CN102882274A - 一种应用于配电网的终端融合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于配电网的终端融合系统，该系统包括配电综合终端；配电综合终端包括双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件、状态监测传感器接口板件和配电综合终端总线；双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别通过总线接口与配电综合终端总线连接；双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别插在配电综合终端的总线板上。运用本发明实现的智能配电网，网络构架简化，配电终端数量减少，提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，为供电系统带来可观的经济效益和社会效益。

Description

一种应用于配电网的终端融合系统

技术领域

本发明涉及电力供配电技术领域，具体涉及一种应用于配电网的终端融合系统。

背景技术

智能配电网直接面向用户，其是保证供电可靠性与电能质量、提高电网运行效率和创新服务的关键环节，是坚强智能电网的重要工作内容之一。

电力行业标准DL/T721-2000《配电网自动化系统远方终端》对配电网自动化系统远方终端的定义为：配电网自动化系统远方终端是用于配电网配电回路的各种配电远方终端、配电变压器远方终端以及中压监控单元（配电自动化及管理系统子站）等设备的统称。采用通信通道，完成数据采集和远方控制等功能。该标准提及配电远方终端和配电变压器远方终端这里统称为配网自动化终端。

智能配电网建设现状中，由配网自动化终端和配电网管理子站和配电网管理主站构成的智能型配电自动化是实现智能配电网的基础，对配电网进行监控，并其能够及时检测出已发生或正在发生的故障并进行相应的纠正性操作，从而实现自愈与不间断供电。这在中国坚强智能电网示范工程“中新天津生态城智能电网综合示范工程”中得到应用。

Q/GDW-10-J393-2009《电能质量在线监测装置技术规范》对电能质量在线监测终端的定义为通过引入电流、电压信号，在线测量电能质量相关数据的装置。电能质量在线监测终端功能要求满足GB/T 19862-2005《电能质量监测设备通用要求》。

无功功率补偿控制终端，可与各型号电容配套使用，实现配网无功功率自动及被动补偿，对提高配网电能质量、降低线路损失具有重要意义。无功功率补偿控制终端的功能满足DL/T597-1996《低压无功功率控制器订货技术条件》和JB/T 9663-1999《低压无功功率自动补偿控制器》的要求。

智能配电网建设现状中，由电能质量在线监测终端、无功功率补偿控制终端、通信控制器和电能质量管理服务器构成电能质量监测和控制系统，可以提升电网管理水平、供电安全可靠性和电能质量。配电网的电能质量系统独立于配网自动化系统。这在中国坚强智能电网示范工程“中新天津生态城智能电网综合示范工程”中得到应用。

状态监测终端以配电网一次设备为监测对象，接入各类传感器。终端将各类传感器的在线监测数据进行汇总处理，进行本地预警和诊断，并通过通信通道将状态监测数据上送到在线监测系统服务器。

智能配电网建设现状中，由在线监测传感器、在线监测终端和在线监测系统服务器构成配电网状态在线监测系统。在线监测终端和线监测系统服务器的通信借助于配网自动化系统通信网络。这在中国坚强智能电网示范工程“中新天津生态城智能电网综合示范工程”中得到应用。

围绕智能电网建设的总体需求，解决智能电网示范工程建设中遇到的问题，863课题“智能配用电园区技术集成研发”对智能配用电领域设备和技术的综合集成进行了研究。课题中一个关键技术就是研究智能配电终端与配电状态监测装置、无功补偿装置、电能质量监测装置的功能融合与集成技术。该关键技术主要针对智能配电网建设过程中终端类型和数量众多的问题，研究终端功能融合的方法，实现配电网运行数据、设备状态数据、电能质量数据等综合采集，从而简化智能配电网系统构架，减少配电网终端数量。

目前，在智能配电网的实施实践中，智能配电网的配电自动化统、电能质量监测控制系统、状态监测系统是相对独立的系统。

现有的智能配电网中，配电自动化系统一般由配电自动化主站、配电自动化子站、配电自动化终端及相关通信信道构成，实现中低压配电网运行监控。电能质量监测控制系统一般由电能质量监控主站、电能质量监测终端、无功补偿控制终端及相关通信信道构成。电能质量监测控制系统的通信信道有时可和配电自动化系统通信信道合并。配电网状态在线监测系统中一般由在线监测传感器、在线监测终端、在线监测系统服务器及相关通信信道构成。配电网状态在线监测系统信息通道一般采用配电自动化系统通信信道。

以上构成的智能配电网建设过程中存在终端类型和数量众多的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明涉及一种应用于配电网的终端融合系统，运用本发明实现的智能配电网，网络构架简化，配电终端数量减少，提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，为供电系统带来可观的经济效益和社会效益。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种应用于配电网的终端融合系统，其改进之处在于，所述系统包括配电综合终端；所述配电综合终端包括双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件、状态监测传感器接口板件和配电综合终端总线；

所述双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别通过总线接口与配电综合终端总线连接；

所述双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别插在配电综合终端的总线板上。

其中，所述系统包括状态监测服务器、电能质量管理服务器、通信网、配网主站、状态监测IED和一次设备；

所述配电综合终端采集所述一次设备的运行数据和电能质量数据；所述状态监测IED的状态监测数据上送给配电综合终端；所述配电综合终端将一次设备的运行数据和电能质量数据以及状态监测IED的状态监测数据上送给配网主站；所述配网主站通过通信网将状态监测数据转发到状态监测服务器；所述配网主站通过通信网将运行数据和电能质量数据上送给电能质量管理服务器；

所述配电综合终端接收配网主站产生或转发的控制命令。

其中，所述电能质量数据包含稳态电能质量数据和暂态电能质量数据。

其中，所述双核数据处理板件包括双核数据处理器，用于完成配电网监测数据和逻辑关系的实时处理，同时完成统一人机界面、统一上位通信和IED通信接入。

其中，所述双核数据处理器包括ARM处理器核和DSP处理器核；所述ARM处理器核和DSP处理器核之间进行数据交互。

其中，所述双核数据处理器采用OMAPL138芯片。

其中，所述ARM处理器核采用的操作系统为Linux操作系统；所述ARM处理器核包括：

守护任务模块：用于对运行进程进行实时监测，对不能正常运行的进程进行重启和报警；

人机界面任务模块：用于完成电能自动化、电能质量监控和治理、状态监测功能的设置、显示的人机交互；

主站通信任务模块：基于融合的通信规约，在同一接口中实现与配网主站之间配电自动化、电能质量监控与治理、状态设备监测通信数报文的交互；

IED通信任务模块：用于完成与基于通信的状态监测IED的接口处理；

数据搬移任务模块：用于完成DSP处理器核采样数据和计算数据的整理和存储，完成电能质量数据记录、电能质量事故和配电自动化事件前后的波形记录；

分析处理任务模块：用于完成DSP处理器核计算数据的分析判断，完成电能质量事故告警、状态检测事故告警和配电自动化事故告警；

内部数据交互任务模块：用于完成双核数据处理器中ARM处理器核和DSP处理器核的数据交互。

其中，所述主站通信任务模块通信方式的是基于融合的通信规约，所述通信规约采用IEC60870-5-104规约为基础的扩展104规约作为配电综合终端与配网主站通讯规约。

其中，所述通讯规约的下行报文采用IEC 60870-5-104下行报文，所述配电综合终端无功控制下行遥控号和配电综合终端配电自动化遥控号统一配置；

所述通讯规约的上行报文通过扩展和细化IEC 60870-5-104报文中的应用服务数据单元定义来实现数据的上传；104规约的应用服务数据单元由数据单元标识符和至少一个的信息对象组成。

其中，所述DSP处理器核用于完成配电综合终端的数据采样，所述数据采样通过DSP处理器核的中断完成；每周波实现256次采样；每次采样，判断是否是4倍次采样：如果是4倍次采样，则对所有的交流量进行采样；如果不是4倍次采样，对与电能质量相关的交流量进行采样。

其中，所述交流量包括与电能质量相关的交流量和与电能质量无关的交流量。

其中，所述与电能质量相关的交流量采用基于256点采样的FFT改进算法计算；所述与电能质量相关的交流量包括配电网一次设备的电压偏差，频率偏差，电压不平衡度、电流不平衡度、电压序分量、电流序分量、谐波幅值、谐波含有率、间谐波幅值、间谐波含有率、电压波动和闪变、电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和频率。

其中，所述与电能质量无关的交流量采用基于32点采样的FFT算法计算；所述与电能质量无关的交流量包括配电网一次设备的电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和频率。

其中，所述交流量采样板件用于完成一次设备交流量的采集和处理以及交流量接口的状态监测IED接入，并将处理后的数据量打包上送到所述双核数据处理板件中的DSP处理器核。

其中，所述遥信量采集板件完成一次设备的开关量数据采集和处理、状态监测数字量数据的接入和处理；并把处理后的开关量数据和数字量数据打包上送到所述双核数据处理板件。

其中，所述一次设备包括变压器、电容型设备、避雷器和断路器；所述变压器或为电抗器；所述断路器或为气体绝缘金属封闭开关设备GIS。

其中，所述遥控量出口板件接受双核数据处理板件的命令，完成配电综合终端的配网自动化控制出口、电能质量事件的报警信号输出、投切无功补偿设备的控制输出。

其中，所述状态监测IED接口板件用于完成基于直流量接口的状态监测IED接入。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供的应用于配电网的终端融合系统，将智能配电网的二次设备即配电自动化终端、电能质量监测终端、无功补偿控制终端、一次状态在线监测终端等设备统一考虑，实现一体化设计，实现智能配电综合终端，这将使系统整体结构更紧凑、配电综合终端实施体积更小；简化配电综合终端二次接线，节省控制和信号电缆；减少安装调试工作量、通讯设备投入，提高系统性价比；装置外部通讯的减少，也能使得通信更安全可靠；从而在提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，缩短停电时间和减少停电面积等方面，为供电系统带来可观的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明提供的应用于配电网的终端融合系统总体结构图；

图2是未实现融合的配电网终端系统总体结构图；

图3是本发明提供的智能配电综合终端的硬件结构图；

图4是未实现融合的智能配电终端的硬件结构图；

图5是本发明提供的智能配电综合终端的功能实施结构图；

图6是本发明提供的应用服务数据单元（ASDU）的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

未实现融合的配电网终端系统总体结构图如图2所示，现有智能配电网实施方案中，配网自动化终端采集配电一次设备的运行数据，上送到配网主站，同时接受配网主站的控制命令，对配电一次设备进行对应操作。状态在线监测终端收集整理一次设备在线状态监测IED（监测传感器）的测量信息，借助配网自动化的通信信道，上送到配网主站，配网主站经电力核心通信网将状态监测数据转发到状态监测服务器。电能质量监测终端采集配电一次设备的电能质量数据，上送到配网电能质量管理服务器。无功补偿控制终端接收电能质量管理服务器的指令，对无功补偿设备的投切进行控制。

本发明提供的应用于配电网的终端融合系统总体结构如图1所示，实现功能融合后，智能配电网中的配电终端类装置：配网自动化终端、状态在线监测终端、电能质量监测终端、无功补偿控制终端融合成智能配电综合终端。（1）智能配电综合终端对一次设备进行采样，整理出运行数据和电能质量数据，合并上送到配网主站。配网主站将其中电能质量数据经电力核心通信网发送到电能质量管理服务器。以上方法实现了功能融合后智能配电网的配网自动化监测和电能质量监测功能。（2）智能配电综合终端收集整理一次设备在线状态监测IED（监测传感器）的测量信息，上送到配网主站，配网主站经电力核心通信网将状态监测数据转发到状态监测服务器。以上方法实现了功能融合后智能配电网的配网状态在线监测功能。（3）智能配电综合终端接受配网主站产生或转发的控制命令，控制配电一次设备的动作或无功补偿设备的投切。以上方法实现了功能融合后智能配电网的配网自动化控制和无功补偿控制功能。

配电网的终端融合系统包括状态监测服务器、电能质量管理服务器、通信网、配网主站、配电综合终端、状态监测IED和一次设备；

配电综合终端和状态监测IED采集一次设备的运行数据和电能质量数据；状态监测IED的状态监测数据上送给配电综合终端；配电综合终端将一次设备的运行数据和电能质量数据以及状态监测IED的状态监测数据上送给配网主站；配网主站通过通信网将状态监测数据转发到状态监测服务器；配网主站通过通信网将运行数据和电能质量数据上送给电能质量管理服务器；配电综合终端接收配网主站产生或转发的控制命令。

为实现智能配电网中的配电终端类装置：配网自动化终端、状态在线监测终端、电能质量监测终端、无功补偿控制终端融合成智能配电综合终端，首先考虑终端装置的硬件融合。

未实现融合的智能配电终端的硬件结构如图4所示，各装置的硬件独立。配网自动化终端主要包括：数据处理模块是装置的核心模块，完成数据和逻辑的实时处理，同时完成和人机界面板件、远方上位机通信等功能；交流量采集模块完成一次设备（如线路）的交流量数据采集和处理，为装置完成配电网的运行监测提供基础；遥信模块完成一次设备（如开关）的开关量数据采集和处理，为装置完成配电网的运行监测提供基础；遥控模块完成装置配网自动化控制出口。状态在线监测终端主要包括：数据处理模块是装置的核心模块，完成数据的实时处理，同时完成和人机界面板件、远方上位机通信等功能；通信扩展模块完成基于通信接口的状态监测IED接入；直流采集模块完成基于直流量接口的状态监测IED接入；交流量采集完成基于交流量接口的状态监测IED接入。电能质量监测终端主要包括：数据处理模块是装置的核心模块，完成数据和逻辑的实时处理，同时完成和人机界面板件、远方上位机通信等功能；交流量采集模块完成一次设备（电能质量监测点）的交流量数据采集和处理，为装置完成配电网电能质量监测提供基础；遥控板件是装置电能质量事件的报警信号输出。无功补偿控制终端主要包括：数据处理模块是装置的核心模块，完成数据和逻辑的实时处理，同时完成和人机界面板件、远方上位机通信等功能；交流量采集模块完成一次设备（投切点）的交流量数据采集和处理，为装置完成无功投切提供动作依据；遥控板件是装置投切无功补偿设备的控制输出。

本发明提供的智能配电综合终端的硬件结构如图3所示，配电综合终端包括双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件、状态监测传感器接口板件和配电综合终端总线；双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别通过总线接口与配电综合终端总线连接；双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别插在配电综合终端的总线板上。

智能配电综合终端硬件平台中，双核数据处理板件是智能配电综合终端的核心，完成数据和逻辑的实时处理，同时完成统一人机界面、统一远方上位机通信、IED通信接入等功能。双核数据处理模块CPU使用TI（德州仪器）的OMAPL138芯片。OMAPL138芯片是TI推出的高速低功耗的双核处理器，内含一个450MHz的ARM926EJ-S核及一个450MHz的DSPC674x核。两个CPU各司其职，ARM处理器核运行操作系统，主要完成板件上的所有通讯相关的任务（包括网口、串口、打印等）及录波、记录的存取等非实时工作。DSP处理器核则主要完成模拟量的采样、计算，开入的读取，逻辑的判断，出口控制等实时任务。双核数据处理模块IED通信接入实现基于通信接口的状态监测IED接入功能。

交流量采样板件完成一次设备的交流量数据采集和处理、基于交流量接口的状态监测IED接入等，为配电网运行监测、电能质量数据监测、状态监测和无功投切的功能实现提供模拟量数据基础。交流量采样板件处理后的数据量打包上送到双核数据处理板件。

遥信量采集板件完成一次设备（如开关）的开关量数据采集和处理、状态检测数字量数据的接入和处理，为配网运行监测和状态检测提供数字量数据基础。遥信量采集板件处理后的数据量打包上送到双核数据处理板件。

遥控量出口板件接受双核数据处理板件的命令实现智能配电网控制出口，完成智能配电配网自动化控制出口、电能质量事件的报警信号输出、投切无功补偿设备的控制输出等功能。状态监测IED接口板件实现直流采集功能，完成基于直流量接口的状态监测IED接入。

基于智能配电网内部总线实现的智能配电综合终端硬件可根据现场要求灵活配置。通过不同类型板件的组合，可实现单功能的配电终端，也可实现功能融合的智能配电综合终端。

为实现智能配电网中的配电终端类装置：配网自动化终端、状态在线监测终端、电能质量监测终端、无功补偿控制终端融合成智能配电综合终端，还需考虑智能配电综合终端的软件融合。

本发明提供的智能配电综合终端的功能实施结构如图5所示，框图中实现软件融合功能的主要方法有：

1）基于OMAP双核硬件平台，智能配电综合终端将融合后的功能实现程序按功能的不同分别在双核处理器不同的处理器核中实现。其中，管理类功能在ARM926EJ-S核实现，如通信、数据存储、人机界面等；运算及处理类功能在DSPC674x核实现，如数据采样、算法实现、逻辑判断及出口实现等。双核之间采用双核处理器内部数据交换机制交互数据。双核采用统一启动机制，即智能配电网系统启动后，先执行程序的装载和双核硬件公用部分统一初始化，然后程序分为双核分别运行。

2）DSP侧采样程序的融合：

在常规配电终端装置中，配电自动化终端对交流量的测量一般采用每周波32点采样；基于交流测量的状态监测一般采用每周波32点采样；无功补偿装置的交流量采集一般采用每周波32点采样；电能质量监测装置的交流量采集一般采用每周波256点采样。

在智能配电综合终端中，将需采集的交流量分为两类：一类是与电能质量相关的交流量，包块电能质量监测采集交流量、电能质量监测和其它功能实现共同采集的交流量；另一类是与电能质量无关的交流量。

智能配电综合终端中，数据采样由DSP侧通过中断完成，每周波实现256次采样。每次采样，采样程序首先判断是否是4倍次采样，如果是4倍次采样，采样程序对所有交流量进行采样；如果不是4倍次采样，采样程序仅对与电能质量相关的交流量进行采样。采样完成的数据根据两个大类组成两个数据集，为算法的实现提供数据基础。

3）DSP侧数据处理程序的融合：

在智能配电综合终端中，DSP侧每周波采样完成后，进行一次数据计算。数据计算方法根据交流量测量对象的不同而不同。

与电能质量相关的交流量，数据计算采用基于256点采样的FFT改进算法计算电能质量相关数据量：配电网一次设备的电压偏差，频率偏差，电压、电流不平衡度，电压、电流序分量，谐波幅值、含有率，间谐波幅值、含有率，电压波动和闪变等。同时计算测量相关数据量：电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等。电能质量数据计算结果通过双核内部数据交换发送到ARM侧，ARM侧将电能质量计算数据进行记录、显示，并上送给电能质量管理服务器。测量数据计算结果通过双核内部数据交换发送到ARM侧，ARM侧将测量计算数据进行显示，并上送给配电自动化主站。同时，如果计算数据量参与配电自动化动作或无功控制动作判据，计算数据量被传递给相应逻辑判断程序。

与电能质量无关的交流量，数据计算采用基于32点采样的FFT算法，计算测量相关数据量：配电网一次设备的电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等。与配电自动化相关测量数据计算结果通过双核内部数据交换发送到ARM侧，ARM侧将测量计算数据进行显示，并上送给配电自动化主站；与状态检测相关交流测量数据，换算成对应状态检测数据量，通过双核内部数据交换发送到ARM侧，ARM侧将状态检测数据进行显示，并上送给在线监测系统服务器。同时，如果计算数据量参与配电自动化动作或无功控制动作判据，计算数据量被传递给相应逻辑判断程序。

4）ARM侧管理程序的融合：

ARM核基于LINUX操作系统构建了智能配电综合终端管理平台。装置启动后，在完成操作系统的加载和初始化等启动过程后，如图5所示的七个任务进程并行运行，完成智能配电综合终端显示、记录、通信等管理功能。

其中，内部数据交换任务完成双核结构中ARM处理器核和DSP处理器核的数据交互，其主要功能为获取DSP侧的采样数据和计算数据，按数据的功能不同分布传递给其它任务，同时接受通信任务或人际界面任务的控制命令并传递给DSP侧。分析处理任务对DSP完成的计算数据进行分析判断，完成电能质量事故告警、状态检测事故告警、配电自动化事故告警等功能。数据搬移任务对DSP完成的采样数据和计算数据进行整理和存储，完成电能质量数据记录、电能质量事故和配电自动化事件前后的波形记录等功能。

IED通信扩展任务完成与基于通信的状态检测IED的接口处理。主站通信接口，基于融合的通信规约，在同一接口中实现与主站之间配电自动化、电能质量监控与治理、状态检测等相关通信数报文的交互。人机界面完成电自动化、电能质量监控与治理、状态检测功能相关的设置、显示等人机交互功能。守护进程任务对其余进程进行实时监测，对不能正常运行的进程进行重启和报警等动作。

5）通信规约的融合：

为实现智能配电网中的配电终端类装置：配网自动化终端、状态在线监测终端、电能质量监测终端、无功补偿控制终端融合成智能配电综合终端，还需考虑终端装置通信规约的融合。

配网自动化终端与主站或者子站通信方式丰富多样。国内配网自动化终端大多使用RS485、以太网等通信方式。RS485通信采用IEC60870-101（以下简称101规约）或者IEC60870－103规约（以下简称103规约），以太网通信采用103规约或者IEC60870－104规约（以下简称104规约）。配电终端上行报文包括遥测、遥信，下行报文包括校时、遥控等。

现行电能质量监测装置和无功补偿控制装置使用串口RS485或者以太网通信上送监测数据。《Q/GDW-10-J393-2009电能质量在线监测装置技术规范》中规定指令格式参考了《DL/T667-1999远动设备及系统第5部分传输规约第103篇继电保护设备信息接口配套标准（IDTIEC 60870-5-103：1997）》，下行报文有校时、设备信息查询、设备状态查询等内容。上行报文有通用分类数据内容，电能质量信息使用FTP打包传送。

国内的一次设备在线监测装置大多数都采取串口RS485、以太网进行通信，采用103、104、DL/T 860等规约接入主站系统中，在线监测的一次设备信息具体数据内容包含在线监测设备产生的量测、状态、控制等信号量以及波形等文件，

实现功能融合后的智能配电综合终端上行报文包含配电运行信息、电能质量信息、在线监测信息等。下行报文包括手动校时、遥控命令等。为使智能配电综合终端具有兼容性和标准性，能接入现有配电自动化系统，将以上通信规约传送内容集成，形成统一的规约。选择IEC 60870-5-104规约为基础的扩展104规约作为智能配电综合终端与主站通讯规约。

下行报文依然采用IEC 60870-5-104下行报文，智能配电网无功控制下行遥控号和智能配电网配电自动化遥控号统一配置。

上行报文主要通过扩展和细化IEC 60870-5-104报文中的应用服务数据单元定义来实现各功能数据的上传。104规约的应用服务数据单元（ASDU）由数据单元标识符和一个或多个同类信息对象组成，具体结构如图6所示。其细化方法如下：

（1）配电自动化信息报文：

配电自动化上送信息包含模拟量和数字量，以不同方式上送报文。

将配电自动化模拟量数据按遥测量进行传送。配电自动化模拟量包括各相基波电压、基波电流、功率、频率等。响应主站召唤时，遥测ASDU类型标识为21，即不带品质描述的归一化测量值，传送原因为20，发送信息对象地址范围为4001H～5000H。

配电自动化数字量使用两种方式上送报文。第一种，数字量以全遥信方式与全遥测响应主站总召唤命令。ASDU类型标识为20，即带状态检出的成组单点信息，传送原因为6，发送信息对象地址范围为0001H～1000H。第二种，数字量变位以COS或者SOE的方式主动上送。COS的ASDU类型标识为1，传送原因为3，发送信息对象地址根据0001H～1000H范围设定。SOE的ASDU类型标识为30，传送原因为3，发送信息对象地址根据0001H～1000H范围设定，报文需要带时标。

（2）电能质量报文：

电能质量包含稳态电能质量数据和暂态电能质量数据。

稳态电能质量数据按配电自动化遥测量分组进行传送。稳态电能质量信息包括电压偏差，频率偏差，电压、电流不平衡度，电压、电流序分量，谐波幅值、含有率，间谐波幅值、含有率，电压波动和闪变等，将其信息对象地址设置为4101H～4200H，响应第9组召唤时，ASDU类型标识为21，可变结构限定词按发送遥测量数量确定，发送原因为29。

暂态数据触发的记录电压、电流波形数据按文件传输形式上送。例如将波形打包生成一个文件，文件中包含记录开始日期、监测线路序号、成对电压电流数据，每个文件包含若干节，按照召唤目录、选择文件、召唤文件、召唤节的方式进行文件传输。类型标识为122，传送原因为13。

（3）一次设备状态在线监测：

状态在线监测的一次设备包括变压器/电抗器、电容型设备、避雷器、断路器/GIS等，监测内容包含模拟量、状态量和波形数据。

监测所得的模拟量按遥测信息传送，在4001H～5000H范围内选择与配电自动化遥测量不同的信息对象地址，并对状态在线监测信息模拟量按组分类，以响应分组召唤。例如，将断路器SF6气体微水含量、SF6气体压力、分闸电流、合闸电流、分闸时间、合闸时间、储能电机电流设为第10组模拟量，其信息对象地址设为4051H～4057H。类型标识为21，可变结构限定词设为7，传送原因设为30，信息对象地址为4051H，上传报文，响应第10组召唤。

监测所得的状态量按遥信变位信息传送，类型标识为1，即COS单点信息。在0001H～1000H范围内选择与配电信息遥信量不同的信息对象地址。例如将变压器/GIS局放发生状态量其信息对象地址设为0500H，传送原因为3，将其作为COS报文主动上送。

监测所得的波形数据按文件传输型式上送。例如将所有波形打包生成一个目录，其中变压器/电抗器局部放电波形打包成一个或若干个二进制文件，其中一个文件包含若干节，节中包含波形的监测对象编号、模拟量、状态量等信息，按照召唤目录、选择文件、召唤文件、召唤节的方式进行文件传输。类型标识为122，传送原因为13。

本发明提供的一种应用于配电网的终端融合系统，克服现有配电终端功能分散的问题。基于本发明实现的配电综合终端，结合配电网监控终端、电能质量在线监测终端、无功补偿控制终端和状态监测终端的功能，其与配网主站连接，实现智能配电网的多项功能。基于此发明实现的智能配电网，网络构架简化，终端装置数量减少，提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量，降低劳动强度，为供电系统带来可观的经济效益和社会效益。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (18)

1.一种应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述系统包括配电综合终端；所述配电综合终端包括双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件、状态监测传感器接口板件和配电综合终端总线；

所述双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别通过总线接口与配电综合终端总线连接；

所述双核数据处理板件、交流量采样板件、遥信量采集板件、遥控量出口板件和状态检测传感器接口板件分别插在配电综合终端的总线板上。

2.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述系统包括状态监测服务器、电能质量管理服务器、通信网、配网主站、状态监测IED和一次设备；

所述配电综合终端采集所述一次设备的运行数据和电能质量数据；所述状态监测IED的状态监测数据上送给配电综合终端；所述配电综合终端将一次设备的运行数据和电能质量数据以及状态监测IED的状态监测数据上送给配网主站；所述配网主站通过通信网将状态监测数据转发到状态监测服务器；所述配网主站通过通信网将运行数据和电能质量数据上送给电能质量管理服务器；

所述配电综合终端接收配网主站产生或转发的控制命令。

3.如权利要求2所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述电能质量数据包含稳态电能质量数据和暂态电能质量数据。

4.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述双核数据处理板件包括双核数据处理器，用于完成配电网监测数据和逻辑关系的实时处理，同时完成统一人机界面、统一上位通信和IED通信接入。

5.如权利要求4所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述双核数据处理器包括ARM处理器核和DSP处理器核；所述ARM处理器核和DSP处理器核之间进行数据交互。

6.如权利要求4所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述双核数据处理器采用OMAPL138芯片。

7.如权利要求5所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述ARM处理器核采用的操作系统为Linux操作系统；所述ARM处理器核包括：

守护任务模块：用于对运行进程进行实时监测，对不能正常运行的进程进行重启和报警；

人机界面任务模块：用于完成电能自动化、电能质量监控和治理、状态监测功能的设置、显示的人机交互；

主站通信任务模块：基于融合的通信规约，在同一接口中实现与配网主站之间配电自动化、电能质量监控与治理、状态设备监测通信数报文的交互；

IED通信任务模块：用于完成与基于通信的状态监测IED的接口处理；

数据搬移任务模块：用于完成DSP处理器核采样数据和计算数据的整理和存储，完成电能质量数据记录、电能质量事故和配电自动化事件前后的波形记录；

分析处理任务模块：用于完成DSP处理器核计算数据的分析判断，完成电能质量事故告警、状态检测事故告警和配电自动化事故告警；

内部数据交互任务模块：用于完成双核数据处理器中ARM处理器核和DSP处理器核的数据交互。

8.如权利要求7所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述主站通信任务模块通信方式的是基于融合的通信规约，所述通信规约采用IEC 60870-5-104规约为基础的扩展104规约作为配电综合终端与配网主站通讯规约。

9.如权利要求8所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述通讯规约的下行报文采用IEC 60870-5-104下行报文，所述配电综合终端无功控制下行遥控号和配电综合终端配电自动化遥控号统一配置；

所述通讯规约的上行报文通过扩展和细化IEC 60870-5-104报文中的应用服务数据单元定义来实现数据的上传；104规约的应用服务数据单元由数据单元标识符和至少一个的信息对象组成。

10.如权利要求5所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述DSP处理器核用于完成配电综合终端的数据采样，所述数据采样通过DSP处理器核的中断完成；每周波实现256次采样；每次采样，判断是否是4倍次采样：如果是4倍次采样，则对所有的交流量进行采样；如果不是4倍次采样，对与电能质量相关的交流量进行采样。

11.如权利要求10所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述交流量包括与电能质量相关的交流量和与电能质量无关的交流量。

12.如权利要求11所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述与电能质量相关的交流量采用基于256点采样的FFT改进算法计算；所述与电能质量相关的交流量包括配电网一次设备的电压偏差，频率偏差，电压不平衡度、电流不平衡度、电压序分量、电流序分量、谐波幅值、谐波含有率、间谐波幅值、间谐波含有率、电压波动和闪变、电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和频率。

13.如权利要求11所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述与电能质量无关的交流量采用基于32点采样的FFT算法计算；所述与电能质量无关的交流量包括配电网一次设备的电压基波有效值、电流基波有效值、相角、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和频率。

14.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述交流量采样板件用于完成一次设备交流量的采集和处理以及交流量接口的状态监测IED接入，并将处理后的数据量打包上送到所述双核数据处理板件中的DSP处理器核。

15.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述遥信量采集板件完成一次设备的开关量数据采集和处理、状态监测数字量数据的接入和处理；并把处理后的开关量数据和数字量数据打包上送到所述双核数据处理板件。

16.如权利要求14-15中任一项所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述一次设备包括变压器、电容型设备、避雷器和断路器；所述变压器或为电抗器；所述断路器或为气体绝缘金属封闭开关设备GIS。

17.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述遥控量出口板件接受双核数据处理板件的命令，完成配电综合终端的配网自动化控制出口、电能质量事件的报警信号输出、投切无功补偿设备的控制输出。

18.如权利要求1所述的应用于配电网的终端融合系统，其特征在于，所述状态监测IED接口板件用于完成基于直流量接口的状态监测IED接入。

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