CN102487217A - 配电线路自动化远方终端 - Google Patents

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吕强
陈菊明
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Abstract

本发明公开了一种配电线路自动化远方终端,其包括电子互感器:耦接于配电线路,用于检测配电线路的运行参数和状态;控制器:耦接于所述电子互感器,用于计算、分析、存储配电线路运行参数;通信模块:耦接于所述控制器,用于配电线路自动化远方终端及其与后台管理中心之间的数据交互;电源模块:连接于所述控制器或者同时连接于所述控制器和通信模块,用于向所述控制器或同时向所述控制器和通信模块提供工作电源。本发明可以明显提高配电自动化水平,增加配电线路的安全性和可靠性。

Description

配电线路自动化远方终端
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电力线路检测及控制装置,尤其涉及一种配电线路自动化远方终端(Line Terminal Unit,简称LTU),属于配电自动化技术领域。
背景技术
[0002] 在电力网络中,配网是供电的载体,其稳定性和安全性直接关系着供电安全,具有重要的经济价值和社会意义,同时配电自动化也是智能电网的重要组成部分。
[0003] 配电自动化通常而言就是在配网实现遥测、遥信、遥控和遥调。架空线路数据的实时采集和架空线路故障定位是目前困扰配电自动化实现的两个重要原因。建立数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition 系统,也即配网 SCADA 系统),以全面掌握配网线路的运行参数和状态,是实现配电自动化的基础。依据配网SCADA 系统才可以实现配网的负荷预测、状态估计、故障隔离、网络重构等高级应用。目前配电架空线路的运行参数是通过变电站内馈线开关和线路上安装的带有智能控制器的柱上开关来获得,但是由于柱上开关数量有限,而且架空线路分支较多,主干线路也较长,因此后台管理中心难以无法实时准确全面的掌握线路数据。架空线路故障定位则更加影响着配网的安全运行,并且配网线路是最容易发生故障的系统之一,快速定位故障位置以指导线路工区及时抢修和恢复供电将是实现配网自动化所必须解决的问题之一。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种LTU,以解决现有技术难以及时全面准确采集配电线路运行数据和状态以及难以准确定位配电线路故障的问题。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明提供的LTU包括电子互感器:耦接于配电线路,用于检测配电线路的运行参数和状态;控制器:耦接于所述电子互感器,用于计算、分析、存储所述互感器检测的配电线路运行参数;通信模块:耦接于所述控制器,用于配电线路自动化远方终端及其与后台管理中心之间的数据交互;电源模块:连接于所述控制器或者同时连接于所述控制器和通信模块,用于向所述控制器或同时向所述控制器和通信模块提供工作电源。
[0006] 本发明提供的LTU可以通过电子互感器实时、准确、全面的采集线路的电流、电压、功率、谐波等数据,检测线路的相间短路、过电流、单相接地、过压、欠压、缺相、断电等故障或者异常状态,并通过通信模块及时上传线路数据以及本发明的状态信息至后台管理中心,便于后台管理中心对配电线路的管理,可见本发明可以明显提高配电自动化水平,增加配电线路的安全性、稳定性和可靠性。
[0007] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,所述电源模块包括直接提供直流工作电源的直流不间断电源和自取电模块。
[0008] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,所述直流不间断电源为阀控铅酸蓄电池,并与所述自取电模块连接以接受所述自取电模块的充电。[0009] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,所述自取电模块为变压器。
[0010] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,还包括柱上开关,连接于所述控制器和配电线路,用于根据所述控制器的指令控制配电线路的断开和导通。
[0011] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,还包括存储模块,连接于所述控制器, 用于扩展所述控制器的存储容量。
[0012] 根据上述配电线路自动化远方终端的一种优选实施方式,其中,还包括输入/输出模块,连接于所述控制器,用于输入操作指令及输出该配电线路自动化远方终端的状态参数、所述控制器处理或存储的数据。
[0013] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,所述输入/输出模块为显示屏和键盘, 或者为触摸屏。
[0014] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,还包括报警模块,耦接于所述控制器, 用于当发生配电线路故障或该配电线路自动化远方终端发生故障时接收所述控制器的指令并发出报警信号。
[0015] 根据上述LTU的一种优选实施方式,其中,所述通信模块包括光纤通信模块和 GPRS通信模块。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本发明优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0018] 下面将结合本发明的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0019] 为了解决现有技术难以准确全面的采集配电线路数据以及难以准确判断故障位置的问题,本发明提供一种配电线路自动化远方终端。
[0020] 图1示意性的示出了本发明优选实施例的拓扑结构及其应用方式,需要提前说明的是,“耦接”包括但不限于“物理连接”,例如图1所示的控制器2和通信模块8之间可以通过线缆连接,也可以通过光电耦合或电磁耦合的方式“连接”。如图1所示,本发明的配电线路自动化远方终端优选实施例1包括控制器2、电子互感器5、电源模块7和通信模块8。 其中电子互感器5耦接于配电线路11,用于检测配电线路11的运行参数和状态。控制器2 耦接于电子互感器5和通信模块8,主要用于计算、分析、存储配电线路运行参数,还用于接收并执行通信模块8传送的指令以及控制电子互感器5、通信模块8、电源模块7以及其他可以改进本优选实施例LTU的功能模块的运行时序。通信模块8用于本优选实施例及其与后台管理中心13之间的数据交互,通信模块8是通过通信网络12和后台管理中心13之间建立联系通道,其还可以通过该通信网络12与其他远方终端进行通信。电源模块7同时连接于控制器2和通信模块8,用于为二者提供工作电源。由于控制器2的输出端口具有一定的电压电平,因此在其他实施例中,电源模块可以不与通信模块连接,而是由控制器的输出端口直接向通信模块提供工作电源。
[0021] 在本优选实施例中,电子互感器5是采集配电架空线路三相电压和电流的一次设备,其用以同时采集配电线路11的电压电流。与电磁互感器相比,电子互感器在本优选实施例中具有测量范围广、应用方式灵活、体积小、能耗低、用途多样等优点。控制器2为本优选实施例LTU的中央处理器,其不但可以接收模拟量输入,还可以接收开关量输入,其负责实现数据测量、故障判断、信息上传、存储、远程控制等功能。利用电子互感器5实时测量配电线路11的三相电流、电压、零序电压和零序电流等,控制器2通过内部计算,得到线路的有功功率、无功功率、功率因数、谐波分量等参数。其中直接对架空线路零序电流和零序电压的测量是通过电子互感器5 二次输出三相合成方式得到的。控制器2的芯片可以为 DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)、单片机、FPGA (Field-Programmable Gate Array, 3¾ JgjnJISfM Π )> ASIC (Application Specific Integrated Circuit, 专用集成电路)等,尤其以32位DSP为佳,并且优选采用嵌入式实时操作系统,这样可以更好的保证操作的实时性和多任务处理。通信模块8是联系本优选实施例LTU和后台管理中心13的通道,可以采取但不限于光纤通信和GPRS通信两种模式,例如本优选实施例的通信模块8包括光纤通信模块和GPRS (General Packet Radio krvice,通用分组无线服务)通信模块(图中未示出)以通过光纤网络和/或GSMOilcAal System for Mobile Communications,全球移动通信系统)网络与后台管理中心13进行数据交互。
[0022] 为了提高电源模块7的供电可靠性,本优选实施例的电源模块7包括直接提供直流工作电源的直流不间断电源和自取电模块。其中直流不间断电源优选为可循环充放电电池,自取电模块可以为太阳能电池板、小型风力发电机或者利用配电线路的磁场进行自取电的线圈、利用配电线路的电场进行自取电的电容、直接连接至配电线路进行自取电的变压器等。本优选实施例的电源模块7的直流不间断电源为阀控铅酸蓄电池71及其自取电模块为变压器72,阀控铅酸蓄电池71和变压器72互连,这样可以使变压器72直接或通过电源模块7的整流电路等间接向阀控铅酸蓄电池71充电,以补充停电期间阀控铅酸蓄电池 71耗损的电能。变压器72可以为一单相变压器,其输入为两相线路的线电压,如图1所示, 变压器72直接连接于配电线路11,若在10KV系统中,输入为10KV,输出为220V/110V交流电源,然后再经由设置于电源模块7中的整流电路、滤波电路等向控制器2和通信模块8提供工作电源,其可以向下面所述的柱上开关6提供操作电源。免维护的阀控铅酸蓄电池71 可以在线路停电的情况下,为控制器2、通信模块8等提供工作电源,保证本优选实施例LTU 可以连续工作,并且在本优选实施例中,电子互感器5和变压器72都连接于柱上开关6之前,这样可以保证在柱上开关6断开之后,变压器72仍然可以从配电电路11取得电能。电源模块7 (也可以设定控制器2对电池进行控制)可以根据阀控铅酸蓄电池71的充放电曲线对其进行活化控制、保护切除、均充/浮充控制等,最大限度地使阀控铅酸蓄电池71工作在最佳状态,合理地控制其充放电深度。
[0023] 在现有的配电线路中,部分线路已经设有柱上开关,本发明可以与配电线路已经安装的柱上开关进行配合,后台管理中心13可以通过本发明远程控制柱上开关的分合,通过设定控制器2的参数,本发明可以控制两台或多台柱上开关。当确定了故障精确范围后, 通过遥控柱上开关,把故障区段隔离出来,恢复其他无故障区段的供电,如此可以显著提高经济效益和社会效益。对于尚未设置柱上开关的配电架空线路,同时为了增加本优选实施例LTU的集成优势,本优选实施例LTU还可以包括柱上开关6,其连接于控制器2以及配电线路11之间,用于根据由控制器2直接发送的指令控制配电线路11的断开和导通。也即, 本优选实施例具有继电器输出功能和开关量输入功能,控制柱上开关的分闸和合闸、检测开关的状态,并上传开关状态信息。
[0024] 本优选实施例LTU的控制器2具有完整的数据检测及存储功能,例如可以检测和存储配电线路整点的运行参数、S0E(SeqUence Of Event,事件顺序)、参数越限数据、开关状态变位、系统真实遥信信息、故障发生、系统运行状态信息,还可以存储告警、装置上电、 装置掉电、装置复位、信号复位、遥控操作、修改定值、装置自检错误、故障电流大小及发生时刻、遥控发生的时刻,状态及类型、遥信变位的时间及状态等信息,并且可以通过通信模块8将该类信息发送至后台管理中心13以利于后台管理中心13判断和决策。上述各类信息可以保存在控制器2的非易失性存储单元内,以保证掉电保持并支持远程查询历史数据,便于后台管理中心13分析。为了扩展本优选实施例LTU的存储容量,本优选实施例LTU 中设有连接于控制器2的存储模块4,存储模块4可以为但不限于一非易失性存储器,例如 SD卡,还可以是扩展插槽或接口。
[0025] 本优选实施例LTU还包括连接于控制器2的输入/输出模块9,用于输入操作指令及输出本优选实施例LTU的状态参数、控制器2处理或存储的数据等,例如支持现场修改参数、操作柱上开关6、查询SOE等操作。输入/输出模块9可以为但不限于显示屏和键盘,或者触摸屏。
[0026] 为了直观的确定故障发生位置,本优选实施例LTU还包括报警模块3,其耦接于控制器3,当配电线路11发生故障或本优选实施例LTU发生故障时,除了控制器2将故障信息通过通信模块8上传至后台管理中心13,该报警模块3还可以执行控制器2的指令并发出报警信号,进行就地报警,便于管理人员查找故障位置。
[0027] 本优选实施例LTU还可以包括一时钟(图中未示出),以通过通信模块8接受后台管理中心13的遥控对时,保证数据的时钟同步。
[0028] 综上所述,本发明可以实现架空线路遥测、遥信、遥控和遥调。例如:实时采集线路的电流、电压、功率、谐波等数据,采集的数据可以秒为时间单位及时上传,为配电自动化提供数据支持;准确检测线路发生的故障情况,包括相间短路、过电流、单相接地、过压、欠压、 缺相、断电等故障或者异常状态,并实现故障精确定位,为提高供电可靠性提供技术支持; 可以与柱上开关进行配合,后台管理中心可以远程控制柱上开关的分合,当确定故障精确范围后,通过遥控柱上开关,把故障区段隔离出来,恢复其他无故障区段的供电;架空线路所带负载变动大,线路改造频繁,线路的输送功率和供电方向经常变动,因此判断故障的数值需要随之改动,这些改动都可以通过本发明由后台管理中心远程改变,使用灵活。总之, 本发明不但可以提高配电自动化水平,而且可以增加配电的安全性、稳定性和可靠性。
[0029] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1. 一种配电线路自动化远方终端,其特征在于,包括:电子互感器:耦接于配电线路,用于检测配电线路的运行参数和状态;控制器:耦接于所述电子互感器,用于计算、分析、存储配电线路运行参数;通信模块:耦接于所述控制器,用于配电线路自动化远方终端及其与后台管理中心之间的数据交互;电源模块:连接于所述控制器或者同时连接于所述控制器和通信模块,用于向所述控制器或同时向所述控制器和通信模块提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,所述电源模块包括直接提供直流工作电源的直流不间断电源和自取电模块。
3.根据权利要求2所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,所述直流不间断电源为阀控铅酸蓄电池,并与所述自取电模块连接以接受所述自取电模块的充电。
4.根据权利要求2或3所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,所述自取电模块为变压器。
5.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,还包括柱上开关,连接于所述控制器和配电线路,用于根据所述控制器的指令控制配电线路的断开和导通。
6.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,还包括存储模块,连接于所述控制器,用于扩展所述控制器的存储容量。
7.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,还包括输入/输出模块,连接于所述控制器,用于输入操作指令及输出该配电线路自动化远方终端的状态参数、 所述控制器处理或存储的数据。
8.根据权利要求7所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,所述输入/输出模块为显示屏和键盘,或者为触摸屏。
9.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,还包括报警模块,耦接于所述控制器,用于当发生配电线路故障或该配电自动化远方终端发生故障时接收所述控制器的指令并发出报警信号。
10.根据权利要求1所述的配电线路自动化远方终端,其特征在于,所述通信模块包括光纤通信模块和GPRS通信模块。
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