本發(fā)明涉及智能配電網檢測領域，具體設計基于分組傳送網和無線網的智能配電網故障檢測裝置。

背景技術：

傳統(tǒng)的配電網故障檢測主要依賴于配電主站，由配電主站進行統(tǒng)一對時。但是此類方式因對主站的過度依賴而可靠性較差。分布式差動保護的提出能夠有效地解決此類問題，但是仍然處于技術及裝置研究階段，且無法回避分布式差動裝置間對時同步這一技術瓶頸。

而PTN(分組傳送網，Packet Transport Network)通過光傳送網絡架構，在IP業(yè)務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計，以分組業(yè)務為核心并支持多業(yè)務提供，具有更低的總體使用成本(TCO)，同時秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。另外在配網應用時有些配電區(qū)域進行光纜敷設困難較大，采用4G無線通訊是一種有效地解決方法。但是這些技術尚未在配電網故障檢測分布式差動保護方向應用，且如何有效地結合兩種通訊交互方式也是一項解決高效分布式差動保護應用問題的一項關鍵技術。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術中存在的傳統(tǒng)配電網故障檢測對主站過渡依賴、分布式差動保護同步瓶頸等技術問題，鑒于此，本發(fā)明的目的是：基于分組傳送網和無線網的智能配電網故障檢測裝置，采用主從時鐘方案，對時間進行編碼傳送，利用網絡鏈路的對稱性和延時測量技術，實現(xiàn)主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步，進一步實現(xiàn)通訊與保護相對獨立、無線信息交互和光纖信息交互方式互為備用或混合使用的分布式差動保護。

本發(fā)明采用以下技術方案。

一種基于分組傳送網和無線網的智能配電網故障檢測裝置，所述智能配電網故障檢測裝置包括管理模塊、采集模塊、差動保護模塊、測量控制模塊、信息交互與對時端子和內部總線；其特征在于：

管理模塊、采集模塊、差動保護模塊、測量控制模塊和信息交互與對時端子全部通過內部總線進行連接。

采集模塊通過實際電氣量的二次接入測量本智能配電網故障檢測裝置所對應的實際電路的電壓電流信息和開關的分合信息，并通過內部總線傳輸?shù)焦芾砟K，由管理模塊分發(fā)至差動保護模塊和測量控制模塊；

測量控制模塊通過信息交互與對時端子完成和相鄰智能配電網故障檢測裝置的數(shù)據(jù)交互和對時功能；

差動保護模塊根據(jù)采集模塊測量的電壓電流信息和開關的分合信息以及測量控制模塊接收的相鄰智能配電網故障檢測裝置的數(shù)據(jù)根據(jù)預先設定的差動保護算法進行差動保護判斷，包括差動保護計算單元和定值同步切換單元，實現(xiàn)分布式差動保護功能，并通過跳閘調控的方式，通過測量控制模塊輸出。

本發(fā)明進一步包括以下優(yōu)選方案：

所述測量控制模塊包括信息獲取單元、控制單元和對時單元，其中控制單元控制信息獲取單元、對時單元使用信息交互與對時端子實現(xiàn)與相鄰智能配電網故障檢測裝置進行數(shù)據(jù)交互和對時功能；

信息交互與對時端子支持無線網TD-LTE通訊和支持光纖分組傳送網PTN通訊功能。

所述測量控制模塊能夠將信息獲取單元設定三種信息交互方式：

其中，所述交互方式1表示智能配電網故障檢測裝置僅接受光纖分組傳送網PTN進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步信號均從PTN獲?。凰鼋换シ绞?表示智能配電網故障檢測裝置僅接受無線網TD-LTE進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步信號均從無線終端接入設備獲?。凰鼋换シ绞?表示智能配電網故障檢測裝置通過PTN、TD-LTE混合組網進行信息交互，此時設置PTN優(yōu)先級高于TD-LTE。

智能配電網故障檢測裝置默認信息獲取單元以交互方式1進行信息交互，在收到的數(shù)據(jù)和同步不能滿足要求時，自動切換至交互方式2運行；若數(shù)據(jù)和同步仍然不能滿足要求，則認為數(shù)據(jù)通道異常，上報告警；若當前智能配電網故障檢測裝置與相鄰的智能配電網故障檢測裝置既有以交互方式1，又有以交互方式2進行信息交互的情形下，那么該智能配電網故障檢測裝置則切換為交互方式3運行。

所述對時單元時間采用IRIG-B同步協(xié)議，并以IEEE1588V2作為備選同步協(xié)議，通過信息交互與對時端子采用2pin RS422雙絞線同步傳輸媒介，實現(xiàn)光纖PTN通訊、無線TD-LTE交互下分別提供的IEEE1588V2、IRIG-B對時功能，該對時功能與所述交互方式對應，交互方式1和交互方式3時采用光纖IEEE1588V2對時方式，交互方式2是采用無線TD-LTE均提供IRIG-B對時方式。

所述差動保護模塊包括差動保護計算單元和定值同步切換單元；所述差動保護計算單元根據(jù)預先設定的差動保護算法進行差動保護判斷，并通過跳閘調控的方式，通過測量控制模塊輸出，實現(xiàn)分布式差動保護功能；

當配網拓撲發(fā)生變化，差動保護模塊的定值同步切換單元通過與測量控制模塊配合，接收測量控制模塊發(fā)來的拓撲配置信息和定值，在線同步更改運行對應的保護配置及定值參數(shù)，與其他智能配電網故障檢測裝置進行同步，根據(jù)拓撲配置信息，執(zhí)行母線差動保護和線路差動保護；相鄰的兩臺智能配電網故障檢測裝置間通過測量控制模塊實現(xiàn)IEC61850 9-2格式的SV報文交互數(shù)據(jù)進行線路差動保護判斷。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)PTN1588高精度對時：采用主從時鐘方案，對時間進行編碼傳送，利用網絡鏈路的對稱性和延時測量技術，實現(xiàn)主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步。

(2)PTN與無線的同步切換：支持PTN和無線的區(qū)域的通用化使用，終端裝置實現(xiàn)定值切換后的自動適配，使得裝置的通用性更強。

(3)保護配置切換靈活且與對時同步及控制功能完全獨立：保護的功能實現(xiàn)和升級更加方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明智能配電網故障檢測裝置結構框圖；

圖2為通信組網圖；

圖3為PTN與無線的同步切換的邏輯框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

本發(fā)明提供基于分組傳送網和無線網的智能配電網故障檢測裝置，如圖1所示，包括管理模塊、采集模塊、差動保護模塊、測控控制模塊和信息交互與對時端子。保護與對時同步及控制功能分別由智能分布式保護終端的差動保護模塊和測量控制模塊來實現(xiàn)。

管理模塊、采集模塊、差動保護模塊、測量控制模塊和信息交互與對時端子全部通過內部總線進行連接。

采集模塊通過實際電氣量的二次接入測量本智能配電網故障檢測裝置所對應的實際電路的電壓電流信息和開關的分合信息，并通過內部總線傳輸?shù)焦芾砟K，由管理模塊分發(fā)至差動保護模塊和測量控制模塊。

測量控制模塊通過信息交互與對時端子完成和相鄰智能配電網故障檢測裝置的數(shù)據(jù)交互和對時功能；所述測量控制模塊包括信息獲取單元、控制單元和對時單元，其中控制單元控制信息獲取單元、對時單元使用信息交互與對時端子實現(xiàn)與相鄰智能配電網故障檢測裝置進行數(shù)據(jù)交互和對時功能。

信息交互與對時端子支持無線網TD-LTE通訊和支持光纖分組傳送網PTN通訊功能。

所述測量控制模塊能夠將信息獲取單元設定三種信息交互方式：

其中，所述交互方式1表示智能配電網故障檢測裝置僅接受光纖分組傳送網PTN進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步信號均從PTN獲取；所述交互方式2表示智能配電網故障檢測裝置僅接受無線網TD-LTE進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步信號均從無線終端接入設備獲??；所述交互方式3表示智能配電網故障檢測裝置通過PTN、TD-LTE混合組網進行信息交互，此時設置PTN優(yōu)先級高于TD-LTE。

智能配電網故障檢測裝置默認信息獲取單元以交互方式1進行信息交互，在收到的數(shù)據(jù)和同步不能滿足要求時，自動切換至交互方式2運行；若數(shù)據(jù)和同步仍然不能滿足要求，則認為數(shù)據(jù)通道異常，上報告警；若當前智能配電網故障檢測裝置與相鄰的智能配電網故障檢測裝置既有以交互方式1，又有以交互方式2進行信息交互的情形下，那么該智能配電網故障檢測裝置則切換為交互方式3運行。

所述對時單元時間采用IRIG-B同步協(xié)議，并以IEEE1588V2作為備選同步協(xié)議，通過信息交互與對時端子采用2pin RS422雙絞線同步傳輸媒介，實現(xiàn)光纖PTN通訊、無線TD-LTE交互下分別提供的IEEE1588V2、IRIG-B對時功能，該對時功能與所述交互方式對應，交互方式1和交互方式3時采用光纖IEEE1588V2對時方式，交互方式2是采用無線TD-LTE均提供IRIG-B對時方式。

差動保護模塊根據(jù)采集模塊測量的電壓電流信息和開關的分合信息以及測量控制模塊接收的相鄰智能配電網故障檢測裝置的數(shù)據(jù)根據(jù)預先設定的差動保護算法進行差動保護判斷，包括差動保護計算單元和定值同步切換單元，實現(xiàn)分布式差動保護功能，并通過跳閘調控的方式，通過測量控制模塊輸出。

其中，所述差動保護模塊包括差動保護計算單元和定值同步切換單元；所述差動保護計算單元根據(jù)預先設定的差動保護算法進行差動保護判斷，并通過跳閘調控的方式，通過測量控制模塊輸出，實現(xiàn)分布式差動保護功能；當配網拓撲發(fā)生變化，差動保護模塊的定值同步切換單元通過與測量控制模塊配合，接收測量控制模塊發(fā)來的拓撲配置信息和定值，在線同步更改運行對應的保護配置及定值參數(shù)，與其他智能配電網故障檢測裝置進行同步，根據(jù)拓撲配置信息，執(zhí)行母線差動保護和線路差動保護；相鄰的兩臺智能配電網故障檢測裝置間通過測量控制模塊實現(xiàn)IEC61850 9-2格式的SV報文交互數(shù)據(jù)進行線路差動保護判斷。

在本申請的具體實施例中，所述差動保護模塊和測量控制模塊均為DSP ADSP21469芯片，差動保護模塊用于接收SV、goose數(shù)據(jù)執(zhí)行分布式差動保護邏輯功能，與管理模塊交互CAN網數(shù)據(jù)、內部以太網數(shù)據(jù)；

測量控制模塊包括信息獲取單元、控制單元和對時單元，實現(xiàn)對時功能、與相鄰裝置交互SV數(shù)據(jù)和goose數(shù)據(jù)，與接收管理模塊基于內部總線通過內部規(guī)約送過來的INI文件實現(xiàn)交互管理信息，與差動保護模塊通過內部的50M雙向port口交互數(shù)據(jù)。所述裝置采用主從時鐘方案，對時間進行編碼傳送，利用網絡鏈路的對稱性和延時測量技術，實現(xiàn)主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步。

進一步的，差動保護模塊搭載現(xiàn)在通用的差動保護算法，僅在差動定值上增加了定值同步切換單元，當配網拓撲發(fā)生變化，差動保護模塊通過與通訊模塊配合根據(jù)收到的拓撲配置信息和定值，在線同步更改運行對應的配置及定值參數(shù)，與其他智能配電網故障檢測裝置進行同步，根據(jù)拓撲配置信息，執(zhí)行母線差動保護和線路差動保護模塊。相鄰的兩臺智能配電網故障檢測裝置間通過測量控制模塊實現(xiàn)IEC61850 9-2格式的SV報文交互數(shù)據(jù)進行線路差動保護判斷。

進一步的，所述測量控制模塊的信息獲取單元通過與信息交互與對時端子的無線接入端子和光纖接入端子配合，并進行相應的如圖2所示的通信組網，分別實現(xiàn)支持光纖PTN通訊和支持無線TD-LTE，且具備同步切換的功能，切換方式如下：

將智能配電網故障檢測裝置的測量控制模塊設定為三種信息交互方式：交互方式1、交互方式2和交互方式3。所述交互方式1表示裝置僅接受光纖PTN進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步均從PTN獲??；所述交互方式2表示裝置僅接受無線TD-LTE進行信息交互，此時數(shù)據(jù)和同步均從CPE獲??；所述交互方式3表示裝置可PTN、TD-LTE混合組網進行信息交互，此時設置PTN優(yōu)先級高于TD-LTE。

智能配電網故障檢測裝置默認以交互方式1進行信息交互，在收到的數(shù)據(jù)和同步不能滿足要求時，自動切換至交互方式2運行；若數(shù)據(jù)和同步仍然不能滿足要求，則認為數(shù)據(jù)通道異常，上報告警；系統(tǒng)偵聽數(shù)據(jù)和同步通道，根據(jù)優(yōu)先級和通道情況，自動設為相應的交互方式工作。

進一步的，對時模塊時間同步協(xié)議采用IRIG-B，IEEE1588V2作為備選方案，同步的傳輸媒介采用2pin RS422雙絞線。實現(xiàn)光纖PTN通訊、無線TD-LTE交互下分別提供的IEEE1588V2、IRIG-B對時功能，該功能與所述交互方式對應，交互方式1和交互方式3時采用光纖IEEE1588V2對時方式，交互方式2是采用無線TD-LTE均提供IRIG-B對時方式。

進一步的，管理模塊負責協(xié)調管理模塊與測量控制模塊數(shù)據(jù)交換，協(xié)調配電主站與管理模塊之間的數(shù)據(jù)格式轉換。以及各種事件發(fā)生時差動保護運行狀態(tài)的更新。管理模塊與測量控制模塊通過內部總線交互，通信速率為200Kbps。如圖3所示提供如下基本功能：

a)操作測量控制模塊常用的定值、開入、開出、模擬量、錄波等數(shù)據(jù)。

b)調閱測量控制模塊軟件版本。

c)投退差動保護模塊差動保護功能(而不是單個差動功能，主要用于拓撲結構動態(tài)更新時閉鎖保護，防止保護誤動)。

d)切換網絡通信方式功能(主要用于PTN及無線的雙網切換或主備網切換)。

e)測量控制模塊使用的*.ini文件傳輸功能。

進一步的，采集模塊通過實際電氣量的二次接入測量實際電路的電壓電流信息和開關的分合信息，并通過內部總線傳輸?shù)焦芾砟K，由管理模塊分發(fā)至差動保護模塊進行差動保護判斷，分發(fā)至測量控制模塊進行與其他裝置的數(shù)據(jù)轉發(fā)與交互。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。