CN102227047A - 智能农网400v综合配电柜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能农网400V综合配电柜系统，它包括本地调度中心和位于各配电站的智能配电柜；所述智能配电柜与本地调度中心通过因特网相连接；所述智能配电柜包括具有四个腔室的柜体和分别位于各腔室内的功能模块组成；所述四个腔室分别为继电保护及配电室，无功补偿室、电量计量室和中心控制室；在所述继电保护及配电室的2个柜门处分别安装有第一、第二防窃电行程开关，在所述无功补偿室和电量计量室的柜门处分别安装有第三、第四防窃电行程开关。本发明的有益效果是能够实现农电配网全面自动化、大大提高了智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能农网400V综合配电柜系统。
背景技术
2009年以来，国家电网公司启动了“智能电网”的发展计划，规划的智能电网包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的‘智能’技术特征。400V配电网是电力系统中最后一个直接面向用户供电的环节，用户能否得到安全可靠、经济优质的电能，配电网的建设水平起到极为重要的作用。
在我国广大的农村地区，配网的综合自动化水平普遍较低，电网功率因数低，电能质量较差。各个厂家也生产制造了大量的产品，提出了很多技术解决对策，但这些产品和技术往往只是针对农网运行的某一方面（如保护、无功补偿、电能计量等等）。要构建完整的配电管理系统，需要采用不同厂家的不同产品和技术，造成部分设备电气部件的重复投资。此外，不同厂家的硬件彼此之间没有联系，孤立运行；配电运行也没有实现统一的软件管理平台，安全管理、设备管理、售电量及线损管理等由供电公司不同部门分别实施，无法适应国家电网公司“智能电网”发展战略对配电网的新要求，构建软硬件无缝集成的统一400V配电运行平台是亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现农电配网全面自动化、大大提高智能化水平的智能农网400V综合配电柜系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：
本发明包括本地调度中心和位于各配电站的智能配电柜；所述本地调度中心包括数据中心服务器和1个以上的配电运行员终端，所述配电运行员终端通过本地调度中心的局域网与所述数据中心服务器相连接；
所述智能配电柜通过因特网与所述局域网相连通；所述智能配电柜包括具有四个腔室的柜体和分别位于各腔室内的功能模块组成；所述四个腔室分别为继电保护及配电室，无功补偿室、电量计量室和中心控制室；在所述继电保护及配电室的2个柜门处分别安装有第一、第二防窃电行程开关，在所述无功补偿室和电量计量室的柜门处分别安装有第三、第四防窃电行程开关；
所述功能模块分别为装在继电保护及配电室内的继电保护模块和第一、第二分闸器，装在无功补偿室内的低压无功补偿装置和电容器组， 装在电量计量室内的三相电能表和A相、B相、C相电流互感器，装在中心控制室内的单板机和GPRS调制解调器；所述继电保护模块、低压无功补偿装置、三相电能表和GPRS调制解调器分别通过RS485接口与单板机相连接；所述第一至第四防窃电行程开关串联后接在单板机的口线上。
本发明的有益效果如下：
与传统的JP柜配电系统相比，本系统有如下优点：
（1）位于柜体内的各功能模块通过与中心控制室内的单板机通信连接成一个有机整体，可减少硬件方面的重复投资，并且具备通过移动网络接入因特网的能力，实现了与本地调度中心的互联，改变了当前农网配电柜孤立运行的现状。
（2）智能配电柜地理散布很广，基于移动网络的互联管理比其它方式（如光纤接入）有更好的性价比，商用手机移动网络接入方式也便于本系统的实施，可大大降低本系统的硬件构建成本。
（3）本地调度中心的数据中心服务器上配备的配电管理软件综合考虑了供电公司对于400V配电管理的各种需求，从整体上解决了配电管理问题，可减少软件的重复投资；操作界面友好、简单，客户端无需设置，可降低培训、维护成本。
总体来说，本系统能实现农电配网全面自动化，可大大提升智能化水平。
附图说明
图1为本发明的网络拓扑图；
图2为智能配电柜的结构示意图；
图3为智能配电柜的单板机的控制软件流程图；
图4为数据中心服务器端通信软件流程图。
在图1—2中，1柜体、2继电保护及配电室、3第一防窃电行程开关、4继电保护模块、5第二防窃电行程开关、6第一分闸器、7第二分闸器、8第一出线、9第二出线、10无功补偿室、11、电容器组、12低压无功补偿装置、13第三防窃电行程开关、14 GPRS天线、15三相电能表、16电量计量室、17第四防窃电行程开关、18入线、19 A相电流互感器、20 B相电流互感器、21 C相电流互感器、22中心控制室、23 GPRS调制解调器、24单板机、25智能控制柜、26 INTERNET（因特网）、27局域网、28配电运行员终端、29数据中心服务器、30本地调度中心。
具体实施方式
由图1—4所述的实施例可知，它包括本地调度中心30和位于各配电站的智能配电柜25；所述本地调度中心30包括数据中心服务器29和1个以上的配电运行员终端28，所述配电运行员终端28通过本地调度中心30的局域网27与所述数据中心服务器29相连接；
所述智能配电柜25通过因特网26与所述局域网27相连通；所述智能配电柜25包括具有四个腔室的柜体1和分别位于各腔室内的功能模块组成；所述四个腔室分别为继电保护及配电室2，无功补偿室10、电量计量室16和中心控制室22；在所述继电保护及配电室2的2个柜门处分别安装有第一、第二防窃电行程开关3、5，在所述无功补偿室10和电量计量室16的柜门处分别安装有第三、第四防窃电行程开关13、17；
所述功能模块分别为装在继电保护及配电室2内的继电保护模块4和第一、第二分闸器6、7，装在无功补偿室10内的低压无功补偿装置12和电容器组11， 装在电量计量室16内的三相电能表15和A相、B相、C相电流互感器19、20、21，装在中心控制室22内的单板机24和GPRS调制解调器23；所述继电保护模块4、低压无功补偿装置12、三相电能表15和GPRS调制解调器23分别通过RS485接口与单板机24相连接；所述第一至第四防窃电行程开关3、5、13、17串联后接在单板机24的口线上。
在本实施例中，各功能模块的型号如下：
三相电能表：DSSD311三相电子式多功能电能表，继电保护模块：QL11剩余电流动作断路器，低压无功补偿装置：GFW-X低压无功补偿装置，单板机：SBC6300ARM板，GPRS调制解调器：ZSD3110 GPRS调制解调器。
本实施例各部分的作用如下：
1、智能配电柜中各功能模块的功能：
（1）三相电能表：
可对电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量进行测量，监测缺相、过电压等报警状态，并与单板机通信，传输各种电量及报警信息。
（2）低压无功补偿装置：
无功补偿模块通过无触点开关智能控制电容器组的投切，在过零点完成投切，防止浪涌电流对配网的冲击，实现对功率因数的精确控制，防止农电配网出现低功率因数和低电压。
本模块通过RS485与单板机通信，传输功率因数、三相不平衡度等电量信息。
（3）继电保护模块：
继电保护模块实现过电流保护、漏电保护等基本继电保护功能，并在发生保护时进行报警。
模块通过RS485与单板机通信，传输继电保护报警信息，并可实现远程分合闸。
（4）防窃电功能：
防窃电有二种方法进行监测。
第一种是根据所测的历史数据定期进行数据的对比分析，如出现与同期历史数据有较大差异，进行告警提示。
第二种由智能配电柜腔室门的非法打开启动主断路器跳闸来防止窃电。可由后台操作人员根据实际运行情况来设置非法开门是否启动主断路器跳闸。
在智能配电柜的四个柜门处放置四个防窃电行程开关（附图2中2、5、13、17，串行连接后接入单板机的口线上，在非检修状态下柜门被打开，单板机检测到所述防窃电行程开关的状态，发出窃电报警。
（5）GPRS调制解调器：
GPRS调制解调器通过RS232串行口与单板机相连，GPRS调制解调器被设置为与具有固定IP地址的服务器（位于本地调度中心的数据中心服务器）进行通信，使用TCP协议传输数据，服务器端口为65000。
（6）单板机：
单板机对下与各功能模块通过RS485通信，获取各种电量、报警信息，对上与本地调度中心通信，将数据上传至数据中心服务器，并接受来自本地调度中心的远程命令。
单板机硬件指标及LINUX操作系统配置信息如下：
硬件特性：
处理单元：
Atmel AT91SAM9G20 工业级处理器
CPU工作频率：400MHz 基于ARM926EJ-STM 内核
32K 字节数据缓存，32K字节指令缓存，写缓冲器
内置内存管理单元
2Kbit EEPROM 64MB SDRAM 128MB NandFlash
4MB NorFlash
实时时钟RTC，带后备可充电电池，具有断电保持功能
Watchdog 看门狗控制器
单板机监控软件运行于LINUX操作系统上，采用C语言编写，软件流程图见附件图3。
2、通信网络拓扑结构：
智能配电柜内配置移动网络调制解调器，设置为与本地调度中心具有固定IP地址的数据中心服务器通信，采用TCP协议，服务器端口号为65000，通过这种方式，智能配电柜接入INTERNET并与本地调度中心的数据中心服务器实现互联；数据中心服务器端通信管理程序在65000端口监听，等待来自智能JP柜的TCP连接，接收来自智能配电柜的电量及报警信息，然后向智能配电柜发送远程分合闸等命令。
网络拓扑图见附图1。
3、服务器端软件：
在本地调度中心，采用WINDOWS2003SERVER 作为数据中心服务器。 应用程序采用三层结构： 通信层（底层），数据库层（中间层），用户界面层（顶层）。自移动网络传入的配电网数据从底层流向顶层；用户命令自顶层流向底层然后通过移动网络传往智能配电柜。
底层程序基于ACTIVE X控件，以透明的方式管理来自智能配电柜的TCP连接。底层通信程序的流程图见附图4.
中间数据库层作为顶层和底层之间的桥梁，实时及历史数据存放在这里。
顶层基于.NET网站，提供配电管理的用户界面，实现实时数据监控、历史数据查询、远控、远程抄表等功能。
所有管理工作可通过浏览器进行，可在电脑、PDA乃至智能手机上进行操作，且客户端无需设置。
本系统具有如下特点：
a) 本系统是一种综合的农网自动化装置，可满足如下农网运行的主要需求：电力计量；远程抄表；无功补偿；电力设施防盗；线路、变压器工作状态监控；继电保护；防窃电等。
b) 本系统符合国网公司“智能电网”发展战略的要求，具有信息化、自动化、互动化的‘智能’技术特征。采用模块化结构，计量、保护、无功补偿等基本功能高度集成，低成本，高性能，体积小，外观美观。采用智能嵌入式技术，本系统的可靠性大大提高，使配网更加智能，运行更加安全，提供统一友好的用户操作界面，具备可靠的与县调的通信接口，能够完全满足并提升农网400Ｖ的综合自动化，将产生良好的经济效益和社会效益。
Claims (1)
1.一种智能农网400V综合配电柜系统，其特征在于包括本地调度中心（30）和位于各配电站的智能配电柜（25）；所述本地调度中心（30）包括数据中心服务器（29）和1个以上的配电运行员终端（28），所述配电运行员终端（28）通过本地调度中心（30）的局域网（27）与所述数据中心服务器（29）相连接；
所述智能配电柜（25）通过因特网（26）与所述局域网（27）相连通；所述智能配电柜（25）包括具有四个腔室的柜体（1）和分别位于各腔室内的功能模块组成；所述四个腔室分别为继电保护及配电室（2），无功补偿室（10）、电量计量室（16）和中心控制室（22）；在所述继电保护及配电室（2）的2个柜门处分别安装有第一、第二防窃电行程开关（3、5），在所述无功补偿室（10）和电量计量室（16）的柜门处分别安装有第三、第四防窃电行程开关（13、17）；
所述功能模块分别为装在继电保护及配电室（2）内的继电保护模块（4）和第一、第二分闸器（6、7），装在无功补偿室（10）内的低压无功补偿装置（12）和电容器组（11）， 装在电量计量室（16）内的三相电能表（15）和A相、B相、C相电流互感器（19、20、21），装在中心控制室（22）内的单板机（24）和GPRS调制解调器（23）；所述继电保护模块（4）、低压无功补偿装置（12）、三相电能表（15）和GPRS调制解调器（23）分别通过RS485接口与单板机（24）相连接；所述第一至第四防窃电行程开关（3、5、13、17）串联后接在单板机（24）的口线上。
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