專利名稱：一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力綜合監(jiān)控技術領域，更具體的說，是涉及一種低壓電網(wǎng)智能配變終端。
背景技術：
目前，農(nóng)村電網(wǎng)結構比較薄弱、設施比較陳舊、事故隱患多且抗干擾能力不高。近些年來，雖然經(jīng)過多次的農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃和改造，取得較大進展，但農(nóng)網(wǎng)建設速度難以跟上經(jīng)濟發(fā)展的腳步。眾所周知，農(nóng)村電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行水平是否提升，直接關系著廣大農(nóng)民的切身利益，也直接關系著電力部門的運行成本及節(jié)能和環(huán)保目標。針對城鄉(xiāng)配電網(wǎng)變壓器臺區(qū)分布范圍廣、數(shù)量龐大，盜線、盜變壓器事故時有發(fā)生，臺區(qū)維護工作繁瑣等現(xiàn)狀，配電變壓器普遍存在壽命短，運行監(jiān)控方式滯后，防盜技術薄弱，供電可靠性、安全性低等問題。目前，國內現(xiàn)有的配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)大多功能較為單一、性價比差和管理維護成本高等缺陷。因此，如何解決以變壓器為核心的低壓配電網(wǎng)臺區(qū)管理方式落后和運營成本高等現(xiàn)狀，提高農(nóng)村電網(wǎng)配電、供電的可靠性和安全性水平，滿足更高等級電網(wǎng)智能化和信息化需求，是本領域技術人員亟待解決的問題。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型提供一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，旨在解決以變壓器為核心的低壓配電網(wǎng)臺區(qū)管理方式落后和運營成本高等現(xiàn)狀，提高農(nóng)村電網(wǎng)配電、供電的可靠性和安全性水平，滿足更高等級電網(wǎng)智能化和信息化需求的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，包括存儲、控制和處理實時信號的CPU處理器及外圍電路；與所述CPU處理器及外圍電路相連，實時采集臺區(qū)現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)的電量參數(shù)采集和功率計量模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，進行漏電監(jiān)測和保護的系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸入狀態(tài)量提供通道的狀態(tài)量處理模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸出量提供通道的開關量輸出處理模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供實時時鐘，并對系統(tǒng)時鐘進行校對的時鐘/通訊模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為所述系統(tǒng)提供工作電源的電源管理模塊。優(yōu)選的，還包括[0016]與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過控制電容器組投切的方式，實現(xiàn)電壓、無功和功率因數(shù)的目標控制的無功補償模塊。優(yōu)選的，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供保護和防盜的保護/防盜模塊。優(yōu)選的，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和關鍵參數(shù)的永久保存的片外存儲器模塊。優(yōu)選的，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過液晶顯示器、鍵盤和聲光指示的人機交互模塊。其中，所述時鐘/通訊模塊可實現(xiàn)所述臺區(qū)內電表電量參數(shù)集抄功能。優(yōu)選的，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，在臺區(qū)停電時，為所述系統(tǒng)提供電源的備用電池模塊。優(yōu)選的，還包括與所述系統(tǒng)無功補償模塊相連，實現(xiàn)電容器組在零電壓下投入、零電流時切除的防涌流投切電路。經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型公開提供了一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，該終端包括存儲、控制和處理實時信號的CPU處理器及外圍電路；分別與CPU處理器及外圍電路相連，實時采集臺區(qū)現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)的電量參數(shù)采集和功率計量模塊，進行漏電監(jiān)測和保護的系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊，為各種輸入狀態(tài)量提供通道的狀態(tài)量處理模塊，為各種輸出量提供通道的開關量輸出處理模塊，為系統(tǒng)提供實時時鐘，并對系統(tǒng)時鐘進行校對的時鐘/通訊模塊，為所述系統(tǒng)提供工作電源的電源管理模塊，從而解決了以變壓器為核心的低壓配電網(wǎng)臺區(qū)管理方式落后和運營成本高等現(xiàn)狀，提高農(nóng)村電網(wǎng)配電、供電的可靠性和安全性水平，滿足更高等級電網(wǎng)智能化和信息化需求。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例公開的另一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的軟件架構示意圖；圖4為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的外殼正面結構示意圖；圖5為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的外殼底板里面器件實物示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。請參閱附圖1，為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的結構示意圖。本實用新型實施例公開了一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，該智能配變終端包括存儲、控制和處理實時信號的CPU處理器及外圍電路101 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，實時采集臺區(qū)現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)的電量參數(shù)采集和功率計量模塊102 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，進行漏電監(jiān)測和保護的系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊103 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸入狀態(tài)量提供通道的狀態(tài)量處理模塊104 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸出量提供通道的開關量輸出處理模塊105 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供實時時鐘，并對系統(tǒng)時鐘進行校對的時鐘/通訊模塊106 ;與所述CPU處理器及外圍電路相連，為所述系統(tǒng)提供工作電源的電源管理模塊107。上述中的CPU處理器及外圍電路101選用高性能、低功耗的ARM芯片stm32f 103型號，采用嵌入式實時系統(tǒng)軟件架構設計，充分發(fā)揮處理器的強大控制和實時信號處理功能，整個CPU最小系統(tǒng)設計集成在一小塊PCB板上，其通過接插件與主板進行連接。另外，考慮到終端的工作環(huán)境的特殊性，除了常規(guī)的程序調試和燒寫接口外，系統(tǒng)還具有遠程無線或有線升級功能，用于終端軟件系統(tǒng)的功能升級。電量參數(shù)采集和功率計量模塊102采用基于電能表專用芯片ATT7022及其專業(yè)外圍調理電路設計，可實時采集臺區(qū)現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)，確保精度達到國家標準規(guī)定的O. 5級。ATT7022是一款精度高且功能強的多功能防竊基波諧波三相電能專用計量芯片，可完成對基波、諧波和全波的各項電參數(shù)的測量工作，并通過SPI通訊接口將需監(jiān)測和計量的電參數(shù)輸出。系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊103，作為該終端的漏電和保護是新增的功能，其實現(xiàn)采取兩種方式，即標配方式和系統(tǒng)自帶方式，用戶可根據(jù)實際需要選擇使用其中一種來實現(xiàn)供電線路的漏電保護。在標配方式下，需選配其他漏電保護廠家提供的漏電保護產(chǎn)品，本終端提供專用漏電保護接口來實現(xiàn)臺區(qū)系統(tǒng)的漏電保護；在系統(tǒng)自帶漏電保護方式下，可有本終端自身所帶的漏電保護功能模塊來實現(xiàn)系統(tǒng)的漏電保護，而無需另外配備漏電保護繼電器，但是需要配備專業(yè)的漏電檢測傳感器及信號調理電路。狀態(tài)量處理模塊104，系統(tǒng)狀態(tài)量包括配電變壓器、智能配變終端、智能電表、剩余電流動作保護運行狀態(tài)，電容器狀態(tài)、進線和出線開關位置狀態(tài)、配電箱/柜門位置狀態(tài)及油溫/油位/濕度/門禁狀態(tài)。其包括油溫/油位/濕度/門禁狀態(tài)量檢測及處理模塊108和開關量輸入處理模塊109。開關量輸出處理模塊105，包括線路投切通道、電容組投切通道、聲光報警通道和電能脈沖輸出通道。為了實現(xiàn)強弱電的有效隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對系統(tǒng)各種輸入輸出通道采用光耦隔離措施，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。時鐘/通訊模塊106，該終端配備一個實時時鐘發(fā)生系統(tǒng)，用于系統(tǒng)時鐘的校準，當有事件產(chǎn)生時，提供時間參考，并以時間戳的形式附在事件數(shù)據(jù)包上遠程發(fā)給服務器管理控制軟件系統(tǒng)。并且，該終端提供功能強大的通訊模塊，可以靈活選擇多種通信方式，例如GPRS、CDMA、RS485、載波、無線專網(wǎng)、光纖、紅外通訊等，實現(xiàn)臺區(qū)內電表電量參數(shù)集抄功倉泛。電源管理模塊107，其采用三相供電模式，即系統(tǒng)通過三個獨立的小開關電源從三相電源處獲得所需能量，這樣除三相電源故障的情況外，系統(tǒng)均可從市電獲取電源，提高系統(tǒng)工作電源的可靠性。請參閱附圖2，為本實用新型實施例公開的另一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的結構示意圖。優(yōu)選的，該終端還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過控制電容器組投切的方式，實現(xiàn)電壓、無功和功率因數(shù)的目標控制的無功補償模塊110，主要針對電能質量較差的臺區(qū)，本終端最多可提供三組電容器，用戶可根據(jù)實際情況和需求來決定需配備的電容器組數(shù)量，在實施動態(tài)無功補償時，用戶還可設置電容器投切方式，即電容器的投切判據(jù)可配置為電壓投切判據(jù)、無功投切判據(jù)和功率因數(shù)投切判據(jù)。優(yōu)選的，該終端還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供保護和防盜的保護/防盜模塊111。該終端設立保護模塊，專門負責臺區(qū)綜合保護，包括短路保護、過載保護、負荷不平衡度預警、變壓器高低壓側斷線預警、低油位預警、高油溫預警、防盜預警等；其中變壓器過載保護，在臺區(qū)配電線路大于兩路的情況下，可實現(xiàn)輪投輪切，在保證變壓器的安全前提下，最大限度的提高系統(tǒng)供電的可靠性并兼顧公平性。另外，考慮到部分地方配電臺區(qū)偷盜電纜、偷盜變壓器、偷盜變壓器油的事件時有發(fā)生，該終端配備防盜模塊。依據(jù)防盜判據(jù)，在臺區(qū)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生改變時，可實時發(fā)出防盜預警信息。優(yōu)選的，該終端還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和關鍵參數(shù)的永久保存的片外存儲器模塊112。其采用片外RAM+Flash架構，由RAM負責常規(guī)參數(shù)的保存，其旨在提高數(shù)據(jù)的存儲速度；Flash閃存主要負責系統(tǒng)現(xiàn)場各種實時采樣電量參數(shù)的存儲，其存儲容量大，要求能存儲系統(tǒng)運行3個月時長的各種數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，該終端還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過液晶顯示器、鍵盤和聲光指示的人機交互模塊113。終端現(xiàn)場，用戶可通過液晶顯示屏提示和按鍵操作，來進行各種參數(shù)查詢、設置和修改，及進行現(xiàn)場手動控制操作，當有事件發(fā)生時，比如線路跳、合閘動作，保護動作等，系統(tǒng)將提供現(xiàn)場聲光報警提示和線路開、合閘指示。優(yōu)選的，該終端還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，在臺區(qū)停電時，為所述系統(tǒng)提供電源的備用電池模塊114。正常情況下完成備用電池的充電過程，當在臺區(qū)停電情況下，可實現(xiàn)電源無縫切換至備用電源，進一步為提高了系統(tǒng)供電電源的可靠性。優(yōu)選的，該終端還包括與所述系統(tǒng)無功補償模塊相連，實現(xiàn)電容器組在零電壓下投入、零電流時切除的防涌流投切電路115。為提高電容器使用壽命，本終端有專門防涌流投切電路設計，其可實現(xiàn)電容器組在零電壓下投入、零電流時切除，從而保護電容器組和配網(wǎng)系統(tǒng)免受過電流沖擊。請參閱附圖3至附圖7，圖3為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的軟件架構示意圖；圖4為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的內部正面硬件布局實物圖；圖5為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的內部PCB背面硬件布局實物圖；圖6為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的外殼正面結構示意圖；圖7為本實用新型實施例公開的一種低壓電網(wǎng)智能配變終端的外殼底板里面器件實物示意圖。如圖3中所示，系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)各進程及任務同意由該操作系統(tǒng)調度和指揮，有利于提高系統(tǒng)的實時性和可靠性。圖4中主要組成部件有接線排區(qū)、GPRS模塊區(qū)、備用電池模塊區(qū)、液晶顯示區(qū)、燈光指示區(qū)級鍵盤區(qū)、電能脈沖輸出口。圖5中主要組成部件有接線排區(qū)、電流互感器、開關電源。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，其特征在于，包括存儲、控制和處理實時信號的CPU處理器及外圍電路；與所述CPU處理器及外圍電路相連，實時采集臺區(qū)現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)的電量參數(shù)采集和功率計量模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，進行漏電監(jiān)測和保護的系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸入狀態(tài)量提供通道的狀態(tài)量處理模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為各種輸出量提供通道的開關量輸出處理模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供實時時鐘，并對系統(tǒng)時鐘進行校對的時鐘/通訊模塊；與所述CPU處理器及外圍電路相連，為所述系統(tǒng)提供工作電源的電源管理模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過控制電容器組投切的方式，實現(xiàn)電壓、無功和功率因數(shù)的目標控制的無功補償模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)提供保護和防盜的保護/防盜模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和關鍵參數(shù)的永久保存的片外存儲器模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，通過液晶顯示器、鍵盤和聲光指示的人機交互模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，所述時鐘/通訊模塊可實現(xiàn)所述臺區(qū)內電表電量參數(shù)集抄功能。
7.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述CPU處理器及外圍電路相連，在臺區(qū)停電時，為所述系統(tǒng)提供電源的備用電池模塊。
8.根據(jù)權利要求1所述的智能配變終端，其特征在于，還包括與所述系統(tǒng)無功補償模塊相連，實現(xiàn)電容器組在零電壓下投入、零電流時切除的防涌流投切電路。
專利摘要本實用新型涉及電力綜合監(jiān)控技術領域，公開提供了一種低壓電網(wǎng)智能配變終端，包括存儲、控制和處理實時信號的CPU處理器及外圍電路；分別與CPU處理器及外圍電路相連，實時采集現(xiàn)場各種電量及電度參數(shù)的電量參數(shù)采集和功率計量模塊，進行漏電監(jiān)測和保護的系統(tǒng)漏電監(jiān)測及保護模塊，為各種輸入狀態(tài)量提供通道的狀態(tài)量處理模塊，為各種輸出量提供通道的開關量輸出處理模塊，為系統(tǒng)提供實時時鐘，并對系統(tǒng)時鐘進行校對的時鐘/通訊模塊，為所述系統(tǒng)提供工作電源的電源管理模塊，從而解決了以變壓器為核心的低壓配電網(wǎng)臺區(qū)管理方式落后和運營成本高等現(xiàn)狀，提高農(nóng)村電網(wǎng)配電、供電的可靠性和安全性水平，滿足更高等級電網(wǎng)智能化和信息化需求。
文檔編號H02J13/00GK202840683SQ20122037928
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者吳慧平, 聶敬紅, 胡景波 申請人:湖南斯凱電氣有限公司