CN106357004A - 一种农配网分布式馈线自动化监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农配网分布式馈线自动化监控装置，包含配电主站以及分别与其通过无线通讯网络连接的多个配电子站，所述每个配电网子站均设有一个FTU终端，以及与FTU终端一一对应连接的调控装置，所述FTU终端包含微控制器模块、数据接收模块、电压检测模块、电流检测模块、模数转换电路、放大电路、开关状态检测模块、故障检测模块、通信模块、电源管理器模块和供电模块；本发明对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能，在电力行业有着广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能质量监控系统，尤其涉及一种农配网分布式馈线自动化监控装置，属于智能监控领域。
背景技术
随着科学技术和国民经济的快速发展，大量各类不平衡、非线性用电设备导致的电能质量问题引起人们的广泛关注，配网的电能质量的优劣直接影响着千家万户的电力的安全可靠地供应。通过实现对配网的电能质量的监测，对其电能质量问题进行实时监测和掌控，对于全网电能质量的监管和改善均具有重要的实用价值。
配网自动化是电力系统现代化的必然趋势，也是国家能源局未来重点关注的行动计划。在电力行业中RTU、DTU、FTU、TTU等设备是配网自动化系统中的开关监控装置，适用于城市、农村、企业配电网的自动化工程，完成环网柜、柱上开关的监视和保护以及通信等自动化功能，配合配电子站、主站实现配电线路的正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电，在电力行业有着广泛的应用。
目前新能源、智能电网的研究已经提高到国家战略层面上。要实现智能化配电网，我国目前还存在很多技术问题需要解决。随着配电网不断发展，网络日趋庞大且复杂， 传统配电网保护已很难保证选择性和快速性。在负荷密集区10KV变电站供电距离一般只有3—5km，由分段断路器分成3-5段。在这样短的线路上，采用传统的过流、过压、距离等阶段式保护，整定配合越来越困难。线路上任何一点故障，变电站出口断路器都可能无选择性跳闸，造成全线路停电。由于变电站出口断路器无选择性跳闸，经常扩大停电范围，导致配电网运行可靠性降低。
提高供电可靠性和改善电能质量，最根本的一点就是要提高配电网的故障处理速度。而一般基于集中监控处理模式的FA,需要首先将所有FTU处的故障信息收集上来，再由主站进行集中判断和处理。当配电网通信系统出现故障或者控制中心故障时，不可避免地会导致整个控制系统瘫痪，失去故障隔离、恢复供电功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种农配网分布式馈线自动化监控装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种农配网分布式馈线自动化监控装置，包含配电主站以及分别与其通过无线通讯网络连接的多个配电子站，所述每个配电网子站均设有一个FTU终端，以及与FTU终端一一对应连接的调控装置，所述FTU终端包含微控制器模块、数据接收模块、电压检测模块、电流检测模块、模数转换电路、放大电路、开关状态检测模块、故障检测模块、通信模块、电源管理器模块和供电模块；所述电压检测模块、电流检测模块分别依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模块，所述数据接收模块、开关状态检测模块、故障检测模块和通信模块分别与微控制器模块连接，所述微控制器模块通过电源管理器连接供电模块；所述配电主站还包含主控制器模块以及分别与其连接的显示模块、报警模块、数据存储模块、时钟模块和数据传输模块；
所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端；
所述电源管理器模块包含取样电路模块、V/F变换模块、MCU控制器、键盘输入模块、伺服电机、环形自耦变换器、稳压输出模块，所述取样电路模块通过V/F变换模块连接MCU控制器，所述键盘输入模块与MCU控制器连接，所述MCU控制器依次通过伺服电机、环形自耦变换器连接稳压输出模块。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，故障检测模块检测的参数包含馈线相间故障的参数和馈线接地故障的参数。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，所述通信模块和数据传输模块均为无线通信网络。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，所述电压检测模块采用芯片型号为HVD100的电压检测模块。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，所述电流检测模块采用芯片型号为KLARI-MOD SC的电流检测模块。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，所述微控制器模块和主控制器模块的的芯片型号均为STM32。
作为本发明一种农配网分布式馈线自动化监控装置的进一步优选方案，所述时钟模块的芯片型号为DS1302。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明设计合理、成本低、操作简单、布网灵活且方便；
2.本发明具有远程分布式监控、故障检测等功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能，在电力行业有着广泛的应用；
3.本发明还设有报警系统，在电网参数不正常或者出现故障时，及时分析出故障所在的配电子站的位置，进而能够紧急控制电网并通知工作人员，使得工作人员能第一时间发现并解决故障，保障了电网的安全稳定运行，一些家用电器会受到电网参数异常的影响，缩短使用寿命，严重时会引发火灾等安全事故，及时断开电网有助于延长电器使用寿命，降低火灾等安全事故的发生率。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明FTU终端的结构框图；
图3是本发明配电主站的控制原理框图；
图4是本发明FTU终端的放大电路电路图；
图5是本发明FTU终端的电源管理器模块结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种农配网分布式馈线自动化监控装置，包含配电主站以及分别与其通过无线通讯网络连接的多个配电子站，所述每个配电网子站均设有一个FTU终端，以及与FTU终端一一对应连接的调控装置；
如图2所示，所述FTU终端包含微控制器模块、数据接收模块、电压检测模块、电流检测模块、模数转换电路、放大电路、开关状态检测模块、故障检测模块、通信模块、电源管理器模块和供电模块；所述电压检测模块、电流检测模块分别依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模块，所述数据接收模块、开关状态检测模块、故障检测模块和通信模块分别与微控制器模块连接，所述微控制器模块通过电源管理器连接供电模块；
所述数据接收模块用于接收配电网主站的控制指令，所述电压检测模块用于检测配电网馈线电压参数，所述电流检测模块用于检测配电网馈线电流参数，所述开关状态检测模块用于检测配电网馈线的开关状态，所述故障检测模块用于检测配电网馈线的相间故障、接地故障以及故障时的参数，所述通信模块用于将检测的配电网馈线参数上传至配电网主站，所述调控装置用于配电主站下发的指令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
如图3所示，所述配电主站还包含主控制器模块以及分别与其连接的显示模块、报警模块、数据存储模块、时钟模块和数据传输模块。所述数据传输模块用于与多个配电子站进行数据传输及通信，所述数据存储模块用于存储FTU终端提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数，所述时钟模块用于实时记录数据存储模块存储的时间；当接收到配电网故障则通过主控制器模块控制报警模块发出警报，同时通过显示模块实时显示是哪个配电子站出现故障；主控制器模块根据FTU终端采集的数据参数控制调控装置执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
如图4所示，所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端；
如图5所示，所述电源管理器模块包含取样电路模块、V/F变换模块、MCU控制器、键盘输入模块、伺服电机、环形自耦变换器、稳压输出模块，所述取样电路模块通过V/F变换模块连接MCU控制器，所述键盘输入模块与MCU控制器连接，所述MCU控制器依次通过伺服电机、环形自耦变换器连接稳压输出模块。
所述数据接收模块用于接收配电网主站的控制指令，所述电压检测模块用于检测配电网馈线电压参数，所述电流检测模块用于检测配电网馈线电流参数，所述开关状态检测模块用于检测配电网馈线的开关状态，所述故障检测模块用于检测配电网馈线的相间故障、接地故障以及故障时的参数，所述通信模块用于将检测的配电网馈线参数上传至配电网主站，所述调控装置用于配电主站下发的指令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
在电力行业中RTU、DTU、FTU、TTU等设备是配网自动化系统中的开关监控装置，适用于城市、农村、企业配电网的自动化工程，完成环网柜、柱上开关的监视和保护以及通信等自动化功能，配合配电子站、配电主站实现配电线路的正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电，在电力行业有着广泛的应用；
本发明还设有报警系统，在电网参数不正常或者出现故障时，及时分析出故障所在的配电子站的位置，进而能够紧急控制电网并通知工作人员，使得工作人员能第一时间发现并解决故障，保障了电网的安全稳定运行，一些家用电器会受到电网参数异常的影响，缩短使用寿命，严重时会引发火灾等安全事故，及时断开电网有助于延长电器使用寿命，降低火灾等安全事故的发生率。
整个系统能够智能化运作，无需人员值守，能够全面，无间断的对电网馈线进行监测，能够及时发现故障，改变了在电能质量管理上始终处于被动地位这一局面，提高了电网系统的服务质量。
FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备。它可以与远方的配电主站通信，将配电设备的运行数据发送到配电主站，还可以接受配电主站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。馈线终端装置简称FTU，具有遥控、遥信，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数，并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：包含配电主站以及分别与其通过无线通讯网络连接的多个配电子站，所述每个配电网子站均设有一个FTU终端，以及与FTU终端一一对应连接的调控装置，所述FTU终端包含微控制器模块、数据接收模块、电压检测模块、电流检测模块、模数转换电路、放大电路、开关状态检测模块、故障检测模块、通信模块、电源管理器模块和供电模块；所述电压检测模块、电流检测模块分别依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模块，所述数据接收模块、开关状态检测模块、故障检测模块和通信模块分别与微控制器模块连接，所述微控制器模块通过电源管理器连接供电模块；所述配电主站还包含主控制器模块以及分别与其连接的显示模块、报警模块、数据存储模块、时钟模块和数据传输模块；
所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端；
所述电源管理器模块包含取样电路模块、V/F变换模块、MCU控制器、键盘输入模块、伺服电机、环形自耦变换器、稳压输出模块，所述取样电路模块通过V/F变换模块连接MCU控制器，所述键盘输入模块与MCU控制器连接，所述MCU控制器依次通过伺服电机、环形自耦变换器连接稳压输出模块。
2.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述故障检测模块检测的参数包含馈线相间故障的参数和馈线接地故障的参数。
3.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述通信模块和数据传输模块均为无线通信网络。
4.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述电压检测模块采用芯片型号为HVD100的电压检测模块。
5.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述电流检测模块采用芯片型号为KLARI-MOD SC的电流检测模块。
6.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述微控制器模块和主控制器模块的的芯片型号均为STM32。
7.根据权利要求1所述的一种农配网分布式馈线自动化监控装置，其特征在于：所述时钟模块的芯片型号为DS1302。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Jinming Inventor after: Guo Maoran Inventor after: Zhang Shoulin Inventor after: Xu Keqiang Inventor after: Wang Wanjun Inventor after: Hui Jinlong Inventor after: Zhao Yizhi Inventor after: Sun Jianlian Inventor before: Ma Chunsheng Inventor before: Wang Chaoming |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170124 Address after: 233000 East Road, Bengbu, Anhui, No. 3850 Applicant after: State's net Anhui Province Power Co., Ltd. Bengbu Power Supply Co.,Ltd Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 210000 Jiangsu Province, Yuhuatai District, software Avenue, blue chip Valley A, building 3, floor, floor, building 106 Applicant before: Nanjing Soft Core Technology Co., Ltd. |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170125 |