炫通电气配电变压器远方终端解决方案.pdf
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基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 配电变压器远方终端（配电变压器远方终端（TTU））解决方案解决方案 2015 年年 12 月月 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 修订历史记录修订历史记录 日期 版本 作者 备注 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 应用概述应用概述 配电变压器远方终端（TTU）是应用于 10kV 线路配电变压器上的配电自动化测控终端，具有监测配变低压侧负荷、频率，采集电量，控制电容器的投切等功能由数据处理器模块、数据采集模块、通信模块组成支持网络口、多串口，光口、无线等通信模式 功能简介功能简介 1) 信息采集和处理功能 a) 实时测量数据 能采集配电变压器的三相电压、三相电流以及零序电流，计算总及分相有功功率、无功功率， ，计算各总及分相功率因数，线路频率、正反向有功电量/无功电量计量、有功及无功需量计算、统计 2～19 次谐波含有率等 b) 实时状态信息采集 监视配电变压器运行状态，并将其异常或故障告警信息及时上送主站。
c) 数据量统计 电压统计： 统计配电变压器每天的电压合格累计时间； 统计各相电压每天出现的最大值、最小值以及出现的时刻； 统计各相电压每天越上上限、上限及越下下限、下限累计时间； 统计各相电压断相次数及断相累计时间 电流统计： 统计各相电流每天出现的最大值以及出现的时刻； 统计各相电流每天越上上限、上限累计时间 统计各相电流每天出现的最大值以及出现的时刻； 功率统计： 统计每天各分相有功功率出现的最大值以及出现的时刻； 统计每天总有功功率出现的最大值以及出现的时刻； 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 统计视在功率每天越上上限、上限累计时间； 电度统计： 统计每天正向有功电量及正反向无功电量； 统计每月正向有功电量及正反向无功电量 需量统计： 统计每天出现的有功最大需量以及出现时刻； 统计每天出现的正反向无功最大需量以及出现时刻 d) 历史数据存贮 日数据存储： 终端保存数据量统计中的最近 30 天的日统计数据，详见数据量统计 月数据存储： 终端保存数据量统计中的最近 12 个月的月统计数据，详见数据量统计 曲线数据存储： 终端保存最近 7 天以 15 分钟为采样周期的历史曲线数据，包括： 三相电压曲线； 三相电流及零序电流曲线； 各分相有功功率及总有功功率曲线； 各分相正反向无功功率及总正反向无功功率曲线； 2) 参数及定值的设置功能 装置具有参数及定值的远方设置功能和当地设置功能： a) 以接收主站或子站的参数及定值设置， 子站或主站可随时召唤装置的当前运行参数和定值； b) 可以在装置面板上直接进行装置地址及串行口参数设定； c) 可在当地进行参数及定值设置。
3) 告警功能 越限告警： a) 监视配变各相电压，当任意相发生越上限或越下限时发出告警信号； b) 监视配变各相电流及零序电流，当任意相发生越限时发出告警信号 断相告警： 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 装置能对配电变压器进行断相检测并发出相应告警信号 4) 具备电容器无功补偿功能，可提供至少 4 路的分组控制功能，或通过 485 口与电容器无功补偿控制器通信 5) 电压范围及任意相的电源供电功能 装置采用三相电源的供电方式，只要任何一相交流电压在 80V～264V 范围内终端均可正常工作在配变缺相时，三相电源可以完成任意相间的无缝自动切换 6) 装置电源失电保护功能 在电源失电时，装置存储的参数信息、历史数据在内部掉电保护的存储器中保存，可达十年 7) 对时功能 能接收主站或子站的对时命令，与系统时钟保持同步，使事件纪录具有可比性 8) 软件下载功能 装置支持在当地系统编程和远方编程两种编程模式 a) 本地下载（无需更换芯片） b) 远程下载 9) 失电后能发送失电告警事件； 10) 通信功能 a) 装置至少具有 1 个 RS232 及 2 个 RS485 串行口，配置可热插拔的无线通讯模块。
支持光纤、双绞线、载波、GPRS/ CDMA 等各种通信方式；支持 TCP/IP 等传输模式 b) 串口波特率 300、600、1200、2400、4800、9600bps 可设 11) 当地调试功能 装置可根据需要配置液晶显示器，具备二级国标字库，中文菜单显示 装置有专用调试接口 RS232，供便携机当地调试使用 装置具备无线通信接口，接口类型可以选择红外、短程无线、蓝牙等，用于现场维护、参数设置、抄读数据等 装置面板配有各种运行指示灯，如电源运行指示灯、通信状态指示灯等 2、性能要求 1）模拟量采集 a）电压采样精度：0.5 级，电流采样精度： 0.2 级 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 b）有功、无功采样精度：0.5 级； c）频率采样精度：±0.1Hz； d）计量有功精度：0.5 级；计量无功精度：2.0 级； e）在标称输入值时，每一回路的功率消耗小于 0.35VA； f）交流采样容量可根据需要单独选择配置 2）输入信号 a）脉冲输入 脉冲宽度：80ms±20ms； 脉冲电压幅值：12V±2V，采集无源脉冲输入 b）开关量输入 隔离电压幅值为 12V±2V，采用无源空触点接入方式； 3）电表接入 通过 RS485 最大接入 8 块多功能电度表。
4）过载能力 a）交流电流测量回路 1.2In，可连续工作； b）交流电流测量回路 20In，允许工作 1s； c）交流电压测量回路 1.2Un，可连续工作； d）交流电压测量回路 2Un，允许工作 1s 5）电源 配电终端电源：交流 220V，允许偏差-20％～+20％；支持 PT 取电； 整机功耗＜30VA（不含通信模块） 6）信息响应时间 a）遥信变位响应时间≤1s； b）重要遥测信息≤3s 7）通信接口 能提供 10/100M 自适应以太网口或串口通信方式，串口传输速率 1200~19200bps 可设 a) 智能设备通信接口 终端至少具备 1 路 RS-485 本地通信接口，扩展用于现场智能设备的通信 b) 本地通信接口 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 终端至少具备一路本地通信接口，接口类型可以选择 RS-232、RS-485、USB 等，用于现场维护、测试、参数设置、抄读数据等可用于终端软件本地下载通信接口不应外露 c) 无线通信接口 终端至少具备一路近距离通信接口，接口类型可以选择红外、短程无线、蓝牙等，用于现场维护、参数设置、抄读数据等。
8） 数据传输 a）通信方式 终端应可提供以下几种与主站的通信方式：光纤网通信、电力线载波数据通信和无线网通信等 终端与智能设备的通信方式主要采用 485 总线 b）通信规约 具有丰富的通信规约，如 Q/GDW 376.1-2009 等规约 c）无线通信信道 采用无线公网信道（GPRS、CDMA 等）时，无线收发信模块的指标应符合通信行业标准 YD/T1214-2002 和 YD/T 1028-1999 及相关标准的规定 9） 具有冻结功能 基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 系统架构系统架构 采用 XT9X35S-A 为核心的参考设计 XTXT9 9X X3535S S- -A A 模块 （400MHZ 32-bit ARM926EJ-S CPU， 256MBNAND FLASH, 128MB DDRAM ，3路 分开USB host/device， 1路I2S，2路主从 SPI，2路主从I2C,6路UART，1路SD卡，1路 RMII网口)UART光 耦 隔 离2*485 UART硬件核心模块 系统框图无 功 控 制1路研发 内部调 试串口1路 High Speed USB 接口1路 远红 外接 口或 1路 接触 式红 外MII1路 10M/10 0M网口UARTIO1路 GPR S/CD MA 等远 程通 讯模 块UART485 采表 接口2*UART遥信 模块UARTI2C实时 时钟SPI液 晶 模 块8位总线交采 模块 接口光耦隔离IOUART基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 设计说明设计说明 根据硬件基本配置以及数据采集处理功能需求，可采用炫通电气科技的电力核心平台——XT9X35A 实现。
根据基本评估，TTU 硬件需求与 XT9X35A 核心平台的硬件资源较为符合 该核心平台的硬件是基于 ATMEL AT91SAM9X35 微处理器，而软件则是嵌入式操作系统linux AT91SAM9X35 是 ARM 926EJ-S 内核的芯片， ，最多支持 6 路串口，2 路 SPI 和 1 路 CAN，片上的以太网控制器集成 MAC，可通过 RMII 或 MII 接口外接 PHY 提供网络的功能芯片还支持通过 EBI 总线外扩芯片外设 Linux 嵌入式操作系统提供了完整的软件平台帮助用户快速地开始应用级代码的开发，除了内核以外，还包含了芯片相关 的板级支持 包，USB 协议栈，TCP/ IP 协议栈，PPP 协议栈，支持 FAT12、FAT16 和 FAT32 等多种文 件系 统 针对 TTU 产品的主要规格，XT9X35A 核心平台参考设计实现了相应的功能 第一，硬件平台集成度高，处理速度快，容量大TTU 参考设计则具有 400MHz 主频 ARM926EJ-S 内核产品，外扩 128M 高速 DDR 和 256M NANDFLASH 作为程序运行、数据存储和程序升级使用 第二，针对软件平台采用嵌入式 多任务操作系统，保证了测量、控制、通信等任务的高效、可靠运行。
第三，采用专用的交流采样芯片集成了多路二阶 sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数及频率测量的数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数 第四，TTU 产品全部采用 工 业 级器 件，-20 ℃ ~70 ℃工作温度范围，完善的产品防护技术， 能适应盐雾等恶劣环境 XT9X35A 参考设计为工业等级产品， 1.71V~3.6V， -40℃~85℃工作温度范围 第 五，TTU 产品需要通信方式灵活的特点，如具有 RS-232/485、 工业以太 网、CAN 等多种通信接口 , 支持多种主站及电表通信规约， 并可按需要进行扩充 通信信道可支持光纤、双绞线、 载波、 GPRS/ CDMA 等各种通信方式， 由用户任选 参考设计实现引出 6 个 UART 口，其中 2 路作为 RS485，1 路现场红外，一路与遥信模块通信，1 路 UART 可以连接 GPRS 模基于基于 XT9X35S-A 电力平台电力平台 TTU 设计方案设计方案 块还具有 1 路网口支持，网口通过以太网控制器连接外接的 PHY 芯片 DM9162 实现。
第六，TTU 产品具有方便的系统 维护，完善的自诊断功能，支持远方参数整定通过 FTP 方式多种方式更新程序还外接看门狗芯片增强系统的稳定性和可靠性 XT9X35A 平台硬件参数： 处理采用 Atmel AT91SAM9X35 工业级处理器，主频 400MHz DDR2 128MB NAND Flash 256MB 兼容 USB2.0 的 USB Host 速率达 480Mbps 支持 1 路 SD 卡接口 支持以太网 可支持 5 路 UART 可支持 1 路 SPI 接口 可支持 。
