專利名稱：一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力供配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能配電網(wǎng)直接面向用戶，其是保證供電可靠性與電能質(zhì)量、提高電網(wǎng)運行效率和創(chuàng)新服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是堅強智能電網(wǎng)的重要工作內(nèi)容之一。電力行業(yè)標準DL/T721-2000《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端的定義為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端是用于配電網(wǎng)配電回路的各種配電遠方終端、配電變壓器遠方終端以及中壓監(jiān)控單元(配電自動化及管理系統(tǒng)子站)等設(shè)備的統(tǒng)稱。采用通信通道，完成數(shù)據(jù)采集和遠方控制等功能。該標準提及配電遠方終端和配電變壓器遠方終端這里統(tǒng)稱為配網(wǎng)自動化終端。智能配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀中，由配網(wǎng)自動化終端和配電網(wǎng)管理子站和配電網(wǎng)管理主站構(gòu)成的智能型配電自動化是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)，對配電網(wǎng)進行監(jiān)控，并其能夠及時檢測出已發(fā)生或正在發(fā)生的故障并進行相應(yīng)的糾正性操作，從而實現(xiàn)自愈與不間斷供電。這在中國堅強智能電網(wǎng)示范工程“中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程”中得到應(yīng)用。Q/GDW-10-J393-2009《電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》對電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端的定義為通過引入電流、電壓信號，在線測量電能質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)的裝置。電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端功能要求滿足GB/T 19862-2005《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》。無功功率補償控制終端，可與各型號電容配套使用，實現(xiàn)配網(wǎng)無功功率自動及被動補償，對提高配網(wǎng)電能質(zhì)量、降低線路損失具有重要意義。無功功率補償控制終端的功能滿足DL/T597-1996《低壓無功功率控制器訂貨技術(shù)條件》和JB/T 9663-1999《低壓無功功率自動補償控制器》的要求。智能配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀中，由電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端、無功功率補償控制終端、通信控制器和電能質(zhì)量管理服務(wù)器構(gòu)成電能質(zhì)量監(jiān)測和控制系統(tǒng)，可以提升電網(wǎng)管理水平、供電安全可靠性和電能質(zhì)量。配電網(wǎng)的電能質(zhì)量系統(tǒng)獨立于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。這在中國堅強智能電網(wǎng)示范工程“中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程”中得到應(yīng)用。狀態(tài)監(jiān)測終端以配電網(wǎng)一次設(shè)備為監(jiān)測對象，接入各類傳感器。終端將各類傳感器的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總處理，進行本地預(yù)警和診斷，并通過通信通道將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送到在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器。智能配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀中，由在線監(jiān)測傳感器、在線監(jiān)測終端和在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器構(gòu)成配電網(wǎng)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。在線監(jiān)測終端和線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器的通信借助于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。這在中國堅強智能電網(wǎng)示范工程“中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程”中得到應(yīng)用。圍繞智能電網(wǎng)建設(shè)的總體需求，解決智能電網(wǎng)示范工程建設(shè)中遇到的問題，863課題“智能配用電園區(qū)技術(shù)集成研發(fā)”對智能配用電領(lǐng)域設(shè)備和技術(shù)的綜合集成進行了研究。課題中一個關(guān)鍵技術(shù)就是研究智能配電終端與配電狀態(tài)監(jiān)測裝置、無功補償裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的功能融合與集成技術(shù)。該關(guān)鍵技術(shù)主要針對智能配電網(wǎng)建設(shè)過程中終端類型和數(shù)量眾多的問題，研究終端功能融合的方法，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)等綜合采集，從而簡化智能配電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架，減少配電網(wǎng)終端數(shù)量。目前，在智能配電網(wǎng)的實施實踐中，智能配電網(wǎng)的配電自動化統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是相對獨立的系統(tǒng)。現(xiàn)有的智能配電網(wǎng)中，配電自動化系統(tǒng)一般由配電自動化主站、配電自動化子站、配電自動化終端及相關(guān)通信信道構(gòu)成，實現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)運行監(jiān)控。電能質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)一般由電能質(zhì)量監(jiān)控主站、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端及相關(guān)通信信道構(gòu)成。電能質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)的通信信道有時可和配電自動化系統(tǒng)通信信道合并。配電網(wǎng)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)中一般由在線監(jiān)測傳感器、在線監(jiān)測終端、在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器及相關(guān)通信信道構(gòu)成。配電網(wǎng)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)信息通道一般采用配電自動化系統(tǒng)通信信道。以上構(gòu)成的智能配電網(wǎng)建設(shè)過程中存在終端類型和數(shù)量眾多的問題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型涉及一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，運用本實用新型實現(xiàn)的智能配電網(wǎng)綜合終端，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架簡化，配電終端數(shù)量減少，提高配電網(wǎng)運行的可靠性和效率，提高供電質(zhì)量，降低勞動強度，為供電系統(tǒng)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。本實用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)包括配電綜合終端；所述配電綜合終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件、狀態(tài)監(jiān)測傳感器接口板件和配電綜合終端總線；所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件和狀態(tài)檢測傳感器接口板件分別通過總線接口與配電綜合終端總線連接。其中，所述系統(tǒng)包括狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器、電能質(zhì)量管理服務(wù)器、通信網(wǎng)、配網(wǎng)主站、狀態(tài)監(jiān)測IED和一次設(shè)備；所述配電綜合終端采集所述一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)；所述狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配電綜合終端；所述配電綜合終端將一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配網(wǎng)主站；所述配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器；所述配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)上送給電能質(zhì)量管理服務(wù)器；所述配電綜合終端接收配網(wǎng)主站產(chǎn)生或轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令。其中，所述雙核數(shù)據(jù)處理板件包括雙核數(shù)據(jù)處理器；所述雙核數(shù)據(jù)處理器包括ARM處理器核和DSP處理器核；所述ARM處理器核和DSP處理器核之間進行數(shù)據(jù)交互。其中，所述雙核數(shù)據(jù)處理器采用0MAPL138芯片。其中，所述DSP處理器核用于完成配電綜合終端的數(shù)據(jù)采樣，所述數(shù)據(jù)采樣通過DSP處理器核的中斷完成。其中，所述交流量采樣板件用于完成一次設(shè)備交流量的采集和處理以及交流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入，并將處理后的數(shù)據(jù)量打包上送到所述雙核數(shù)據(jù)處理板件中的DSP處理器核。其中，所述遙信量采集板件完成一次設(shè)備的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集和處理、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)字量數(shù)據(jù)的接入和處理；并把處理后的開關(guān)量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)打包上送到所述雙核數(shù)據(jù)處理板件。其中，所述一次設(shè)備包括變壓器、電容型設(shè)備、避雷器和斷路器；所述變壓器或為電抗器；所述斷路器或為氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS。其中，所述遙控量出口板件接受所述雙核數(shù)據(jù)處理板件的命令。其中，所述狀態(tài)監(jiān)測IED接口板件完成基于直流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入。與現(xiàn)有技術(shù)比，本實用新型達到的有益效果是本實用新型提供的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，將智能配電網(wǎng)的二次設(shè)備即配電自動化終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端、一次狀態(tài)在線監(jiān)測終端等設(shè)備統(tǒng)一考慮，實現(xiàn)一體化設(shè)計，實現(xiàn)智能配電綜合終端，這將使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更緊湊、配電綜合終端實施體積更小；簡化配電綜合終端二次接線，節(jié)省控制和信號電纜；減少安裝調(diào)試工作量、通訊設(shè)備投入，提高系統(tǒng)性價比；裝置外部通訊的減少，也能使得通信更安全可靠；從而在提高配電網(wǎng)運行的可靠性和效率，提高供電質(zhì)量，降低勞動強度，縮短停電時間和減少停電面積等方面，為供電系統(tǒng)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖1是本實用新型提供的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是未實現(xiàn)融合的配電網(wǎng)終端系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型提供的智能配電綜合終端的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖4是未實現(xiàn)融合的智能配電終端的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實用新型提供的智能配電綜合終端的功能實施結(jié)構(gòu)圖；圖6是本實用新型提供的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ASDU)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。未實現(xiàn)融合的配電網(wǎng)終端系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，現(xiàn)有智能配電網(wǎng)實施方案中，配網(wǎng)自動化終端采集配電一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，上送到配網(wǎng)主站，同時接受配網(wǎng)主站的控制命令，對配電一次設(shè)備進行對應(yīng)操作。狀態(tài)在線監(jiān)測終端收集整理一次設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測IED(監(jiān)測傳感器)的測量信息，借助配網(wǎng)自動化的通信信道，上送到配網(wǎng)主站，配網(wǎng)主站經(jīng)電力核心通信網(wǎng)將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器。電能質(zhì)量監(jiān)測終端采集配電一次設(shè)備的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，上送到配網(wǎng)電能質(zhì)量管理服務(wù)器。無功補償控制終端接收電能質(zhì)量管理服務(wù)器的指令，對無功補償設(shè)備的投切進行控制。本實用新型提供的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，實現(xiàn)功能融合后，智能配電網(wǎng)中的配電終端類裝置配網(wǎng)自動化終端、狀態(tài)在線監(jiān)測終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端融合成智能配電綜合終端。(I)智能配電綜合終端對一次設(shè)備進行采樣，整理出運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，合并上送到配網(wǎng)主站。配網(wǎng)主站將其中電能質(zhì)量數(shù)據(jù)經(jīng)電力核心通信網(wǎng)發(fā)送到電能質(zhì)量管理服務(wù)器。以上方法實現(xiàn)了功能融合后智能配電網(wǎng)的配網(wǎng)自動化監(jiān)測和電能質(zhì)量監(jiān)測功能。(2)智能配電綜合終端收集整理一次設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測IED(監(jiān)測傳感器)的測量信息，上送到配網(wǎng)主站，配網(wǎng)主站經(jīng)電力核心通信網(wǎng)將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器。以上方法實現(xiàn)了功能融合后智能配電網(wǎng)的配網(wǎng)狀態(tài)在線監(jiān)測功能。(3)智能配電綜合終端接受配網(wǎng)主站產(chǎn)生或轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令，控制配電一次設(shè)備的動作或無功補償設(shè)備的投切。以上方法實現(xiàn)了功能融合后智能配電網(wǎng)的配網(wǎng)自動化控制和無功補償控制功能。配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)包括狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器、電能質(zhì)量管理服務(wù)器、通信網(wǎng)、配網(wǎng)主站、配電綜合終端、狀態(tài)監(jiān)測IED和一次設(shè)備；配電綜合終端和狀態(tài)監(jiān)測IED采集一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)；狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配電綜合終端；配電綜合終端將一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配網(wǎng)主站；配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器；配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)上送給電能質(zhì)量管理服務(wù)器；配電綜合終端接收配網(wǎng)主站產(chǎn)生或轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令。為實現(xiàn)智能配電網(wǎng)中的配電終端類裝置配網(wǎng)自動化終端、狀態(tài)在線監(jiān)測終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端融合成智能配電綜合終端，首先考慮終端裝置的硬件融合。未實現(xiàn)融合的智能配電終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，各裝置的硬件獨立。配網(wǎng)自動化終端主要包括數(shù)據(jù)處理模塊是裝置的核心模塊，完成數(shù)據(jù)和邏輯的實時處理，同時完成和人機界面板件、遠方上位機通信等功能；交流量采集模塊完成一次設(shè)備(如線路)的交流量數(shù)據(jù)采集和處理，為裝置完成配電網(wǎng)的運行監(jiān)測提供基礎(chǔ)；遙信模塊完成一次設(shè)備(如開關(guān))的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集和處理，為裝置完成配電網(wǎng)的運行監(jiān)測提供基礎(chǔ)；遙控模塊完成裝置配網(wǎng)自動化控制出口。狀態(tài)在線監(jiān)測終端主要包括數(shù)據(jù)處理模塊是裝置的核心模塊，完成數(shù)據(jù)的實時處理，同時完成和人機界面板件、遠方上位機通信等功能；通信擴展模塊完成基于通信接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入；直流采集模塊完成基于直流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入；交流量采集完成基于交流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入。電能質(zhì)量監(jiān)測終端主要包括數(shù)據(jù)處理模塊是裝置的核心模塊，完成數(shù)據(jù)和邏輯的實時處理，同時完成和人機界面板件、遠方上位機通信等功能；交流量采集模塊完成一次設(shè)備(電能質(zhì)量監(jiān)測點)的交流量數(shù)據(jù)采集和處理，為裝置完成配電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測提供基礎(chǔ)；遙控板件是裝置電能質(zhì)量事件的報警信號輸出。無功補償控制終端主要包括數(shù)據(jù)處理模塊是裝置的核心模塊，完成數(shù)據(jù)和邏輯的實時處理，同時完成和人機界面板件、遠方上位機通信等功能；交流量采集模塊完成一次設(shè)備(投切點)的交流量數(shù)據(jù)采集和處理，為裝置完成無功投切提供動作依據(jù)；遙控板件是裝置投切無功補償設(shè)備的控制輸出。本實用新型提供的智能配電綜合終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，配電綜合終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件、狀態(tài)監(jiān)測傳感器接口板件和配電綜合終端總線；雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件和狀態(tài)檢測傳感器接口板件分別通過總線接口與配電綜合終端總線連接；雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件和狀態(tài)檢測傳感器接口板件分別插在配電綜合終端的總線板上。[0045]智能配電綜合終端硬件平臺中，雙核數(shù)據(jù)處理板件是智能配電綜合終端的核心，完成數(shù)據(jù)和邏輯的實時處理，同時完成統(tǒng)一人機界面、統(tǒng)一遠方上位機通信、IED通信接入等功能。雙核數(shù)據(jù)處理模塊CPU使用TI (德州儀器)的0MAPL138芯片。0MAPL138芯片是TI推出的高速低功耗的雙核處理器，內(nèi)含一個450MHz的ARM926EJ-S核及一個450MHz的DSPC674X核。兩個CPU各司其職，ARM處理器核運行操作系統(tǒng)，主要完成板件上的所有通訊相關(guān)的任務(wù)(包括網(wǎng)口、串口、打印等)及錄波、記錄的存取等非實時工作。DSP處理器核則主要完成模擬量的采樣、計算，開入的讀取，邏輯的判斷，出口控制等實時任務(wù)。雙核數(shù)據(jù)處理模塊IED通信接入實現(xiàn)基于通信接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入功能。交流量采樣板件完成一次設(shè)備的交流量數(shù)據(jù)采集和處理、基于交流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入等，為配電網(wǎng)運行監(jiān)測、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測和無功投切的功能實現(xiàn)提供模擬量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。交流量采樣板件處理后的數(shù)據(jù)量打包上送到雙核數(shù)據(jù)處理板件。遙信量采集板件完成一次設(shè)備(如開關(guān))的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集和處理、狀態(tài)檢測數(shù)字量數(shù)據(jù)的接入和處理，為配網(wǎng)運行監(jiān)測和狀態(tài)檢測提供數(shù)字量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。遙信量采集板件處理后的數(shù)據(jù)量打包上送到雙核數(shù)據(jù)處理板件。遙控量出口板件接受雙核數(shù)據(jù)處理板件的命令實現(xiàn)智能配電網(wǎng)控制出口，完成智能配電配網(wǎng)自動化控制出口、電能質(zhì)量事件的報警信號輸出、投切無功補償設(shè)備的控制輸出等功能。狀態(tài)監(jiān)測IED接口板件實現(xiàn)直流采集功能，完成基于直流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入?；谥悄芘潆娋W(wǎng)內(nèi)部總線實現(xiàn)的智能配電綜合終端硬件可根據(jù)現(xiàn)場要求靈活配置。通過不同類型板件的組合，可實現(xiàn)單功能的配電終端，也可實現(xiàn)功能融合的智能配電綜合終端。為實現(xiàn)智能配電網(wǎng)中的配電終端類裝置配網(wǎng)自動化終端、狀態(tài)在線監(jiān)測終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端融合成智能配電綜合終端，還需考慮智能配電綜合終端的軟件融合。本實用新型提供的智能配電綜合終端的功能實施結(jié)構(gòu)如圖5所示，框圖中實現(xiàn)軟件融合功能的主要方法有I)基于OMAP雙核硬件平臺，智能配電綜合終端將融合后的功能實現(xiàn)程序按功能的不同分別在雙核處理器不同的處理器核中實現(xiàn)。其中，管理類功能在ARM926EJ-S核實現(xiàn)，如通信、數(shù)據(jù)存儲、人機界面等；運算及處理類功能在DSPC674X核實現(xiàn)，如數(shù)據(jù)采樣、算法實現(xiàn)、邏輯判斷及出口實現(xiàn)等。雙核之間采用雙核處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)交換機制交互數(shù)據(jù)。雙核采用統(tǒng)一啟動機制，即智能配電網(wǎng)系統(tǒng)啟動后，先執(zhí)行程序的裝載和雙核硬件公用部分統(tǒng)一初始化，然后程序分為雙核分別運行。2) DSP側(cè)采樣程序的融合在常規(guī)配電終端裝置中，配電自動化終端對交流量的測量一般采用每周波32點采樣；基于交流測量的狀態(tài)監(jiān)測一般采用每周波32點采樣；無功補償裝置的交流量采集一般采用每周波32點采樣；電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的交流量采集一般采用每周波256點采樣。在智能配電綜合終端中，將需采集的交流量分為兩類一類是與電能質(zhì)量相關(guān)的交流量，包塊電能質(zhì)量監(jiān)測采集交流量、電能質(zhì)量監(jiān)測和其它功能實現(xiàn)共同采集的交流量；另一類是與電能質(zhì)量無關(guān)的交流量。[0056]智能配電綜合終端中，數(shù)據(jù)采樣由DSP側(cè)通過中斷完成，每周波實現(xiàn)256次采樣。每次采樣，采樣程序首先判斷是否是4倍次采樣，如果是4倍次采樣，采樣程序?qū)λ薪涣髁窟M行采樣；如果不是4倍次采樣，采樣程序僅對與電能質(zhì)量相關(guān)的交流量進行采樣。采樣完成的數(shù)據(jù)根據(jù)兩個大類組成兩個數(shù)據(jù)集，為算法的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3) DSP側(cè)數(shù)據(jù)處理程序的融合在智能配電綜合終端中，DSP側(cè)每周波采樣完成后，進行一次數(shù)據(jù)計算。數(shù)據(jù)計算方法根據(jù)交流量測量對象的不同而不同。與電能質(zhì)量相關(guān)的交流量，數(shù)據(jù)計算采用基于256點采樣的FFT改進算法計算電能質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)量配電網(wǎng)一次設(shè)備的電壓偏差，頻率偏差，電壓、電流不平衡度，電壓、電流序分量，諧波幅值、含有率，間諧波幅值、含有率，電壓波動和閃變等。同時計算測量相關(guān)數(shù)據(jù)量電壓基波有效值、電流基波有效值、相角、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)計算結(jié)果通過雙核內(nèi)部數(shù)據(jù)交換發(fā)送到ARM側(cè)，ARM側(cè)將電能質(zhì)量計算數(shù)據(jù)進行記錄、顯示，并上送給電能質(zhì)量管理服務(wù)器。測量數(shù)據(jù)計算結(jié)果通過雙核內(nèi)部數(shù)據(jù)交換發(fā)送到ARM側(cè)，ARM側(cè)將測量計算數(shù)據(jù)進行顯示，并上送給配電自動化主站。同時，如果計算數(shù)據(jù)量參與配電自動化動作或無功控制動作判據(jù)，計算數(shù)據(jù)量被傳遞給相應(yīng)邏輯判斷程序。與電能質(zhì)量無關(guān)的交流量，數(shù)據(jù)計算采用基于32點采樣的FFT算法，計算測量相關(guān)數(shù)據(jù)量配電網(wǎng)一次設(shè)備的電壓基波有效值、電流基波有效值、相角、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等。與配電自動化相關(guān)測量數(shù)據(jù)計算結(jié)果通過雙核內(nèi)部數(shù)據(jù)交換發(fā)送到ARM側(cè)，ARM側(cè)將測量計算數(shù)據(jù)進行顯示，并上送給配電自動化主站；與狀態(tài)檢測相關(guān)交流測量數(shù)據(jù)，換算成對應(yīng)狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)量，通過雙核內(nèi)部數(shù)據(jù)交換發(fā)送到ARM側(cè)，ARM側(cè)將狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)進行顯示，并上送給在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器。同時，如果計算數(shù)據(jù)量參與配電自動化動作或無功控制動作判據(jù)，計算數(shù)據(jù)量被傳遞給相應(yīng)邏輯判斷程序。 4) ARM側(cè)管理程序的融合ARM核基于LINUX操作系統(tǒng)構(gòu)建了智能配電綜合終端管理平臺。裝置啟動后，在完成操作系統(tǒng)的加載和初始化等啟動過程后，如圖5所示的七個任務(wù)進程并行運行，完成智能配電綜合終端顯示、記錄、通信等管理功能。其中，內(nèi)部數(shù)據(jù)交換任務(wù)完成雙核結(jié)構(gòu)中ARM處理器核和DSP處理器核的數(shù)據(jù)交互，其主要功能為獲取DSP側(cè)的采樣數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)，按數(shù)據(jù)的功能不同分布傳遞給其它任務(wù)，同時接受通信任務(wù)或人際界面任務(wù)的控制命令并傳遞給DSP側(cè)。分析處理任務(wù)對DSP完成的計算數(shù)據(jù)進行分析判斷，完成電能質(zhì)量事故告警、狀態(tài)檢測事故告警、配電自動化事故告警等功能。數(shù)據(jù)搬移任務(wù)對DSP完成的采樣數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)進行整理和存儲，完成電能質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄、電能質(zhì)量事故和配電自動化事件前后的波形記錄等功能。IED通信擴展任務(wù)完成與基于通信的狀態(tài)檢測IED的接口處理。主站通信接口，基于融合的通信規(guī)約，在同一接口中實現(xiàn)與主站之間配電自動化、電能質(zhì)量監(jiān)控與治理、狀態(tài)檢測等相關(guān)通信數(shù)報文的交互。人機界面完成電自動化、電能質(zhì)量監(jiān)控與治理、狀態(tài)檢測功能相關(guān)的設(shè)置、顯示等人機交互功能。守護進程任務(wù)對其余進程進行實時監(jiān)測，對不能正常運行的進程進行重啟和報警等動作。5)通信規(guī)約的融合[0066]為實現(xiàn)智能配電網(wǎng)中的配電終端類裝置配網(wǎng)自動化終端、狀態(tài)在線監(jiān)測終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、無功補償控制終端融合成智能配電綜合終端，還需考慮終端裝置通信規(guī)約的融合。配網(wǎng)自動化終端與主站或者子站通信方式豐富多樣。國內(nèi)配網(wǎng)自動化終端大多使用RS485、以太網(wǎng)等通信方式。RS485通信采用IEC60870 — 101 (以下簡稱101規(guī)約)或者IEC60870 - 103規(guī)約(以下簡稱103規(guī)約)，以太網(wǎng)通信采用103規(guī)約或者IEC60870 —104規(guī)約(以下簡稱104規(guī)約)。配電終端上行報文包括遙測、遙信，下行報文包括校時、遙控等。現(xiàn)行電能質(zhì)量監(jiān)測裝置和無功補償控制裝置使用串口 RS485或者以太網(wǎng)通信上送監(jiān)測數(shù)據(jù)?！禥/GDW-10-J393-2009電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定指令格式參考了《DL/T667-1999遠動設(shè)備及系統(tǒng)第5部分傳輸規(guī)約第103篇繼電保護設(shè)備信息接口配套標準(IDTIEC 60870-5-103 :1997)》，下行報文有校時、設(shè)備信息查詢、設(shè)備狀態(tài)查詢等內(nèi)容。上行報文有通用分類數(shù)據(jù)內(nèi)容，電能質(zhì)量信息使用FTP打包傳送。國內(nèi)的一次設(shè)備在線監(jiān)測裝置大多數(shù)都采取串口 RS485、以太網(wǎng)進行通信，采用103、104、DL/T 860等規(guī)約接入主站系統(tǒng)中，在線監(jiān)測的一次設(shè)備信息具體數(shù)據(jù)內(nèi)容包含在線監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生的量測、狀態(tài)、控制等信號量以及波形等文件，實現(xiàn)功能融合后的智能配電綜合終端上行報文包含配電運行信息、電能質(zhì)量信息、在線監(jiān)測信息等。下行報文包括手動校時、遙控命令等。為使智能配電綜合終端具有兼容性和標準性，能接入現(xiàn)有配電自動化系統(tǒng)，將以上通信規(guī)約傳送內(nèi)容集成，形成統(tǒng)一的規(guī)約。選擇IEC 60870-5-104規(guī)約為基礎(chǔ)的擴展104規(guī)約作為智能配電綜合終端與主站通訊規(guī)約。下行報文依然采用IEC 60870-5-104下行報文，智能配電網(wǎng)無功控制下行遙控號和智能配電網(wǎng)配電自動化遙控號統(tǒng)一配置。上行報文主要通過擴展和細化IEC 60870-5-104報文中的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元定義來實現(xiàn)各功能數(shù)據(jù)的上傳。104規(guī)約的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ASDU)由數(shù)據(jù)單元標識符和一個或多個同類信息對象組成，具體結(jié)構(gòu)如圖6所示。其細化方法如下(I)配電自動化信息報文配電自動化上送信息包含模擬量和數(shù)字量，以不同方式上送報文。將配電自動化模擬量數(shù)據(jù)按遙測量進行傳送。配電自動化模擬量包括各相基波電壓、基波電流、功率、頻率等。響應(yīng)主站召喚時，遙測ASDU類型標識為21，即不帶品質(zhì)描述的歸一化測量值，傳送原因為20，發(fā)送信息對象地址范圍為4001H 5000H。配電自動化數(shù)字量使用兩種方式上送報文。第一種，數(shù)字量以全遙信方式與全遙測響應(yīng)主站總召喚命令。ASDU類型標識為20，即帶狀態(tài)檢出的成組單點信息，傳送原因為6，發(fā)送信息對象地址范圍為0001H 1000H。第二種，數(shù)字量變位以COS或者SOE的方式主動上送。COS的ASDU類型標識為1，傳送原因為3，發(fā)送信息對象地址根據(jù)0001H 1000H范圍設(shè)定。SOE的ASDU類型標識為30，傳送原因為3，發(fā)送信息對象地址根據(jù)0001H 1000H范圍設(shè)定，報文需要帶時標。(2)電能質(zhì)量報文電能質(zhì)量包含穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和暫態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。[0079]穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)按配電自動化遙測量分組進行傳送。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量信息包括電壓偏差，頻率偏差，電壓、電流不平衡度，電壓、電流序分量，諧波幅值、含有率，間諧波幅值、含有率，電壓波動和閃變等，將其信息對象地址設(shè)置為4101H 4200H，響應(yīng)第9組召喚時，ASDU類型標識為21，可變結(jié)構(gòu)限定詞按發(fā)送遙測量數(shù)量確定，發(fā)送原因為29。暫態(tài)數(shù)據(jù)觸發(fā)的記錄電壓、電流波形數(shù)據(jù)按文件傳輸形式上送。例如將波形打包生成一個文件，文件中包含記錄開始日期、監(jiān)測線路序號、成對電壓電流數(shù)據(jù)，每個文件包含若干節(jié)，按照召喚目錄、選擇文件、召喚文件、召喚節(jié)的方式進行文件傳輸。類型標識為122，傳送原因為13。(3) 一次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測狀態(tài)在線監(jiān)測的一次設(shè)備包括變壓器/電抗器、電容型設(shè)備、避雷器、斷路器/GIS等，監(jiān)測內(nèi)容包含模擬量、狀態(tài)量和波形數(shù)據(jù)。監(jiān)測所得的模擬量按遙測信息傳送，在4001H 5000H范圍內(nèi)選擇與配電自動化遙測量不同的信息對象地址，并對狀態(tài)在線監(jiān)測信息模擬量按組分類，以響應(yīng)分組召喚。例如，將斷路器SF6氣體微水含量、SF6氣體壓力、分閘電流、合閘電流、分閘時間、合閘時間、儲能電機電流設(shè)為第10組模擬量，其信息對象地址設(shè)為4051H 4057H。類型標識為21，可變結(jié)構(gòu)限定詞設(shè)為7，傳送原因設(shè)為30，信息對象地址為4051H，上傳報文，響應(yīng)第10組召喚。監(jiān)測所得的狀態(tài)量按遙信變位信息傳送，類型標識為1，即COS單點信息。在0001H 1000H范圍內(nèi)選擇與配電信息遙信量不同的信息對象地址。例如將變壓器/GIS局放發(fā)生狀態(tài)量其信息對象地址設(shè)為0500H，傳送原因為3，將其作為COS報文主動上送。監(jiān)測所得的波形數(shù)據(jù)按文件傳輸型式上送。例如將所有波形打包生成一個目錄，其中變壓器/電抗器局部放電波形打包成一個或若干個二進制文件，其中一個文件包含若干節(jié)，節(jié)中包含波形的監(jiān)測對象編號、模擬量、狀態(tài)量等信息，按照召喚目錄、選擇文件、召喚文件、召喚節(jié)的方式進行文件傳輸。類型標識為122，傳送原因為13。本實用新型提供的一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，克服現(xiàn)有配電終端功能分散的問題?；诒緦嵱眯滦蛯崿F(xiàn)的配電綜合終端，結(jié)合配電網(wǎng)監(jiān)控終端、電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端、無功補償控制終端和狀態(tài)監(jiān)測終端的功能，其與配網(wǎng)主站連接，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的多項功能?；诖藢嵱眯滦蛯崿F(xiàn)的智能配電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架簡化，終端裝置數(shù)量減少，提高配電網(wǎng)運行的可靠性和效率，提高供電質(zhì)量，降低勞動強度，為供電系統(tǒng)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括配電綜合終端；所述配電綜合終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件、狀態(tài)監(jiān)測傳感器接口板件和配電綜合終端總線； 所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件和狀態(tài)檢測傳感器接口板件分別通過總線接口與配電綜合終端總線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器、電能質(zhì)量管理服務(wù)器、通信網(wǎng)、配網(wǎng)主站、狀態(tài)監(jiān)測IED和一次設(shè)備； 所述配電綜合終端采集所述一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)；所述狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配電綜合終端；所述配電綜合終端將一次設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測IED的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)上送給配網(wǎng)主站；所述配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器；所述配網(wǎng)主站通過通信網(wǎng)將運行數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)上送給電能質(zhì)量管理服務(wù)器； 所述配電綜合終端接收配網(wǎng)主站產(chǎn)生或轉(zhuǎn)發(fā)的控制命令。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述雙核數(shù)據(jù)處理板件包括雙核數(shù)據(jù)處理器；所述雙核數(shù)據(jù)處理器包括ARM處理器核和DSP處理器核；所述ARM處理器核和DSP處理器核之間進行數(shù)據(jù)交互。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述雙核數(shù)據(jù)處理器采用0MAPL138芯片。
5.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP處理器核用于完成配電綜合終端的數(shù)據(jù)采樣，所述數(shù)據(jù)采樣通過DSP處理器核的中斷完成。
6.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述交流量采樣板件用于完成一次設(shè)備交流量的采集和處理以及交流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入，并將處理后的數(shù)據(jù)量打包上送到所述雙核數(shù)據(jù)處理板件中的DSP處理器核。
7.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述遙信量采集板件完成一次設(shè)備的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集和處理、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)字量數(shù)據(jù)的接入和處理；并把處理后的開關(guān)量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)打包上送到所述雙核數(shù)據(jù)處理板件。
8.如權(quán)利要求2、6和7中任一項所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述一次設(shè)備包括變壓器、電容型設(shè)備、避雷器和斷路器；所述變壓器或為電抗器；所述斷路器或為氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備GIS。
9.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控量出口板件接受所述雙核數(shù)據(jù)處理板件的命令。
10.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)監(jiān)測IED接口板件完成基于直流量接口的狀態(tài)監(jiān)測IED接入。
專利摘要本實用新型涉及一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的終端融合系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括配電綜合終端；配電綜合終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件、狀態(tài)監(jiān)測傳感器接口板件和配電綜合終端總線；雙核數(shù)據(jù)處理板件、交流量采樣板件、遙信量采集板件、遙控量出口板件和狀態(tài)檢測傳感器接口板件分別通過總線接口與配電綜合終端總線連接。運用本實用新型實現(xiàn)的智能配電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架簡化，配電終端數(shù)量減少，提高配電網(wǎng)運行的可靠性和效率，提高供電質(zhì)量，降低勞動強度，為供電系統(tǒng)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號H02J13/00GK202906574SQ20122045598
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者蔡月明, 丁孝華, 侯佳佳, 楊永標, 梁偉, 張黎明, 時燕新 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司