版 本 就 是 emWin袁 而 STemWin 是 SEGGER 授权给 ST 的 emWin 版本袁ST 的芯片可以免费使用 STemWin袁并且 STemWin 针对 ST 的芯片做了优化遥 调试仪的界 面显示主要靠移植 STemWin 来实现袁并且在移植过程中适配了 ALIENTEK 的 7 寸显示屏遥 当调试仪连接电源开启后袁将进入主 界面袁用户可以触摸点击按钮袁与处于无线通信测试模式下的 FTU 进行通信袁实现调试仪的基本功能遥 界面设计如图 3 所示遥
图 1 整体硬件结构图 2.2 无线通信模块渊 图 2冤 无线通信模块即 NRF24L01 是 NORDIC 公司生产的一款 无线通信通信芯片袁采用 FSK 调制袁内部集成 NORDIC 自己 的 Enhanced Short Burst 协议遥 可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信遥 无线通信速度可以达到 2M渊 bps冤 遥 NORDIC 公司 提供通信模块的 GERBER 文件袁可以直接加工生产遥 嵌入式工 程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO袁 1 个中断输入引脚袁就可以很容易实现无线通信的功能袁非常 适合用来为 MCU 系统构建无线通信功能遥
一次设备运行状态信息的采集尧 处理及对一次设备的控制等功
能遥
馈线自动化终端( FTU )大多安装于户外杆塔上袁采用串口
或以太网调试袁给运维人员进行设备调试尧参数整定尧程序更新
等工作带来很大不便遥 目前袁市面上有的配电终端测试设备袁如
配电之星 P-2200A2 配电自动化终端测试仪袁 可对配电自动化
终端渊 FTU 尧DTU尧TTU尧故障指示器冤 及馈线自动化渊 FA冤 进简介:王娅楠(1999-),女,汉族,籍贯院江苏泰州,学历院本 科,研究方向院智能电网信息工程遥
图 5 调试仪菜单界面
调试仪的特点是其基于无线通信袁 可按规约与被调试的配 电终端实现三遥功能袁 并能够设置继电保护的整定值下发袁对 通信报文能够查阅和显示渊 图 4-5冤 遥
图 4 调试仪整体外观
5 结论 馈线自动化终端 FTU 控制着配电系统断路器尧重合器尧分段 开关尧负荷开关等一次设备,一般安装于 10kV 配网架空线户外 杆塔上,靠近一次设备,距离地面为 6~8m遥 这就需要运行维护人 员爬至杆塔上打开 FTU 箱柜进行操作,不仅耗费体力,增加维护 难度,而且带电操作设备,存在安全隐患,因此给运行人员进行设 备调试尧参数整定尧程序更新等工作带来很大不便遥 而我们本次 的设计的手持式配电终端调试仪具有以下特色:(1) 采用手持式 的设计形式,并且塑料外壳封装,防摔尧防水,便于携带,简单方便, 稳定可靠;(2)采用无线传输通信,没有模拟量输入,即不需要采集 电流电压提供 FTU 信号,无论远方 FTU 运行正常或不正常时都 能通过此调试仪检测到 FTU 当前情况,测试 FTU 是否正确按规 约通信,然后做出相应的对策;(3)采用液晶屏做成人机交互界面, 能够实时显示菜单,并支持按键操作;(4)手柄内含一块充电宝袁 作为整个调试仪的移动电源袁不需要插座供电袁便于携带遥 但是此次设计的调试仪也存在一些缺点,例如袁无线通信模 块收发模式下一次最多发送 32 位的 u8 字符型常量袁 而有时我 们需要发送的 104 规约报文会超过 32 位袁此时就需要考虑分两 次发送袁还有进一步提升的空间遥
2021 .20 科学技术创新 - 77 -
模式下袁可以完成遥测量采集尧遥信量采集尧继电保护功能与调 试仪通信袁并且同样配备了一块 7 寸显示屏袁不仅能显示与调 试仪测试时发送的报文袁还能实时显示 A/D 采样电路采集到的 模拟的电压值尧电流值和开关状态遥 同时袁内置 RTC 时钟袁能够 与调试仪进行对时遥 调试过程中可设置短路故障袁测试 FTU 按 规约向调试仪发送遥信变位信息袁并可根据调试仪发送的遥控 指令袁实现故障隔离袁恢复供电遥
作者简介:邱向荣(1973-),男,职称院高级工程师,从事地热和 矿泉水资源勘查与应用研究遥
通讯作者:黄颖(1989-),女,职称院工程师,从事地热和矿泉水 资源勘查与应用研究遥
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2 手持式调试仪硬件设计 2.1 整体硬件结构渊 图 1冤 本次调试仪选用 ALIENTEK 探索者 STM32F407ZGT6 作 为控制芯片袁 探索者 STM32F407 是正点原子推出的一款基于 ARM Cortex-M4 内核的开发板袁自带 1M 字节 FLASH袁并外扩 192K 字节 SRAM袁 满足基本的内存需求遥 时钟最高主频为 168Mhz袁可以保障控制算法的执行速度和代码效率遥 该开发板 具有丰富的板载资源袁开发板上现有 114 个 IO 口袁其中通信接 口多达 17 个袁可以进行以太网尧CAN尧SPI尧串口等方式通信袁方 便进行各种外设开发遥 例如袁我们在原有开发板的基础上袁插入 无线通信模块 NRF24L01 卡袁 充分发挥了开发板的无线通信功 能遥 另外袁 本次调试仪选用一块 10000mA 的充电宝作为电源袁 再经过电压电流变换转换为开发板 STM32 正常的工作电压尧电 流遥 放置在调试仪手柄内袁节省空间遥 整个调试仪采用塑料外壳 封装袁防摔尧防水袁便于携带遥
功能测试袁其具有简洁直观的操作界面袁丰富全面的测试功能袁
稳定高效的硬件平台袁整机设计便携耐用遥 该测试仪提供网口袁
串口袁USB袁GPS袁WiFi 等多种通讯接口遥 本文探讨了一种手持式
的配电终端的调试仪器袁采用调试仪与配网终端进行调频配对袁
从而达到无线传输通信袁 能与配网终端进行规约测试和保护整
定值下发等功能袁具有成本低廉尧携带方便尧简单易用等特点袁非
注释 淤广东省地质调查院.中国矿产地质志(广东卷).北京:地质出版 社,2021:3245-3386.(待出版) 于黄颖,黄平安,王小海,等.广东省五华县郭田饮用天然矿泉水 资源储量核实报告[R].2021:1-46.
参考文献 [1]中华人民共和国国家卫生健康委员会,国家市场监督管理总 局.食品安全国家标准饮用天然矿泉水(GB 8537-2018)[S].北京: 中国标准出版社,2018:1-3.
2021 .20 科学技术创新 - 75 -
基于无线通信的配网终端手持式调试仪的设计
王娅楠 陈鹏宙 王琳洁 吴施颖 朱钰杰 戚楷文 渊 南京工程学院电力工程学院袁江苏 南京 211100冤
摘 要院本文开发了一款基于无线通信的手持式配电终端调试仪袁具有与配网终端如 FTU 进行无线通信袁实现规约测试尧对
时尧修改整定值等调试功能袁该调试仪带嵌入式操作系统袁与 FTU 进行调频配对袁按 IEC60870-5-104 规约无线传输通信遥 调试仪
配备液晶显示屏袁支持菜单操作袁实现人机交互遥 该调试仪简单便携袁方便人员调试袁具有推广应用的价值遥
关键词院配网自动化曰配网终端调试仪曰FTU 设计曰配电终端测试
中图分类号院TN929.5
图 2 无线模块接口图
图 3 调试仪整体界面设计 4 实验系统运行分析 以手持式配电终端调试仪和带液晶显示的 FTU 实验装置按 IEC60870-5-104 规约通信为例袁二者通过无线通信模块发送或 接受报文袁不断比较报文中的特征位和信息位袁相互配合袁从而 实现野 三遥冶功能尧数据查询功能尧SOE 事件顺序记录等 SCADA 系统的基本功能遥 与本次调试仪相配合的 FTU 实验装置可切换 野 正常运行以太网通信冶尧野 无线通信调试模式冶两种模式遥在调试
文献标识码院A
文章编号院2096-4390渊2021冤20-0075-03
1 概述 随着智能电网的发展袁应用智能化尧自动化技术提高电力系 统配网的运行稳定性尧用户的用电可靠性已是电力行业发展的 必然途径遥 其中袁配网自动化技术的应用是重要一环遥 配网自动 化可以利用先进的自动控制技术尧计算机通信技术尧电子技术等 技术袁实现在线实时监管袁实时收集配电网运行数据袁掌握电网 结构参数等信息集成袁并构建完整的自动化电力管理系统[1]遥 配 网自动化系统一般采用分布式结构袁依靠通信网络将配网主站尧 子站和终端连接起来袁 构成一个完整的系统遥 配网自动化主站 是配网监控和管理系统的核心袁 实现对整个配电网的监视尧控 制和有效管理袁从而使配电网处于最优运行状态曰配网子站起到 一个上传下达的沟通作用袁采用多种通信方式向上与配网主站 通信尧向下与所属配网终端通信曰配网终端设备是配网自动化系 统的最底层袁主要负责柱上开关尧配电变压器尧环网柜尧开闭所等