直流電源操作系統在變電站中為控制信號、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供可靠的直流電源,此外還為各項操作提供可靠的操作電源,因此直流系統可靠與否,對變電站的安全運行起著至關重要的作用,是變電站安全運行的保證。直流電源操作系統簡稱直流屏,傳統的直流屏監測系統在底層硬件監測設備的設計上均采用51單片機作為模塊的主控單元,處理速度和性能上相對較低。并且通信協議的設計上都基于嵌入式操作系統,在操作系統上面完成通信協議的設計,并針對不同的通信芯片來完成不同的驅動程序的開發。使用Nechip芯片所設計的串口轉以太網模塊采用基于ARM7的芯片作為主控單元,無論是處理速度還是存儲能力都比51單片機有了較大的提高,而且芯片本身已經集成以太網和完整的網絡系統,既降低了系統開發難度,也提高了系統的穩定性和安全性,在設計時只需要完成硬件電路部分的設計,縮短了系統開發周期。1系統整體架構由于電業局下屬轄區內一般有多個變電站直流電源操作系統需要監測,所以本系統采用分布式監測的方式進行設計,客戶端應用程序使用JAVA語言開發,采用B/S架構,用戶通過WEB方式即可實現對變電站直流屏系統的遠程訪問。即整個系統由分散的小系統構成集中監控的大型系統,各個串口轉以太網模塊配合本地直流屏,收集直流屏的所有數據信息,依靠上層終端與各個子系統之間的相互通信,實現系統的協調控制。圖1為系統整體結構框圖。圖1變電站直流屏遠程監測系統結構框圖上層監測服務器首先通過網線連接位于后臺監控中心的交換機,交換機再通過TCP/IP通信連接位于各個不同變電站的本地串口轉以太網模塊,以實現變電站直流屏系統的數據采集和上傳。本地串口轉以太網模塊通過RS485接口與各個直流屏系統進行通信,以實現采集數據的本地化處理和數據傳輸過程中通信協議的轉化。工作人員在局域網內通過WEB方式遠程訪問上層監測服務器上的后臺應用程序即可實現對下屬變電站直流屏系統的數據監測。系統在實際的工作過程中,不會因為上層監測服務器與本地串口轉以太網模塊之間的通信故障或設備故障而影響直流屏系統的正常工作,充分保證了直流屏系統本身的穩定性和安全性,并且各變電站子系統獨立運行,互不干擾。上位監測服務器負責為系統管理者了解分析各個直流屏系統的運行狀況而設置。3串口轉以太網模塊設計3.1Nechip芯片簡介Nechip芯片是全球首顆嵌入式高性能、高可靠聯網單芯片,集成以太網和完整網絡系統的芯片模塊,可確保在可選最高波特率下雙向、全速、不間斷傳送數據不丟包。Nechip芯片支持高達5路的RS-232/485/422接口,每路串口均帶有DMA操作功能,同時芯片帶有10/100Mbit以太網、網絡自適應和POE功能。芯片本身嵌入了多線程多任務實時操作系統,帶有完整智能的TCP/IP協議族,支持TCPServer/Client模式,可以供用戶選擇不同的工作模式進行系統設計。Nechip芯片內核上采用32bit的ARM7,工作頻率最高可達70MHz,集成256K/512K字節的Flash,256KBSRAM存儲器,外部擴展使用16位數據總線和24位地址總線,同時支持外掛SRAM/PSRAM/NOR存儲器,具備有豐富的外部擴展功能。Nechip芯片使用3.3V單電源供電,使用時外接一顆25M的無源晶振即可實現立即工作。3.2模塊設計由于Nechip芯片本身集成有以太網和完整的網絡系統,因此在系統設計時只需專注于模塊硬件接口電路的設計,一定程度上大大簡化了系統設計的復雜程度,便于開發人員快速地完成與網絡相關的系統設計。