本實(shí)用新型涉及電力配網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化改造工程在如火如荼進(jìn)行中，但是，自動(dòng)化建設(shè)大部分設(shè)備僅僅套用功能單一的集中式配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控終端和饋線自動(dòng)化功能的建設(shè)模式。
雖然近期出現(xiàn)了一些配網(wǎng)自動(dòng)化分布式DTU，但仍然沒有擺脫其兩部分組件(配電終端和主控終端)之間的線纜連接，即通過各種現(xiàn)場總線方式互連，例如CAN總線、MODBUS總線、PROFIBUS總線、工業(yè)以太網(wǎng)；這種配網(wǎng)自動(dòng)化分布式DTU基本上實(shí)現(xiàn)了嵌入式設(shè)備間的通信和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，但由于需要布線和其他網(wǎng)關(guān)互連設(shè)備的支持，因此組網(wǎng)成本很高，也不便于維護(hù)和擴(kuò)展，同時(shí)，在數(shù)據(jù)可靠性方面也存在一定的隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端，廣泛地吸收了以往饋線自動(dòng)化終端的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，融合先進(jìn)的通信技術(shù)、測控技術(shù)以及智能分布式處理技術(shù)。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端，安裝于手拉手型配電線路結(jié)構(gòu)中的線路出口、分段點(diǎn)以及聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，安裝站點(diǎn)之間具備對等通信條件；所述分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端包括：一體化主控插箱、插設(shè)于所述一體化主控插箱上的功能插件、系統(tǒng)電源以及多組轉(zhuǎn)接端子等，其中，所述功能插件包括：主控插件MCU、電源插件、交流采樣插件、遙信插件和遙控插件，所述電源插件、所述交流采樣插件、所述遙信插件和所述遙控插件皆連接至所述主控插件MCU；所述系統(tǒng)電源設(shè)于所述一體化主控插箱的內(nèi)部，與所述電源插件相連接；所述系統(tǒng)電源內(nèi)設(shè)有蓄電池，能同時(shí)接納交、直流供電方式，并能在交流失電情況下自動(dòng)切換到直流供電方式；所述轉(zhuǎn)接端子嵌設(shè)于所述一體化主控插箱上，其為多組，用于連接內(nèi)部和/或外部接線。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
優(yōu)選地，所述主控插件MCU具有多個(gè)RS232串行接口、多個(gè)以太網(wǎng)接口以及至少一個(gè)維護(hù)專用接口。
優(yōu)選地，所述一體化主控插箱采用總線插槽式結(jié)構(gòu)，有多個(gè)槽位，便于各種功能插件的靈活擴(kuò)展。
優(yōu)選地，最右側(cè)的一個(gè)槽位插設(shè)所述電源插件。
優(yōu)選地，最左側(cè)的一個(gè)槽位插設(shè)所述主控插件MCU。
優(yōu)選地，所述主控插件MCU采用FREESCALE公司工業(yè)級的MCF5275，其內(nèi)安裝的操作系統(tǒng)采用VXWORKS實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端支持DNP3.0、DL/T634.5101-2002/IEC608-70-5-101:2002、DL/T 634.5104/IEC60870-5-104協(xié)議，且支持MODBUS規(guī)約以及DL-451規(guī)約。
本實(shí)用新型的分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端是針對配電線路自動(dòng)化領(lǐng)域設(shè)計(jì)的一款自動(dòng)控制終端，可適用于開閉站、開閉器、環(huán)網(wǎng)站、電纜分界室及配電室、低壓變電站等場合，完成饋線監(jiān)控，識別饋線故障，支持RS232、RS485及以太網(wǎng)絡(luò)通訊。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
在附圖中，各標(biāo)號所表示的部件名稱列表如下：
100 一體化主控插箱
101 功能插件
1011 主控插件MCU
1012 電源插件
1013 交流采樣插件
1014 遙信插件
1015 遙控插件
102 系統(tǒng)電源
103 轉(zhuǎn)接端子
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
請先參照圖1所示，其為本實(shí)用新型的分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端的結(jié)構(gòu)示意圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是：圖1所示的是本實(shí)用新型的電氣連接關(guān)系，而并非實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
所述分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端安裝于手拉手型配電線路結(jié)構(gòu)中的線路出口、分段點(diǎn)以及聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，安裝站點(diǎn)之間具備對等通信條件；其包括：一體化主控插箱100、插設(shè)于所述一體化主控插箱100上的功能插件101、系統(tǒng)電源102以及多組轉(zhuǎn)接端子103等，其中，
所述一體化主控插箱100采用總線插槽式結(jié)構(gòu)，有多個(gè)槽位，便于各種功能插件的靈活擴(kuò)展；一般來說，最右側(cè)一個(gè)槽位是固定插用于連接所述系統(tǒng)電源102的電源插件的，最左側(cè)的一個(gè)槽位是固定插主控插件的，其它槽位可以隨意配置遙測、遙信、遙控插件；遙信、遙控每個(gè)插件占用一個(gè)插槽，不同的采集量的遙測插件分別占2-3個(gè)插槽；
所述功能插件101包括：主控插件MCU1011、電源插件1012、交流采樣插件1013、遙信插件1014和遙控插件1015等，所述電源插件1012、所述交流采樣插件1013、所述遙信插件1014和所述遙控插件1015皆連接至所述主控插件MCU1011；遙控、遙信、交流采樣等相互獨(dú)立，某一插件的損壞不影響其它和整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；其中，所述主控插件MCU1011具有多個(gè)RS232串行接口、多個(gè)以太網(wǎng)接口以及至少一個(gè)維護(hù)專用接口，實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)需要擴(kuò)展；所述主控插件MCU1011優(yōu)選為FREESCALE公司工業(yè)級的MCF5275，其內(nèi)安裝的操作系統(tǒng)可采用高可靠的VXWORKS實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，和軟件平臺(tái)、維護(hù)軟件完全完全兼容；支持DNP3.0、DL/T634.5101-2002/IEC608-70-5-101:2002、DL/T 634.5104/IEC60870-5-104協(xié)議等；支持MODBUS規(guī)約以及DL-451規(guī)約。
所述系統(tǒng)電源102設(shè)于所述一體化主控插箱100的內(nèi)部，與所述電源插件1012相連接；所述系統(tǒng)電源102內(nèi)設(shè)有蓄電池，能同時(shí)接納交、直流供電方式，并能在交流失電情況下自動(dòng)切換到直流供電方式；即，正常情況下，應(yīng)是交流供電方式，一旦交流電源中斷，裝置在無擾動(dòng)情況下自動(dòng)切換到直流供電方式；當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí)，裝置自動(dòng)切回交流供電方式；
所述轉(zhuǎn)接端子103嵌設(shè)于所述一體化主控插箱100上，其為多組，用于連接內(nèi)部和/或外部接線；由于接線紛繁復(fù)雜，未使圖面簡潔，具體連接不再示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，具體的接線按照所需連接的單元或部件進(jìn)行具體的安排。
本實(shí)用新型的分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端的功能主要有具有如下九項(xiàng)：
一、信息采集
采集狀態(tài)量信息，并具有重要狀態(tài)量變位上報(bào)及時(shí)間記錄功能；
采集饋線電流、電壓，計(jì)算饋線有功功率、無功功率和功率因數(shù)。
二、數(shù)據(jù)處理及傳送
將遙測數(shù)據(jù)整點(diǎn)記錄、存儲(chǔ)，存儲(chǔ)容量大于30天；
檢測遙測極值(日極值)并生成歷史記錄，存儲(chǔ)容量大于30天；
測量零序電流，監(jiān)視三相不平衡狀況；
統(tǒng)計(jì)配變負(fù)載率、電壓日、月合格率；
根據(jù)參數(shù)設(shè)置選擇越死區(qū)值的遙測變化數(shù)據(jù)主動(dòng)或召喚方式上報(bào)；
支持主站召喚全數(shù)據(jù)(當(dāng)前遙測值、遙信狀態(tài))；
支持主站召喚歷史數(shù)據(jù)(遙測整點(diǎn)記錄、極值記錄)；
通過交流采樣識別饋線發(fā)生的故障，并以軟遙信方式上傳故障報(bào)警；
檢測及記錄故障發(fā)生的時(shí)間。
三、遙控功能
接收并執(zhí)行遙控指令，控制開關(guān)的開、合；
設(shè)定遙控密碼并記錄遙控來源；
采取“選擇控制對象-返送校核-操作執(zhí)行命令”的方式；
在同一時(shí)刻只允許選擇一個(gè)控制對象；
遠(yuǎn)程控制蓄電池活化管理。
四、事件記錄及上報(bào)
記錄開關(guān)狀態(tài)變化的時(shí)間并上報(bào)；
記錄饋線發(fā)生故障的時(shí)間并上報(bào)；
記錄電源發(fā)生故障的時(shí)間并上報(bào)。
五、通信功能
與上級站進(jìn)行通訊，將采集和處理的信息向上發(fā)送并接受上級站的命令；
匯集、轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)表、直流屏和保護(hù)管理機(jī)端等智能設(shè)備的數(shù)據(jù)。
六、電源失電保護(hù)
電源能同時(shí)接納交、直流供電方式，并能在交流失電情況下自動(dòng)切換到直流供電方式；即，正常情況下，應(yīng)是交流供電方式，一旦交流電源中斷，裝置在無擾動(dòng)情況下自動(dòng)切換到直流供電方式；當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí)，裝置自動(dòng)切回交流供電方式；
失電數(shù)據(jù)保護(hù)，記錄的數(shù)據(jù)能保持10年不丟失；
監(jiān)視電源，在主電源失電、備用電源欠壓時(shí)分別產(chǎn)生相應(yīng)的告警信號；即，裝置能實(shí)現(xiàn)對供電電源的狀態(tài)監(jiān)視，并能將電源供電狀況以遙信方式上傳到上級系統(tǒng)。裝置使用蓄電池作為直流電源時(shí)，根據(jù)用戶的不同需求可以配置不同容量的蓄電池，裝置具備對蓄電池智能充放電功能，電池欠壓等狀態(tài)以遙信方式上傳到上級系統(tǒng)。
七、設(shè)置功能
時(shí)鐘設(shè)置，接收上級的校時(shí)命令；
參數(shù)設(shè)置，可設(shè)置電流、電壓變比和整定值等各種組態(tài)參數(shù)；
參數(shù)設(shè)置，可設(shè)置遙信取反狀態(tài)、防抖時(shí)間等參數(shù)；
支持遠(yuǎn)方修改參數(shù)，能接受配電自動(dòng)化主站參數(shù)、整定值修改命令，并將修改結(jié)果反饋主站。
八、自診斷、自恢復(fù)
豐富的自診斷功能，支持板級的自檢、互檢及自恢復(fù)；
上電軟件及配置參數(shù)自檢、自恢復(fù)；
軟、硬件看門狗；
軟、硬件故障采用虛擬遙信上傳；
主控插件面板上有故障指示燈告警，方便維護(hù)人員調(diào)試與檢修。
九、調(diào)試功能
通過串行口或以太網(wǎng)可以當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方調(diào)試；
具有豐富的指示燈，可以指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)：電源燈、運(yùn)行燈、故障告警指示燈、饋線故障檢測有效指示燈，自動(dòng)跳閘有效指示燈，重合閘有效指示燈、饋線故障指示燈、通訊口指示燈、遙信指示燈等，方便現(xiàn)場調(diào)試與維護(hù)。
本實(shí)用新型還設(shè)有二次安防，其具備鑒別配電自動(dòng)化主站下發(fā)的帶有基于調(diào)度證書的數(shù)字簽名功能，主站系統(tǒng)使用私鑰對整個(gè)控制(或參數(shù)設(shè)置)命令在常規(guī)報(bào)文后增加時(shí)間戳和數(shù)字簽名，形成復(fù)合命令報(bào)文，終端能使用預(yù)裝的主站公鑰對復(fù)合命令報(bào)文中的簽名進(jìn)行驗(yàn)簽，并比較時(shí)間戳的時(shí)效性；還具備遙控投退硬壓板和軟壓板，硬壓板是物理開關(guān)，打開后僅允許當(dāng)?shù)厥謩?dòng)控制，閉合后可以接收遠(yuǎn)方控制；軟壓板是終端系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制開關(guān)，在硬壓板閉合狀態(tài)下，主站通過一對一下發(fā)報(bào)文啟動(dòng)和停止遠(yuǎn)程控制。
本實(shí)用新型基于以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)間的對等通信，采用61850通訊機(jī)制，利用快速以太網(wǎng)特性實(shí)現(xiàn)相鄰站點(diǎn)間快速穩(wěn)定的信息交換。整個(gè)FA(Feeder Automation，饋線自動(dòng)化)的處理過程主要包括FA啟動(dòng)、故障定位及隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)、FA結(jié)束等步驟。在故障發(fā)生后，所有站點(diǎn)均根據(jù)變電站出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信號、自身故障信號、相鄰站點(diǎn)故障信息分析動(dòng)作邏輯，再根據(jù)設(shè)定的動(dòng)作模式進(jìn)行故障判斷。確定站點(diǎn)有隔離或者恢復(fù)的開關(guān)，自行決定動(dòng)作，自治區(qū)內(nèi)其它開關(guān)要以變電站保護(hù)跳閘閉鎖作為隔離恢復(fù)功能啟動(dòng)判據(jù)，恢復(fù)過程的啟動(dòng)判據(jù)同樣基于成功隔離。隔離故障在10秒內(nèi)完成，恢復(fù)過程在30秒內(nèi)完成，整個(gè)故障處理過程在1分鐘以內(nèi)完成。
自愈控制邏輯中，同樣對處理過程中出現(xiàn)的異常進(jìn)行判斷，并及時(shí)自動(dòng)決策是否終止故障處理過程，在故障隔離前出現(xiàn)異常，停止后續(xù)隔離及恢復(fù)動(dòng)作；隔離過程中出現(xiàn)異常，停止后續(xù)恢復(fù)動(dòng)作；恢復(fù)過程中出現(xiàn)異常，立即停止恢復(fù)動(dòng)作。這些異常包括分析故障位置的異常、通訊的異常、開關(guān)動(dòng)作的異常以及預(yù)判線路過載等異常。
由此，能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離、非故障區(qū)恢復(fù)供電，針對不同的饋線保護(hù)和一次設(shè)備，具備相應(yīng)的自動(dòng)動(dòng)作機(jī)制；通過切換開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)FA功能投退，當(dāng)FA功能閉鎖時(shí)，不進(jìn)行智能分布式FA處理；自動(dòng)生成FA動(dòng)作信息，并上傳配電自動(dòng)化主站；根據(jù)要求可進(jìn)行權(quán)限或角色劃分。
本實(shí)用新型的分布式配網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端具有如下特點(diǎn)：
1)具有交流采樣、遙信和遙控的功能；
2)具備智能分布式FA功能；
3)擴(kuò)展靈活：標(biāo)準(zhǔn)I/O插件，插槽結(jié)構(gòu)，便于靈活擴(kuò)展；
4)具有饋線故障檢測、指示功能；
5)全面的自檢、互檢及錯(cuò)誤報(bào)警功能：在系統(tǒng)信息中提供更全面的報(bào)警信息，并可以通過前面板上的LED燈顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和錯(cuò)誤報(bào)警；
6)數(shù)據(jù)匯集：通過串口232/485/以太網(wǎng)連接各種網(wǎng)絡(luò)表、保護(hù)管理機(jī)、直流屏；
7)檢測、存儲(chǔ)各種歷史數(shù)據(jù)和極值數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)傳；
8)具有筆記本當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)程調(diào)試維護(hù)功能；
9)支持光纖以太網(wǎng)、光纖雙環(huán)自愈網(wǎng)、配電載波、RS232/485、GPRS/CDMA等多種通信方式；
10)具有豐富的規(guī)約庫，支持101、104、MODBUS、DNP、DL-451等多種通信規(guī)約；
11)更加安全可靠的遙控輸出控制，采用了多項(xiàng)防“誤動(dòng)”技術(shù)；
12)自動(dòng)跳合閘功能：具有在故障情況下自動(dòng)跳閘和重合閘的功能，可以滿足配電自動(dòng)化中的各種類型的保護(hù)配合要求；
13)裝置具有記錄故障時(shí)刻的電壓、電流采樣波形的能力：記錄時(shí)間從故障前2周波到故障后20周波(手動(dòng)錄波或自動(dòng)錄波)，可以用來分析一次故障的動(dòng)作過程；
14)邏輯判斷功能：能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離、非故障區(qū)恢復(fù)供電，針對不同的饋線保護(hù)和一次設(shè)備，具備相應(yīng)的自動(dòng)動(dòng)作機(jī)制；
15)FA投退功能：能夠通過硬壓板或切換開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)FA功能投退；
16)權(quán)限管理功能：根據(jù)要求可進(jìn)行權(quán)限或角色劃分；
17)FA信息生成功能：能夠自動(dòng)生成FA動(dòng)作信息，并上傳配電自動(dòng)化主站；
18)具有電源監(jiān)視及蓄電池管理功能；
19)采用低功耗設(shè)計(jì)，降低了因?yàn)橄到y(tǒng)發(fā)熱造成的故障；
20)緊湊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了安裝空間，方便嵌入式安裝；
21)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，可在條件惡劣的環(huán)境中使用；
22)工業(yè)級設(shè)計(jì)，溫度適應(yīng)范圍(-40℃～+70℃)，防磁、防震、防潮、防雷。
由此，本實(shí)用新型是針對配電線路自動(dòng)化領(lǐng)域設(shè)計(jì)的一款自動(dòng)控制終端，廣泛地吸收了以往饋線自動(dòng)化終端的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，融合先進(jìn)的通信技術(shù)、測控技術(shù)以及智能分布式處理技術(shù)，可適用于開閉站、開閉器、環(huán)網(wǎng)站、電纜分界室及配電室、低壓變電站等場合，完成饋線監(jiān)控，識別饋線故障，支持RS232、RS485及以太網(wǎng)絡(luò)通訊。
本實(shí)用新型的自動(dòng)化終端裝置以一體化插箱為主體，機(jī)柜可采用前側(cè)單開門、前后開門等多種結(jié)構(gòu)方式，安裝方便；模塊組態(tài)靈活，插箱式結(jié)構(gòu)，I/O插件種類豐富，擴(kuò)展靈活方便，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜配置的要求；具備智能分布式故障就地處理功能，基于以太網(wǎng)通信，站點(diǎn)之間以對等通信方式實(shí)現(xiàn)故障信息的可靠交換；內(nèi)具故障處理邏輯，根據(jù)相鄰站點(diǎn)信息，智能決策開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)饋線故障的分布式處理。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。