远程终端单元

摘 要：针对馈线众多的低压配电线路，采用多功能电力监控仪表实现遥测、遥信、遥控及电能的测量管理，成本高、投资大。本文介绍一种基于ARTU四遥单元，实现对终端配电线路进行遥测、遥信、遥控、遥脉的智能配电方案。该方案具有成本低、投资少、安装接线简便等优点，有利于低压智能配电的进一步推广和应用。关键字：ARTU四遥单元 低压智能配电 应用1　 引言　　随着对生命、财产安全及电器节能管理考核的日趋重视，低压配电需要智能监控的应用场合越来越广泛。目前采用多功能电力监控仪表，对低压配电回路电流、电能进行遥测，对断路器的合闸、脱扣状态进行遥信和记录，并利用上位机软件通过仪表对断路器进行控制。虽然该方案能满足低压智能配电的要求，但每一馈线均需一台监控仪表，成本高、投资大，用户难以承受。　　本文介绍在传统的低压配电线路上，增加ARTU四遥单元，实现对低压配电智能化低成本的多回路监控。2　 产品特点　　ARTU四遥单元包括遥测单元、遥脉单元、遥信单元、遥控单元四个规格。外观见图1，采用DIN35mm导轨安装。前端带通信指示和信号运行通道指示2组信号灯，通信有两路RS485接口，一路用于通用参数的设置及调试，另一路用于读取和设置“四遥”值。产品顶端设有拨码开关窗口，可通过拨码开关设置产品通讯地址和波特率。辅助电源有24Vdc或220Vac/dc两种供选择，整机功耗小于5W，防护等级达IP20。产品符合JB/T10388-2002《带总线通信功能的智能测控节点产品通用技术条件》、GB/T7261-2000《继电器及装置基本试验方法》和GB/T13729-2002《远动终端设备》标准。3.1 ARTU-M32遥测单元3.1.1 产品功能　　ARTU-M32能同时采信32路交流或直流模拟信号，如0-20mA ac、0-5V dc、4-20mA dc等模拟量，经AC/DC转换，与上位机通讯RS485总线连接进行数据交换。32路双色指示灯用于指示每路输入信号的当前状态，绿灯表示正常状态，红灯表示紧急状态，黄色表示警示状态。遥测刷新速度小于1s，精度达0.5。3.1.2 产品应用　　以检测16路馈线的工作电流为例，一次方案见图2（a），电流互感器采用AKH-0.66S低压双绕组互感器，用于电流采集，一次侧额定电流5A-6300A，二次输出有2个绕组，一组输出0-5A（或1A），给99T1、6L等指针表作当地显示电流值，另一组输出交流0-20mA，给ARTU-M32单元远传遥测，见图2（b），电流测量回路通过指针表显示各馈线回路相应的电流值，遥测回路利用通讯端口远程集中显示各回路电流值。3.2.1 产品功能　　ARTU-P32遥脉单元采集32路电能脉冲信号，通过RS485总线与上位机连接进行数据交换，具有计数值掉电保护功能。脉冲宽度大于10ms，最大累积脉冲数4294967296个。上位机采集得到的电能脉冲数除以该回路电能表的脉冲常数（imp/kWh），就为该回路的电能数据。该遥脉单元还有GPS校时功能。3.2.2 产品应用　　以计量32个馈线电能为例，电能表采用DTM862-2型，一次方案见图3(a)，电能脉冲采集二次见图3(b)。使用传统的机械式电能表附带脉冲接口，利用智能化的脉冲接收装置实现远程集中式抄表功能。3.3.1 产品功能　　ARTU-K32可接受32路有源或无源接点，把开关量信号转换为数字信号，经通讯实现和上位机监控系统的数据交换，32个通道扫描一周所需时间为1ms，可记录2000组事件容量，带GPS校时功能。3.3.2 产品应用　　1台ARTU-K32可以监控8条马达回路或16路照明回路的工作状态。以监测马达回路为例，一次方案见图4(a)，由配辅助、故障触点的NS断路器、LC1交流接触器、LR2热继电器和AKH-0.66P保护型互感器组成。每条马达回路监测4组节点，即断路器合闸、故障触点，电机运行（接触器）状态触点，电机热过载（热继电器）触点，1台ARTU-K32监测8条马达回路。见图4（b），通过现场启停按钮控制马达的运行与停车，现场红、绿指示灯同步显示马达的工作状态，遥信单元则可通过监测各元件触点的动作值远程显示马达的工作状态。ARTU-J16通过RS485总线与上位机相连，作为远程继电器输出模块，用于接收计算机指令，执行系统的遥控操作或自动控制，继电器输出共16路，继电器触点容量5A/250VAC或5A/30VDC，遥控准确率100%，可记录1600组事件顺序记录，带GPS校时功能。3.4.2 产品应用　　以1台ARTU-J16控制8路低压馈线为例，CM1断路器配电动机操作机构，一次方案见图5（a），控制方式见图5(b)。启停按钮现场手动控制各回路断路器的合、分闸，遥控单元通过通讯接口集中控制8路断路器的工作状态，实现断路器就地与远程两地控制的工作模式。4　 应用实例　　以某工程为例，需监控32条低压馈线并组网，其中16路为照明回路、16路为马达回路，每条馈线均需测量三相电流、电能，并进行故障记录、防误跳。每条馈线的A相、C相电流采用AKH-0.66S双绕组互感器采集，32条馈线用2台ARTU-M32遥测单元测量并远程，B相电流默认为A相与C相的平均值；每条馈线的电能计量采用DTM862-2电度表，用1台ARTU-P32采集电能脉冲信号，并将数据上传，实现电能无人抄表。用1台ARTU-K32监测16路照明回路开关状态，2台ARTU-K32监测16路马达回路工作状况，并实现事件记录。用4台ARTU-J16控制32条馈线的断路器防误跳，1台ARTU-J16控制16条马达回路的接触器，控制马达运行状态。　　当多个ARTU组网使用时，最后一个的RS485的A和B端子上应并接入一个终端匹配电阻R，以保证通讯阻抗匹配，终端匹配电阻一般在120Ω-10kΩ之间，布线不同终端匹配电阻可能会不同。正确接入RS485总线，并连接至上位机。上位机根据模块的站号和波特率，按规约格式下发命令。此时模块的通信指示灯闪烁，表明模块已收到上位机命令并应答，即通讯已经建立，见图6。　　采用该方案的硬件成本如下：64只AKH-0.66S双绕组电流互感器，约增加成本10560元，2台ARTU-M32遥测单元，成本7200元，1台ARTU-P32遥脉单元成本为3500元，3台ARTU-K32遥信单元，成本10500元，5台ARTU-J16遥控单元成本19500元。32块DTM862-2成本为8000元。如果使用智能化的网络仪表来实现以上功能，需要选用ACR210E（测量三相电流及有功电能，带通讯接口）配2DI/2DO（2路遥信2路遥控）的方案，马达回路由于需要监测的参数较多，需要配4DI/4DO（4路遥信4路遥控）的开关量模块，32只此款仪表成本85760元，相比第一种方案增加成本44.7%。5　 结束语　　2007年12月，国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心对ARTU四遥单元产品性能指标、电磁兼容、通讯规约进行测试检验，符合相关要求。该产品已在青海油田供水供电公司、苏州税务大厦、内蒙古镶黄旗林煤矿等工程配电监控系统中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。

[align=center][b]换热站无线远程监控方案[/b][/align][b]系统功能[/b]▲实时无线监测供热系统压力、温度、机泵工作情况▲实时远程监测流量及控制▲管理提升，节能降耗▲自动监测数据准确，提高效率▲强大的远程监控能力，足不出户就能实现供暖系统状态在线巡检▲防止人工检测漏检，误检▲便携式监测单元设计，随时查看监测数据[hr/][b]系统特点[/b]●施工简单:电池供电，无线传输，无需布线●安装方便:不破坏原设备结构●扩展性强:各种无线采集器无缝组网●报警模式:声音告警，颜色告警，App告警●随时监测:便携式监测终端实时监测数据●兼容性强:可实现与原有系统无缝对接[hr/][b]对油田的益处[/b]本系统实施后在管理上会更加简单便捷，供热系统运行情况，各项数据监测便捷，统一在监控中心管理，管理更加精细化，现场人员不用频繁到现场巡检。本系统可以及时发现供热的问题，得到及时的解决，减少客户投诉。降低在供热过程中产生的能耗浪费情况，使供热系统运行在最优的工作环境中。有效地解決了传统供热系统人工管理方式带来的弊端，使控制参数等数据可以不受地域限制及时地传回到监控中心，从而方便判断及排除故障减少设备运营的成本提高供热系统的客户满意度、提升了品牌价值。

摘 要：介绍一款基于8位单片机ATmega128为主控芯片，具有16路输出的ARTU-J16型遥控单元的设计原理，以及该产品主要技术指标与应用案例。关键字：ATmega128芯片；遥控单元；ARTU-J16型0　 引言　　在电力及工业自动化控制系统中，断路器的分合、电机的启停，电磁阀的开闭等，有众多的执行机构需要进行远程控制，在以往的系统设计中常使用多个PLC或带有通讯和开关量输出功能的现场仪表组成一个远程自动控制系统，但高昂的成本和繁琐的系统结构给自动化设计、应用带来困扰。　　本文介绍一款具有16路遥控接点输出的ARTU-J16，该装置通过RS485总线与上位机相连，作为远程继电器输出模块，用于接收计算机指令，执行系统的遥控操作或自动控制，继电器输出共16路，装置拥有1600组操作事件记录，带GPS校时功能,在外部电源掉电后可以保证SOE事件记录一个月内不丢失，相对以往控制方式，本设计在简化控制网络结构的同时，提供了一种低成本，高可靠性的替代方案。1　 电路设计原理　　ARTU-J16遥控单元硬件主要包括主CPU芯片、拨码开关设定输入、实时时钟、双路RS485通讯、SOE事件记录存储、看门狗控制、继电器控制及输出、供电电源模块等8部分组成（见图1）。1.1 主控CPU 　　ARTU-J16型16路遥控执行单元设计采用ATMEL公司的ATmega128,单芯片实现双路RS485通讯、数据处理、事件记录存取，显示和16路继电器常开接点的输出状态控制。ATmega128是ATMEL公司推出的一款8位RISC结构高速低功耗单片机，在16M时钟频率时系统性能可达16MIPS，内带128k的FlashROM、4k的EEPROM、4k系统SRAM；可扩展64k外部存储器；两路UART通讯口。同时该芯片拥有JTAG在线编程口，方便用户调试，降低了开发成本，53个可编程I/O口可以挂接足够多的外围设备。1.2 拨码开关设定输入　　拨码开关提供用户一个简化的人机接口，用于设定RS485通讯中的地址、波特率、数据格式等设定功能，拨码开关（SW1）的10位数据口都接10k电阻上拉到Vcc，电路使用一个74HC244（IC5）数据缓冲器，把拨码开关的状态传送到8位数据总线，剩余两根数据线则直接接到CPU的I/O端口（见图2）。1.3 实时时钟　　实时时钟芯片RX-8025A（IC4）提供给系统SOE事件的时间记录点，该芯片拥有400kHz 串行I2C总线接口，内置频率为32.768 kHz 的石英振荡器，提供宽温、高稳定性的实时时间数据。1.4 通讯方式　　通讯方式采用双路RS485方式，调试及设定和上位机通讯部分在物理上分成两路，互不干扰，有效防止可能存在的误操作（见图3）。1.5 SOE事件记录存储　　SOE事件记录存储器使用32k低功耗SRAM（IC3）IC61C256AH和后备电源形成一个断电不丢失的数据存储单元，使用数据锁存器74HC373（IC2）和CPU的PC端口组成15位数据地址对IC3进行数据存储操作（见图4）。1.6 看门狗控制　　掉电自动保存部分使用MAX691CWE（IC8）作为电源管理，在系统有辅助供电的情况下保证IC3由主电源Vcc供电，当主电源掉电时则自动切换到后备电池供电方式。同时此芯片还兼有看门狗功能，在系统死机的极端情况下及时复位CPU使系统快速恢复至受控状态（见图5）。1.7 继电器控制及输出　　继电器控制输出使用一个74HC273（IC14）锁存需要输出的8路继电器输出状态，再经由ULN2803（IC15）驱动对应的继电器（K1只是16路中的一路），二极管D1可以旁路继电器K1在断开的瞬间所产生的反向电流，而并接在K1输出接点上的压敏电阻VZ1则可以吸收关断后级感性负载所产生的反向电动势，有效延长输出继电器触点的寿命（见图6）。1.8 电源部分　　电源模块采用PI公司的开关电源芯片，输入范围为AC/DC 80-270V，电源共有3路输出，分别给CPU，继电器驱动、通讯等部分电路提供电源。2　 软件设计　　软件设计流程见图7。3　 产品结构特点及技术指标　　ARTU-J16采用DIN35mm导轨安装。前端带通信指示和信号运行通道指示2组指示灯，通信有两路RS485接口，一路用于通用参数的设置及调试，另一路用于和上位机通讯。产品顶端设有拨码开关窗口，可通过拨码开关设置产品通讯地址和波特率。产品符合JB/T10388-2002《带总线通信功能的智能测控节点产品通用技术条件》、GB/T7261-2000《继电器及装置基本试验方法》和GB/T13729-2002《远动终端设备》标准。产品主要技术指标见表1 表1 性能指 标输出回路16路继电器输出（脉冲或保持方式）输出容量AC 5A/220V或DC 5A/30V总线方式二线制半双工RS485（ModBus—RTU）建议采用三芯屏蔽线总线容量≤32操控准确率100%事件顺序记录（SOE）容量1600组外壳防护等级IP20电源DC24V或AC/DC200V电源功耗＜５Ｗ4　 应用案例　　以某配电系统为例，1台ARTU-J16控制8路低压馈线，CM1断路器配电动机操作机构，一次方案见图8（a），控制方式见图8(b)。启停按钮现场手动控制各回路断路器的合、分闸，遥控单元通过通讯接口集中控制8路断路器的工作状态，实现断路器就地与远程两地控制的工作模式。5　 结束语　　ARTU-J16遥控单元于2007年12月在国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心测试，符合相关标准要求。该产品已在某油田供水供电公司、苏州某税务大厦、内蒙某煤矿等工程配电监控系统中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。　　文章来源于：《电气开关》2009年第5期。参考文献： 上海安科瑞电气有限公司.ARTU四遥单元安装使用说明书,2008.07版. 任致远，周中.电力电测数字仪表原理与应用指南,中国电力出版社，2007.