一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置制造方法
【專利摘要】一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于它包括通訊模塊、故障檢測模塊、主控模塊、數據處理模塊和電源模塊；其工作方法包括：檢測、采集、對比、處理分析、判斷故障；其優(yōu)越性在于：①變電站出口不需跳閘和重合閘；②瞬時性故障處理迅速；③隔離故障、恢復非故障區(qū)域不依賴通訊；④整個故障處理時間接近甚至短于電流型故障檢測方式。
【專利說明】—種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置
(—)【技術領域】:
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)配電網故障檢測【技術領域】，特別是一種集硬件技術和軟件編程于一體的智能型配電網饋線終端裝置(即FTU)。
(二)【背景技術】:
[0002]配電系統(tǒng)是電力生產中發(fā)電、變電、輸電、配電最后一個面向用戶供電的環(huán)節(jié)，是電力生產者與用戶直接聯(lián)系的紐帶，因此它是電力系統(tǒng)電能質量與供電服務好壞的體現(xiàn)者其中。隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對配電系統(tǒng)的可靠性提出了越來越高的要求，所以減少配電網的故障發(fā)生和快速地故障恢復就顯得十分重要。
[0003]配電網中最常見的故障是短路故障和接地故障，此外還有斷線故障等等。對這些故障的正確檢測，作為底層的饋線終端，F(xiàn)TU的故障檢測功能是實現(xiàn)配電網自動化的關鍵。
[0004]實施配電自動化的目的在于能對配電網正常運行狀態(tài)進行監(jiān)控，對故障狀態(tài)進行快速地故障定位、故障隔離、非故降區(qū)域供電恢復，在于最大限度地減少故障引起的停電范圍、縮短故障恢復時間。伴隨著配網自動化，配網故障檢測技術先后出現(xiàn)了電壓型故障檢測技術和電流型故障檢測技術。電壓型故障檢測方式在實現(xiàn)了故障檢測和處理的同時，但需要對國內現(xiàn)有線路和運行模式做比較大的改動，處理時間上也比較長，故障處理的局限性比較大。而電流型檢測方式在實現(xiàn)了故障檢測和處理的同時，卻不得不依賴通訊，同時需要后備電源的支持，而目前通訊和作為后備電源使用的蓄電池在戶外可靠性不高，這是很大的制約。
[0005]以上述問題為切入點，本文提出了智能型故障檢測原理下的智能型故障檢測方式，即主動的檢測故障、主動的判斷故障乃至主動的處理故障。并且設計開發(fā)了一種智能型配電終端。
(三)
【發(fā)明內容】
:
[0006]本發(fā)明的目的在于設計開發(fā)一種基于智能型故障檢測原理下的配電終端，使配電終端可以盡可能快的檢測出故障、隔離故障、恢復非故障區(qū)域供電，使得變電站出線開關不跳或少跳，盡量使靠近電源側的開關少動作，并且短路電流沒有流過的開關盡量不動作。
[0007]本發(fā)明的技術方案:一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于它包括通訊模塊、故障檢測模塊、主控模塊、數據處理模塊和電源模塊；其中，所述數據處理模塊的輸入端分別連接通訊模塊和故障檢測模塊的輸出端；同時，所述數據處理模塊與主控模塊呈雙向連接；所述電源模塊為主控模塊和數據處理模塊提供電源；所述通訊模塊和故障檢測模塊的輸入端分別與數據處理模塊單向連接。
[0008]所述電源模塊是由輸入EMC(Electro Magnetic Compatibility-抗電磁干擾)、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護、按鍵功能轉換、電池活化管理、電池充電管理、電池放電管理、電池輸入輸出檢測保護、告警信號和LED顯示構成；其中，所述輸入EMC、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護依此呈順序單向相連；所述輸入EMC的輸入端接收配電網傳輸線路上電壓電流信號；所述輸出檢測保護的輸出端輸出所檢測線路故障模擬信號給數據處理模塊；所述輸出整流濾波的輸出端分別與電池充電管理的輸入端和電池放電管理的輸入端呈單向相連；所述電池活化管理的輸入端接收人工給定PWM控制的要求信號，其輸出端與PWM控制的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護的輸入端連接電池充電管理的輸出端，其輸出端則與電池放電管理的輸入端及電池活化管理的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護與數據處理模塊呈雙相連接。
[0009]所述主控模塊是由處理器、存儲器、同步采樣轉換器、看門狗、接口和電池組成；其中，所述處理器上包含有RESET復位和數據地址；所述看門狗分別與電源和處理器的復位之間呈雙向連接；所述處理器的數據地址分別與存儲器和同步采樣轉換器之間呈雙向相連；所述同步采樣轉換器和數據接口呈雙向連接。
[0010]所述數據處理模塊是由嵌入式數據庫層、嵌入式實時操作系統(tǒng)層、板級支持包層和功能應用層構成；其中，所述嵌入式數據庫層與嵌入式實時操作系統(tǒng)層呈雙向連接；所述嵌入式實時操作系統(tǒng)層與板級支持包層呈雙向連接；所述嵌入式數據庫層與功能應用層呈雙向連接。
[0011]所述功能應用層由故障檢測模塊和通訊模塊構成；所述故障檢測模塊和通訊模塊與嵌入式數據層呈雙向連接。
[0012]一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置的工作方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0013](I)當配電網饋線部分出現(xiàn)故障時，故障檢測模塊可以檢測出電網電流和電壓，并通過與參考電壓電流的比較判斷出配電網是否發(fā)生故障；
[0014](2)主控模塊發(fā)出信號給數據處理模塊，讓其采集故障電流和電壓；數據處理模塊通過通訊模塊將采集到故障電流和電壓采用主動的動作方式傳送給主控模塊；
[0015](3)主控模塊對故障電流和電壓進行處理分析并將相應的數據存儲在存儲器中；并向數據處理模塊發(fā)出指令；再由數據處理模塊發(fā)出指令，從而指導故障檢測模塊發(fā)出期望動作；
[0016](4)主控模塊通過通訊模塊將所采集到的開關狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)上報到工作站，顯示出故障類型和故障地點。
[0017]本發(fā)明的工作原理:從智能型故障檢測方式可以看出，智能型故障檢測設備依靠主動的檢測故障時檢測到比正常運行時的電流大很多的故障電流，當確認為故障電流時，會將信號傳遞給開關設備，使其主動的進行開關跳閘以隔離故障，并利用開關狀態(tài)檢測故障的類型，當故障為瞬時性故障時，重合閘成功；當故障為永久性故障時，再次跳閘隔離永久性故障。同時，故障后的開關依靠檢測到瞬時的電壓恢復為依據跳開開關隔離故障。根據流過的故障電流比正常電流大的多的依據，檢測到故障后，迅速主動跳開開關，隔離故障區(qū)域；隔離故障后，經過IS左右的延時智能設備控制開關主動進行重合閘操作，如重合閘成功，則確認故障為瞬時性故障，則通過這次重合閘操作迅速處理瞬時性故障；重合閘后，如果再次檢測到比正常電流大的多的電流，則確認為此次故障為永久性故障，對于永久性故障，啟動后加速功能，立即跳開開關，隔離永久性故障；檢測到開關一側帶電，延時確認電壓恢復有效，則進行合閘操作，檢測到開關失電后，跳開開關。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)越性在于:①變電站出口不需跳閘和重合閘；②瞬時性故障處理迅速；③隔離故障、恢復非故障區(qū)域不依賴通訊；④整個故障處理時間接近甚至短于電流型故障檢測方式。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1為本發(fā)明所涉一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置的整體結構示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明所涉一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置中電源模塊的結構示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明所涉一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置中主控模塊的結構示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明所涉一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置中數據處理模塊的工作結構示意圖。
(五)【具體實施方式】:
[0023]實施例:一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置(見圖1)，其特征在于它包括通訊模塊、故障檢測模塊、主控模塊、數據處理模塊和電源模塊；其中，所述數據處理模塊的輸入端分別連接通訊模塊和故障檢測模塊的輸出端；同時，所述數據處理模塊與主控模塊呈雙向連接；所述電源模塊為主控模塊和數據處理模塊提供電源；所述通訊模塊和故障檢測模塊的輸入端分別與數據處理模塊單向連接。
[0024]所述電源模塊(見圖2)是由輸入EMC、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護、按鍵功能轉換、電池活化管理、電池充電管理、電池放電管理、電池輸入輸出檢測保護、告警信號和LED顯示構成；其中，所述輸入EMC、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護依此呈順序單向相連；所述輸入EMC的輸入端接收配電網傳輸線路上電壓電流信號；所述輸出檢測保護的輸出端輸出所檢測線路故障模擬信號給數據處理模塊；所述輸出整流濾波的輸出端分別與電池充電管理的輸入端和電池放電管理的輸入端呈單向相連；所述電池活化管理的輸入端接收人工給定PWM控制的要求信號，其輸出端與PWM控制的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護的輸入端連接電池充電管理的輸出端,其輸出端則與電池放電管理的輸入端及電池活化管理的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護與數據處理模塊呈雙相連接。
[0025]所述主控模塊(見圖3)是由處理器、存儲器、同步采樣轉換器、看門狗、接口和電池組成；其中，所述處理器上包含有RESET復位和數據地址；所述看門狗分別與電源和處理器的復位之間呈雙向連接；所述處理器的數據地址分別與存儲器和同步采樣轉換器之間呈雙向相連；所述同步采樣轉換器和數據接口呈雙向連接。
[0026]所述數據處理模塊(見圖4)是由嵌入式數據庫層、嵌入式實時操作系統(tǒng)層、板級支持包層和功能應用層構成；其中，所述嵌入式數據庫層與嵌入式實時操作系統(tǒng)層呈雙向連接；所述嵌入式實時操作系統(tǒng)層與板級支持包層呈雙向連接；所述嵌入式數據庫層與功能應用層呈雙向連接。
[0027]所述功能應用層(見圖4)由故障檢測模塊和通訊模塊構成；所述故障檢測模塊和通訊模塊與嵌入式數據層呈雙向連接。
[0028]一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置的工作方法，其特征在于它是由以下的步驟所構成的:
[0029](I)當配電網饋線部分出現(xiàn)故障時，故障檢測模塊可以檢測出電網電流和電壓，并通過與參考電壓電流的比較判斷出配電網是否發(fā)生故障；
[0030](2)主控模塊發(fā)出信號給數據處理模塊，讓其采集故障電流和電壓；數據處理模塊通過通訊模塊將采集到故障電流和電壓采用主動的動作方式傳送給主控模塊；
[0031](3)主控模塊對故障電流和電壓進行處理分析并將相應的數據存儲在存儲器中；并向數據處理模塊發(fā)出指令；再由數據處理模塊發(fā)出指令，從而指導故障檢測模塊發(fā)出期望動作；
[0032](4)主控模塊通過通訊模塊將所采集到的開關狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)上報到工作站，顯示出故障類型和故障地點。
【權利要求】
1.一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于它包括通訊模塊、故障檢測模塊、主控模塊、數據處理模塊和電源模塊；其中，所述數據處理模塊的輸入端分別連接通訊模塊和故障檢測模塊的輸出端；同時，所述數據處理模塊與主控模塊呈雙向連接；所述電源模塊為主控模塊和數據處理模塊提供電源；所述通訊模塊和故障檢測模塊的輸入端分別與數據處理模塊單向連接。
2.根據權利要求1所述一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于所述電源模塊是由輸入EMC、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護、按鍵功能轉換、電池活化管理、電池充電管理、電池放電管理、電池輸入輸出檢測保護、告警信號和LED顯示構成；其中，所述輸入EMC、高壓整流濾波、PWM控制、功率轉換、輸出整流濾波、輸出檢測保護依此呈順序單向相連；所述輸入EMC的輸入端接收配電網傳輸線路上電壓電流信號；所述輸出檢測保護的輸出端輸出所檢測線路故障模擬信號給數據處理模塊；所述輸出整流濾波的輸出端分別與電池充電管理的輸入端和電池放電管理的輸入端呈單向相連；所述電池活化管理的輸入端接收人工給定PWM控制的要求信號，其輸出端與PWM控制的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護的輸入端連接電池充電管理的輸出端，其輸出端則與電池放電管理的輸入端及電池活化管理的輸入端連接；所述電池輸入輸出檢測保護與數據處理模塊呈雙相連接。
3.根據權利要求1所述一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于所述主控模塊是由處理器、存儲器、同步采樣轉換器、看門狗、接口和電池組成；其中，所述處理器上包含有RESET復位和數據地址；所述看門狗分別與電源和處理器的復位之間呈雙向連接；所述處理器的數據地址分別與存儲器和同步采樣轉換器之間呈雙向相連；所述同步采樣轉換器和數據接口呈雙向連接。
4.根據權利要求1所述一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于所述數據處理模塊是由嵌入式數據庫層、嵌入式實時操作系統(tǒng)層、板級支持包層和功能應用層構成；其中，所述嵌入式數據庫層與嵌入式實時操作系統(tǒng)層呈雙向連接；所述嵌入式實時操作系統(tǒng)層與板級支持包層呈雙向連接；所述嵌入式數據庫層與功能應用層呈雙向連接。
5.根據權利要求4所述一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置，其特征在于所述功能應用層由故障檢測模塊和通訊模塊構成；所述故障檢測模塊和通訊模塊與嵌入式數據層呈雙向連接。
6.一種用于配電網故障檢測的智能型饋線終端裝置的工作方法，其特征在于它是由以下的步驟所構成的: (1)當配電網饋線部分出現(xiàn)故障時，故障檢測模塊可以檢測出電網電流和電壓，并通過與參考電壓電流的比較判斷出配電網是否發(fā)生故障； (2)主控模塊發(fā)出信號給數據處理模塊，讓其采集故障電流和電壓；數據處理模塊通過通訊模塊將采集到故障電流和電壓采用主動的動作方式傳送給主控模塊； (3)主控模塊對故障電流和電壓進行處理分析并將相應的數據存儲在存儲器中；并向數據處理模塊發(fā)出指令；再由數據處理模塊發(fā)出指令，從而指導故障檢測模塊發(fā)出期望動作； (4)主控模塊通過通訊模塊將所采集到的開關狀態(tài)和閉鎖狀態(tài)上報到工作站，顯示出故障類型和故障地點。
【文檔編號】H02J13/00GK104333143SQ201410695658
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】周雪松, 原亞飛, 馬幼捷, 王德祥, 劉偉 申請人:天津理工大學