CN106787214A - 一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法，该装置包括：CPU模块、总线板、电源模块、数个插槽及与插槽相连接的开入量采集模块、开出量输出模块和模拟量采集模块；模拟量采集模块包括数个由模拟量输入单元、互感器和AD采集电路组成的模拟量通路；开入量采集模块包括数个由开入量输入单元和开入量光电隔离器组成的开入量输入通路；开出量输出模块包括数个开出量输出通路；开出量输出通路包括开出量输出单元、继电器和开出量光电隔离器；CPU模块包括总线控制器和CPU处理器。本发明提供的装置，其配置可灵活增减，使得装置容量扩展容易，并可对发生故障的线路进行检测、定位和隔离，减少区域停电面积，增加输电线路的运行可靠性。

Description

一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法

技术领域

本发明涉及配电自动化技术领域，特别涉及一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法。

背景技术

配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，当配电网发生故障时，迅速查出故障区段，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了对用户的停电时间，减少了停电面积，提高供电的可靠性。在配电网正常运行时，通过监视配电网运行工况，优化配电网运行方式，使配电网的潜力得以最大限度地利用并有效的降低线损；根据配电网电压合理控制无功负荷和电压水平，改善供电质量，降低线路损耗，达到经济运行的目的，合理控制用电负荷，从而提高设备利用率。因此，在电力配电网中，用于故障检测、定位、隔离的配电自动化装置被广泛应用。

目前，现有的配电自动化装置采用总线译码的方法去扫描信号，其实现过程是电源模件为其它模件和外部其它装置提供电源，各模件采集到的信号通过总线板传送到CPU模件，CPU模件通过自身的通信口将监测的结果上传到主站等后台电脑上，同时后台电脑也可以通过CPU模件下发命令驱动开入开出模件中继电器分合外部开关。

但是，现有的配电自动化装置不能完全避免外部干扰源对装置内各个模件的影响，特别是对CPU模件的干扰影响；且该装置内配置的各模件容量有限、比较固定，各模件的位置无法互换，只能通过人为观察实物后在后台软件上现场进行配置，不能实现“即插即用”的配置逻辑；又由于该装置不具有返校功能，使得各模件插入装置后是否可靠无法确定，因此，上述缺陷导致现有的配电自动化装置无法实现更大容量的扩展。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法，以解决现有的配电自动化装置无法实现更大容量的扩展的问题。

第一方面，根据本发明的实施例，提供了一种配置可灵活增减的配电自动化装置，包括：电源模块、开入量采集模块、开出量输出模块、CPU模块、模拟量采集模块、总线板和数个插槽，其中，

所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块分别通过插槽与所述配电自动化装置相连接；

所述模拟量采集模块包括数个模拟量通路；

所述模拟量通路包括模拟量输入单元、互感器和AD采集电路；

所述模拟量输入单元的输出端与所述互感器的输入端相连接；

所述互感器的输出端与所述AD采集电路的输入端相连接；

所述AD采集电路通过所述总线板与所述CPU模块相连接；

所述模拟量采集模块用于采集间隔线路的电压信号和电流信号；

所述开入量采集模块包括数个开入量输入通路；

所述开入量输入通路包括开入量输入单元和开入量光电隔离器；

所述开入量输入单元的输出端与所述开入量光电隔离器的输入端相连接；

所述开入量光电隔离器的输出端通过所述总线板与所述CPU模块的输入端相连接；

所述开入量采集模块用于监测间隔线路上开关的开关信号；

所述开出量输出模块包括数个开出量输出通路；

所述开出量输出通路包括开出量输出单元、继电器和开出量光电隔离器；

所述开出量输出单元的输入端与所述继电器的输出端相连接；

所述继电器的输入端与所述开出量光电隔离器的输出端相连接；

所述开出量光电隔离器的输入端通过所述总线板与所述CPU模块的输出端相连接；

所述开出量输出模块用于发送控制信号，控制所述开关的开闸和合闸；

所述CPU模块包括总线控制器和与所述总线控制器相连接的CPU处理器；

所述总线控制器的输入端通过所述总线板分别与所述AD采集电路的输出端和所述开入量光电隔离器的输出端相连接；

所述总线控制器的输出端通过所述总线板分别与所述AD采集电路的输入端和所述开出量光电隔离器的输入端相连接；

所述总线控制器用于隔离所述CPU处理器与外部信号的联系，并扩展所述CPU处理器的信号输入与输出；

所述电源模块通过所述总线板与所述CPU模块相连接。

优选地，所述模拟量通路还包括：设置于所述互感器和所述AD采集电路之间的模拟量滤波电路，所述模拟量滤波电路的输入端与所述互感器的输出端相连接，所述模拟量滤波电路的输出端与所述AD采集电路的输入端相连接。

优选地，所述开入量输入通路还包括：设置于所述开入量开入单元和所述开入量光电隔离器之间的保护电路和开入量滤波电路，所述保护电路的输入端与所述开入量输入单元的输出端相连接，所述保护电路的输出端与所述开入量滤波电路的输入端相连接，所述开入量滤波电路的输出端与所述开入量光电隔离器的输入端相连接。

优选地，所述开出量输出通路还包括：设置于所述继电器和所述开出量光电隔离器之间的驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述开出量光电隔离器的输出端相连接，所述驱动电路的输出端与所述继电器的输入端相连接。

优选地，所述装置还包括：显示模块，所述显示模块通过所述总线板与所述CPU模块相连接。

第二方面，根据本发明实施例，提供了一种配置可灵活增减的配电自动化装置的实现方法，包括以下步骤：

在所述配电自动化装置内配置相应数量的模拟量采集模块、开入量采集模块和开出量输出模块；

分别获取所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的配置信息；

根据所述配置信息，由CPU处理器分别配置所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的相应功能；

根据所述CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块实时采集间隔线路上的模拟量信号，所述开入量采集模块实时监测间隔线路上的开关信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号；所述开关信号包括开关的分位信号、合位信号和未储能位信号；

对所述模拟量信号和所述开关信号进行数据处理，根据所述数据处理的结果，判断是否发生故障，如果发生故障，则判断故障类型，由所述CPU处理器根据所述故障类型发出控制信号；

所述开出量输出模块根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路；

将发生所述故障的状态信息上传至主站，主站综合相应区域的多个配电自动化装置的上传信息，进行整体逻辑判断和整理；其中，所述故障的状态信息包括所述间隔线路上的电压信号、电流信号和故障类型。

优选地，所述分别获取模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的配置信息的过程之后，还包括：

将所述获取的配置信息进行存储。

优选地，所述根据CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块实时采集间隔线路上的电压信号和电流信号的过程，具体包括以下步骤：

根据所述CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块接收相应的控制指令；

所述控制指令由模拟量输入单元输入至相应的模拟量通路内；

对所述控制指令进行整流处理，并将所述整流处理后的控制指令输入滤波电路中；

对所述整流处理后的控制指令进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

根据所述具有特定频率的信号，AD采集电路实时采集所述间隔线路上的模拟量信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号。

优选地，所述根据CPU处理器配置的功能，所述开入量采集模块实时监测间隔线路上的开关信号的过程，具体包括以下步骤：

所述根据CPU处理器配置的功能，所述开入量采集模块接收相应的控制指令；

所述控制指令由开入量输入单元输入至相应的开入量输入通路内；

对所述控制指令进行稳定保护后，输入滤波电路中，进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

根据所述具有特定频率的信号，控制光电隔离器将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并实时监测间隔线路上的开关信号；其中，所述开关信号包括开关的分闸信号、合闸信号和未储能位信号。

优选地，所述开出量输出模块根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路的过程，具体包括以下步骤：

所述开出量输出模块接收来自所述CPU处理器的控制信号；

所述控制信号传输至光电隔离器，将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并将所述控制信号传输至驱动电路；

所述驱动电路将所述控制信号驱动至继电器，所述继电器接收到所述控制信号，发出驱动指令；

开出量输出单元接收到所述驱动指令后，控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种配置可灵活增减的配电自动化装置及实现方法，所述装置包括：数个插槽及通过所述插槽相连接的电源模块、开入量采集模块、开出量输出模块、CPU模块、模拟量采集模块和总线板；模拟量采集模块包括数个模拟量通路；模拟量通路包括模拟量输入单元、互感器和AD采集电路；开入量采集模块包括数个开入量输入通路；开入量输入通路包括开入量输入单元和开入量光电隔离器；开出量输出模块包括数个开出量输出通路；开出量输出通路包括开出量输出单元、继电器和开出量光电隔离器；CPU模块包括总线控制器和CPU处理器。本发明提供的装置，用于实时监测间隔线路是否出现故障的情况，该装置中的模拟量采集模块、开入量采集模块以及开出量输出模块均由多个相应通路组成，每一个通路分别监测一条线路，每一模块内的通路的数量可根据实际情况相应增减，且同一模块内的通路的位置可互换，使用方便，并可相应扩展该装置的容量；开入量采集模块和开出量输出模块内分别设有光电隔离器，可实现隔离外部信号对内部信号以及CPU模块的干扰影响的作用；该装置的插槽具有返校功能，可确保各模块插入相应插槽后稳定运行。因此，本发明实施例提供的装置及实现方法，该装置的配置可根据实际使用情况相应灵活增减，使得装置容量扩展容易，并可获得较大容量的扩展，当其对间隔线路进行实时故障监测时，通过对多条配电网线路的信号采集和线路开关控制，对发生故障的线路进行检测、定位和隔离，减少区域停电面积，增加输电线路的运行可靠性。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的原理框图；

图2为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的模拟量采集模块的工作流程框图；

图3为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的开入量采集模块的工作流程框图；

图4为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的开出量输出模块的工作流程框图；

图5为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的总线控制器的原理框图；

图6为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置监测环网柜时的结构框图；

图7为本发明实施例示出的配置可灵活增减的配电自动化装置的实现方法的流程图。

附图说明：

其中，1-CPU模块，11-CPU处理器，12-总线控制器，2-总线板，3-模拟量采集模块，31-模拟量输入单元，32-互感器，33-模拟量滤波电路，34-AD采集电路，4-开入量采集模块，41-开入量输入单元，42-保护电路，43-开入量滤波电路，44-开入量光电隔离器，5-开出量输出模块，51-开出量输出单元，52-继电器，53-驱动电路，54-开出量光电隔离器，6-电源模块，7-显示模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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做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。

请参阅图1，第一方面，根据本发明实施例提供的一种配置可灵活增减的配电自动化装置，包括：电源模块6、开入量采集模块4、开出量输出模块5、CPU模块1、模拟量采集模块3、总线板2和数个插槽，其中，

本发明实施例提供的配电自动化装置应用于配电网，具体为开闭所、配电室、环网柜、箱式变电站等配电设备配套的站所装置和馈线装置，用来监测上述装置的配电线路中是否发生故障情况，通过对多条配电网线路的信号采集和线路开关控制，对发生故障的线路进行检测、定位和隔离，减少区域停电面积，增加输电线路的运行可靠性。

具体地，图1为本发明实施例提供的装置的原理框图，图1中的模块1、模块2、模块3……模块N，可相对应插入模拟量采集模块3、开入量采集模块4和开出量输出模块5，而模拟量采集模块3、开入量采集模块4和开出量输出模块5的具体插入数量可根据工作现场的实际情况而定。

所述模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5分别通过插槽与所述配电自动化装置相连接；本发明实施例提供的插槽具有返校功能，每个模块相应地插入对应的插槽内，启动返校功能，可清楚地了解该装置运行的可靠性。

如图2所示，所述模拟量采集模块3包括数个模拟量通路；所述模拟量通路包括模拟量输入单元31、互感器32、模拟量滤波电路33和AD采集电路34；

所述模拟量输入单元31的输出端与所述互感器32的输入端相连接；所述互感器32的输出端与所述模拟量滤波电路33的输入端相连接；所述模拟量滤波电路33的输出端与所述AD采集电路34的输入端相连接；所述AD采集电路34的输出端通过所述总线板2与所述CPU模块1相连接；

所述模拟量采集模块3实现对外部输入模拟量的采集功能，用于采集配电网中间隔线路的电压信号和电流信号；

互感器32能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器32还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

模拟量滤波电路33常用于滤除整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

其中，模拟量采集模块3由多个模拟量通路组成，每路模拟量通路完成一路模拟量信号的输入、转化、滤波后进入AD采集电路34，最后AD采集电路34与CPU模块1上的总线控制器12进行通信，由CPU模块1完成信号采集处理，模拟量通路通过互感器32进行隔离。

本发明实施例提供的配电自动化装置由上位机控制，上位机实时发送控制指令，驱动该配电自动化装置内各模块的工作。模拟量采集模块3接收到控制指令后，由模拟量输入单元31将控制指令输入至相应的模拟量通路内，之后经互感器32，将控制指令自身的大电压和大电流转化成标准低电压或标准小电流，接着进入模拟量滤波电路33中，将由互感器32整流输出的电压中的纹波滤除，得到一个具有特定频率的信号，并将该信号传输至AD采集电路34中，控制AD采集电路34采集外部接入设备的每段间隔线路的模拟量信号。其中，该模拟量信号包括每段间隔线路上的线路电压和线路电流，最后将采集到的线路电压和线路电流通过总线板2输送至CPU模块1进行处理，判断出相应的故障类型。

与此同时，如图3所示，开入量采集模块4实时采集每段间隔线路上的开关的开、合闸状态。本实施例中开关可为断路器或复合开关等。

所述开入量采集模块4包括数个开入量输入通路；所述开入量输入通路包括开入量输入单元41、保护电路42、开入量滤波电路43和开入量光电隔离器44；

所述开入量输入单元41的输出端与所述保护电路42的输入端相连接；所述保护电路42的输出端与所述开入量滤波电路43的输入端相连接；所述开入量滤波电路43的输出端与所述开入量光电隔离器44的输入端相连接；所述开入量光电隔离器44的输出端通过所述总线板2与所述CPU模块1的输入端相连接；

所述开入量采集模块4用于实时监测间隔线路上开关的开闸和合闸的状态。

开入量光电隔离器44以光为媒介传输电信号，它对输入电信号和输出电信号有良好的隔离作用。由于光电隔离器具有输入与输出间相互隔离、电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。所以，光电隔离器在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在配电网数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高配电网工作的可靠性。

保护电路42用于保护信号传输时的稳定。开入量滤波电路43与模拟量采集模块3内的模拟量滤波电路33的功能及作用相同，此处不再赘述。

其中，开入量采集模块4由多个开入量输入通路组成，开入量输入信号经过保护电路42、滤波电路和光电隔离器后进入CPU模块1内的总线控制器12，由CPU模块1完成信号采集处理。

开入量采集模块4具体的监测过程为：开入量采集模块4接收到来自上位机发送的控制指令后，由开入量输入单元41将控制指令通过保护电路42输送至开入量滤波电路43，进行滤波处理以得到一个具有特定频率的信号，并将该信号传输至开入量光电隔离器44，在对间隔线路上开关的开关信号进行采集的同时，实现外部信号与该配电自动化装置内部系统的隔离，增加内部系统的稳定性。其中，开关信号包括断路器开关的分、合位、未储能位等信号，最后将上述开关信号通过总线板2传输至CPU模块1进行处理。

CPU模块1对来自模拟量采集模块3传输的线路电压和线路电流，以及来自开入量采集模块4传输开关的开关信号进行整理、分析以及一系列的计算处理后，判断出相应的故障类型，然后将判断结果通过CPU处理器11上传到上位机，上位机将综合相应区域的多个配电自动化装置的上传数据信息，再进行整体逻辑判断和整理。

所述CPU模块1包括总线控制器12和与所述总线控制器12相连接的CPU处理器11；所述总线控制器12的输入端通过所述总线板2与所述AD采集电路34的输出端和所述开入量光电隔离器44的输出端相连接；所述总线控制器12的输出端通过所述总线板2与所述AD采集电路34的输入端相连接；

所述总线控制器12用于隔离所述CPU处理器11与外部信号的联系，并扩展所述CPU处理器11的信号输入与输出；

其中，总线控制器12是一个可编程逻辑器件，其内部由大量的门电路组成。总线控制器12主要用来隔离CPU模块1与外部信号之间的直接联系，还可以扩展CPU模块1本身的信号输入和输出功能。

由于本发明实施例提供的总线控制器12具有控制和隔离输入信号和输出信号的能力，将该总线控制器12设置在CPU模块1内，总线控制器12通过通信接口进行通信连接，因此，使得CPU模块1也同样具有扩展外部全部输入信号和输出信号的功能，以及各模块与CPU处理器11之间物理上隔离的功能。

如图5所示，为总线控制器12的原理框图。总线控制器12作为一个可编程逻辑器件，会根据CPU处理器11发来的不同地址总线命令，将输入端的数据总线映射到输出端的不同端口，这样就可以既实现故障隔离又可以扩展很多信号，增强CPU处理器11的数据总线的输入和输出的功能，也减少外部干扰信号对CPU处理器11数据总线的冲击。

AD采集电路34与总线控制器12双向连接，使得二者之间可进行双向通信。AD采集电路34采集到的线路电压和线路电流通过通信接口传输到总线控制器12内，开入量采集模块4监测的断路器开关的开关信号也通过通信接口传输到总线控制器12内后，将上述数据信息共同传输至CPU处理器11，对数据信息进行处理，并发送控制信号至开出量输出模块5，控制断路器开关的相应开闸或合闸。

如图4所示，所述开出量输出模块5包括数个开出量输出通路；所述开出量输出通路包括开出量输出单元51、继电器52、驱动电路53和开出量光电隔离器54；

所述开出量光电隔离器54的输入端通过所述总线板2与所述CPU模块1的输出端相连接；所述开出量光电隔离器54的输出端与所述驱动电路53的输入端相连接；所述驱动电路53的输出端与所述继电器52的输入端相连接；所述继电器52的输出端与所述开出量输出单元51的输入端相连接；

所述开出量输出模块5用于发送控制信号，控制所述断路器开关的开闸和合闸；

继电器52是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在本实施例中，继电器52用来分合外部10kV线路上的断路器、复合开关等开关。

开出量输出模块5内的开出量光电隔离器54与开入量采集模块4内的开入量光电隔离器44的功能和作用相同，此处不再赘述。驱动电路53位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路，本实施例中，驱动电路53用于驱动继电器52的控制功能。

其中，开出量输出模块5由多个开出量输出通路组成，由CPU处理器11发送控制信号给总线控制器12，再由总线控制器12输出控制信号，并通过光电隔离器驱动继电器52的工作。

开出量输出模块5控制开关的具体过程为：根据判断出的故障类型，CPU处理器11通过总线控制器12发送控制信号，该控制信号通过总线板2传输至开出量光电隔离器54，该光电隔离器一方面隔离外部信号与系统内部的控制信号，防止外部信号干扰配电自动化装置的稳定运行，另一方面将控制信号稳定地通过驱动电路53以驱动继电器52的工作，继电器52接收到控制信号后，发出驱动指令并由开出量输出单元51输出，驱动间隔线路上开关的开闸或合闸，当某一间隔线路出现过流故障后，该配电自动化装置会在规定的时间内使线路上的开关处于跳闸状态，以切除故障线路，恢复配电网线路的供电，增加线路供电运行的可靠性。

优选地，所述配置可灵活增减的配电自动化装置还包括显示模块7和电源模块6，所述显示模块7和所述电源模块6分别通过所述总线板2与所述CPU模块1相连接。

其中，电源模块6用于为该配置可灵活增减的配电自动化装置提供所需的不同要求的电源。显示模块7上设有液晶屏、按键、灯等器件，可以实现对外部信号输入的显示和控制等功能。

实际应用时，如图6所示，以环网柜为例进行说明。环网柜是4间隔，根据环网柜的间隔线路的数量，将配电自动化装置配置为两个开入量采集模块4、一个开出量输出模块5和两个模拟量采集模块3，并将相应模块插入总线板2中。配电自动化装置组装完成后，运行维护软件，通过配电自动化装置的通信接口直接上召该装置的配置信息，而这些配置信息已经存储到铁电存储器中。根据存储的信息，CPU处理器11完成该装置的硬件及软件配置。

将该配电自动化装置装入到环网柜后，该装置就开始实时监测环网柜里相应间隔线路的运行情况，即由模拟量采集模块3实时采集相应间隔线路上的电压和电流，由开入量采集模块4实时监测短路其开关的分、合位等，以及环网柜其他信号。如果环网柜里的某一间隔线路出现过流故障，则该装置将会检测到的电压和电流变化以及开关的分、合位情况输送到CPU模块1中，由CPU处理器11对上述数据进行处理，判断相应间隔线路出现的过流故障的故障类型，并将最终判断结果由总线控制器12发送至开出量输出模块5，由开出量输出模块5控制断路器开关的分闸过程，使得该装置可以在规定时间内将相应线路上的开关处于跳闸状态，切除发生故障的线路，以恢复配电网线路的正常供电，增加供电线路运行的可靠性。

与此同时，将发生过流故障的状态信息上传至上位机，该状态信息包括相应线路上的电压、电流、故障类型等，上位机将综合相应区域的多个配电自动化装置的上传信息，进行整体逻辑判断和整理。

本发明实施例提供的配置可灵活增减的配电自动化装置，其配置为：64路模拟量采集模块3、108路开入量采集模块4、36路开出量输出模块5以及专门用于电源模块6的开入和开出信号等，现有这些配置可同时监控18回线路状态。本发明实施例提供的装置，其配置的容量可以进一步扩展，而且只是简单的增加相同模块的插槽即可，每增加一组插槽(1个开入量插槽、1各开出量插槽、1个模拟量插槽)，线路容量就可以增加6回，但是受于装置结构限制只能实现18回线路的配置。

本实施例提供的装置的插槽，对应各模块插入有返校功能，只有正确的模块插在正确的位置上，总线控制器12才去扫描相应模块采集到的信息，或输出模块需要的控制信号等，这样可以增加装置可靠性，即实现“即插即用”的功能。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种配置可灵活增减的配电自动化装置，包括：数个插槽及通过所述插槽相连接的电源模块6、开入量采集模块4、开出量输出模块5、CPU模块1、模拟量采集模块3和总线板2；模拟量采集模块3包括数个模拟量通路；模拟量通路包括模拟量输入单元31、互感器32和AD采集电路34；开入量采集模块4包括数个开入量输入通路；开入量输入通路包括开入量输入单元41和开入量光电隔离器44；开出量输出模块5包括数个开出量输出通路；开出量输出通路包括开出量输出单元51、继电器52和开出量光电隔离器54；CPU模块1包括总线控制器12和CPU处理器11。本发明提供的装置，用于实时监测间隔线路是否出现故障的情况，该装置中的模拟量采集模块3、开入量采集模块4以及开出量输出模块5均由多个相应通路组成，每一个通路分别监测一条线路，每一模块内的通路的数量可根据实际情况相应增减，且同一模块内的通路的位置可互换，使用方便，并可相应扩展该装置的容量；开入量采集模块4和开出量输出模块5内分别设有光电隔离器，可实现隔离外部信号对内部信号以及CPU模块1的干扰影响的作用；该装置的插槽具有返校功能，可确保各模块插入相应插槽后稳定运行。因此，本发明实施例提供的装置，其配置可根据实际使用情况相应灵活增减，使得装置容量扩展容易，并可获得较大容量的扩展，当其对间隔线路进行实时故障监测时，通过对多条配电网线路的信号采集和线路开关控制，对发生故障的线路进行检测、定位和隔离，减少区域停电面积，增加输电线路的运行可靠性。

请参阅图7，第二方面，根据本发明的实施例，提供了一种配置可灵活增减的配电自动化装置的实现方法，包括以下步骤：

S1、在所述配电自动化装置内配置相应数量的模拟量采集模块3、开入量采集模块4和开出量输出模块5；

S2、分别获取所述模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5的配置信息；

S3、根据所述配置信息，由CPU处理器11分别配置所述模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5的相应功能；

S4、根据所述CPU处理器11配置的功能，所述模拟量采集模块3实时采集间隔线路上的模拟量信号，所述开入量采集模块4实时监测间隔线路上的开关信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号；所述开关信号包括开关的分位信号、合位信号和未储能位信号；

S5、对所述模拟量信号和所述开关信号进行数据处理，根据所述数据处理的结果，判断是否发生故障，如果发生故障，则判断故障类型，由所述CPU处理器11根据所述故障类型发出控制信号；

S6、所述开出量输出模块5根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路；

S7、将发生所述故障的状态信息上传至主站，主站综合相应区域的多个配电自动化装置的上传信息，进行整体逻辑判断和整理；其中，所述故障的状态信息包括所述间隔线路上的电压信号、电流信号和故障类型。

本发明实施例提供的实现方法，由本发明实施例第一方面提供的配置可灵活增减的配电自动化装置实施。

具体地，在步骤S1中，在所述配电自动化装置内配置相应数量的模拟量采集模块3、开入量采集模块4和开出量输出模块5；

在利用配电自动化装置实时监测不同设备的间隔线路的故障情况时，根据被监测设备的线路结构，在配电自动化装置内配置相应数量的模拟量采集模块3、开入量采集模块4和开出量输出模块5，具体为通过插槽的方式，将各模块插入配电自动化装置的相应位置。配电自动化装置内配置的不同数量的各模块，其具体数量可根据被监测设备的线路结构相应增减，实现配置可灵活增减的特性。

已经配置好的配电自动化装置，可在不断电的情况下，随着装置内各模块的插入和拔出，主站能够快速的诊断出该装置配置变化情况。本实施例中，主站为上位机。

在步骤S2和S3中，分别获取所述模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5的配置信息；根据所述配置信息，由CPU处理器11分别配置所述模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5的相应功能；

每个模块以及每个模块的相应配置都会有固定的编码信息，CPU处理器11通过总线控制器12实时获取上述编码信息，作为每个模块以及每个模块的相应配置的配置信息。CPU处理器11根据该配置信息进一步分析该装置是什么样的配置，对外接线是如何分配的，内部逻辑怎么与硬件进行匹配等内容，这些分析工作都是在CPU处理器11内部自动处理完成。

在步骤S4中，根据所述CPU处理器11配置的功能，所述模拟量采集模块3实时采集间隔线路上的模拟量信号，所述开入量采集模块4实时监测实时间隔线路上的开关信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号；所述开关信号包括开关的分位信号、合位信号和未储能位信号；

CPU处理器11通过扫描各模块以及各模块配置的配置信息的方法，对各模块进行分析后，完成对该配电自动化装置的硬件及软件的配置，使得每一模块以及每一模块的不同配置分别具有不同的功能。

模拟量采集模块3用于实时采集被监测设备的间隔线路上的模拟量信号，其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号。开入量采集模块4用于实时监测间隔线路上开关的开关信号，其中，所述开关信号包括开关的分位信号、合位信号和未储能位信号。开出量输出模块5用于控制间隔线路上开关的开位或合位。

其中，模拟量采集模块3实时采集间隔线路上的模拟量信号的具体过程为：

S411、根据所述CPU处理器11配置的功能，所述模拟量采集模块3接收相应的控制指令；

S412、所述控制指令由模拟量输入单元31输入至相应的模拟量通路内；

S413、对所述控制指令进行整流处理，并将所述整流处理后的控制指令输入滤波电路中；

S414、对所述整流处理后的控制指令进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

S415、根据所述具有特定频率的信号，AD采集电路34实时采集所述间隔线路上的模拟量信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号。

其中，开入量采集模块4实时监测间隔线路上开关的开关信号的具体过程为：

S421、所述根据CPU处理器11配置的功能，所述开入量采集模块4接收相应的控制指令；

S422、所述控制指令由开入量输入单元41输入至相应的开入量输入通路内；

S423、对所述控制指令进行稳定保护后，输入滤波电路中，进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

S424、根据所述具有特定频率的信号，控制光电隔离器将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并实时监测实时间隔线路上的开关信号；其中，所述开关信号包括开关的分闸信号、合闸信号和未储能位信号。

在步骤S5中，对所述模拟量信号和所述开关信号进行数据处理，根据所述数据处理的结果，判断是否发生故障和、，如果发生故障，则判断故障类型，由所述CPU处理器11根据所述故障类型发出控制信号；

模拟量采集模块3和开入量采集模块4分别对间隔线路上的模拟量信号和开关信号进行采集后，采集结果被CPU处理器11通过主线控制器扫描得到，CPU处理器11对采集结果进行整理、分析计算后，判断当前间隔线路是否发生过流故障，如果发生故障，则判断故障类型，并通过主线控制器发出控制信号。

在步骤S6中，所述开出量输出模块5根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路；

当某一间隔线路发生故障时，CPU处理器11通过主线控制器发出的控制信号被开出量输出模块5接收，并根据该控制信号驱动开出量输出模块5内的继电器52的工作，发出驱动指令，控制间隔线路上的开关分闸，将发生故障的间隔线路切除，以恢复配电网供电线路的正常供电，增加供电线路运行的可靠性。

其中，开出量输出模块5根据控制信号控制间隔线路上的开关分闸的过程具体包括：

S61、所述开出量输出模块5接收来自所述CPU处理器11的控制信号；

S62、所述控制信号传输至光电隔离器，将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并将所述控制信号传输至驱动电路53；

S63、所述驱动电路53将所述控制信号至继电器52，所述继电器52接收到所述控制信号，发出驱动指令；

S64、开出量输出单元51接收到所述驱动指令后，控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路。

在步骤S7中，将发生所述故障的状态信息上传至主站，主站综合相应区域的多个配电自动化装置的上传信息，进行整体逻辑判断和整理；其中，所述故障的状态信息包括所述间隔线路上的电压信号、电流信号和故障类型。

当某一间隔线路上发生过流故障后，配电自动化装置会在规定的时间内使该间隔线路上的开关处于跳闸状态，并将该状态的信息上传到主站，即上位机；该状态的信息包括间隔线路上的电压信号、电流信号、故障类型等信息。

上位机对该区域内设置的多个配电自动化装置的上传信息进行综合分析，通过整体的逻辑判断和整理，总结该区域内出现故障的类型和间隔线路的位置，以针对性地对配电网的稳定运行进行整治，提高配电网供电线路的可靠性。

优选地，所述获取模拟量采集模块3、所述开入量采集模块4和所述开出量输出模块5的配置信息的过程之后，还包括：将所述获取的配置信息进行存储。

该装置配置好相应模块后，开始上电完成硬件的初始化，通过通信接口直接上召该装置的配置信息，并将此配置信息直接储存到铁电存储器中，当CPU处理器11开始对各模块配置功能时，从铁电存储器中读取装置的配置信息，读取成功后将配置信息写入数据库中，然后根据数据库中的配置信息，CPU处理器11会启动各模块的相应功能，从而使各模块正常运行。

本发明实施例提供的一种配置可灵活增减的配电自动化装置的实现方法，采用扫描配置信息的方法真正实现该装置的配置增减的高度可靠性和灵活性，从而使装置能满足大部分应用场所和生产需求，提高效率，降低各种成本。该装置的容量配置可根据被监测设备的情况进行相应增减，使得该装置的容量很容易地得到扩展。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种配置可灵活增减的配电自动化装置，其特征在于，包括：电源模块、开入量采集模块、开出量输出模块、CPU模块、模拟量采集模块、总线板和数个插槽，其中，

所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块分别通过所述插槽与所述配电自动化装置相连接；

所述模拟量采集模块包括数个模拟量通路；

所述模拟量通路包括模拟量输入单元、互感器和AD采集电路；

所述模拟量输入单元的输出端与所述互感器的输入端相连接；

所述互感器的输出端与所述AD采集电路的输入端相连接；

所述AD采集电路通过所述总线板与所述CPU模块相连接；

所述模拟量采集模块用于采集间隔线路的电压信号和电流信号；

所述开入量采集模块包括数个开入量输入通路；

所述开入量输入通路包括开入量输入单元和开入量光电隔离器；

所述开入量输入单元的输出端与所述开入量光电隔离器的输入端相连接；

所述开入量光电隔离器的输出端通过所述总线板与所述CPU模块的输入端相连接；

所述开入量采集模块用于监测间隔线路上开关的开关信号；

所述开出量输出模块包括数个开出量输出通路；

所述开出量输出通路包括开出量输出单元、继电器和开出量光电隔离器；

所述开出量输出单元的输入端与所述继电器的输出端相连接；

所述继电器的输入端与所述开出量光电隔离器的输出端相连接；

所述开出量光电隔离器的输入端通过所述总线板与所述CPU模块的输出端相连接；

所述开出量输出模块用于发送控制信号，控制所述开关的开闸和合闸；

所述CPU模块包括总线控制器和与所述总线控制器相连接的CPU处理器；

所述总线控制器的输入端通过所述总线板分别与所述AD采集电路的输出端和所述开入量光电隔离器的输出端相连接；

所述总线控制器的输出端通过所述总线板分别与所述AD采集电路的输入端和所述开出量光电隔离器的输入端相连接；

所述总线控制器用于隔离所述CPU处理器与外部信号的联系，并扩展所述CPU处理器的信号输入与输出；

所述电源模块通过所述总线板与所述CPU模块相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟量通路还包括：设置于所述互感器和所述AD采集电路之间的模拟量滤波电路，所述模拟量滤波电路的输入端与所述互感器的输出端相连接，所述模拟量滤波电路的输出端与所述AD采集电路的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开入量输入通路还包括：设置于所述开入量开入单元和所述开入量光电隔离器之间的保护电路和开入量滤波电路，所述保护电路的输入端与所述开入量输入单元的输出端相连接，所述保护电路的输出端与所述开入量滤波电路的输入端相连接，所述开入量滤波电路的输出端与所述开入量光电隔离器的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开出量输出通路还包括：设置于所述继电器和所述开出量光电隔离器之间的驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述开出量光电隔离器的输出端相连接，所述驱动电路的输出端与所述继电器的输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：显示模块，所述显示模块通过所述总线板与所述CPU模块相连接。

6.一种配置可灵活增减的配电自动化装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述配电自动化装置内配置相应数量的模拟量采集模块、开入量采集模块和开出量输出模块；

分别获取所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的配置信息；

根据所述配置信息，由CPU处理器分别配置所述模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的相应功能；

根据所述CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块实时采集间隔线路上的模拟量信号，所述开入量采集模块实时监测间隔线路上的开关信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号；所述开关信号包括开关的分位信号、合位信号和未储能位信号；

对所述模拟量信号和所述开关信号进行数据处理，根据所述数据处理的结果，判断是否发生故障，如果发生故障，则判断故障类型，由所述CPU处理器根据所述故障类型发出控制信号；

所述开出量输出模块根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路；

将发生所述故障的状态信息上传至主站，主站综合相应区域的多个配电自动化装置的上传信息，进行整体逻辑判断和整理；其中，所述故障的状态信息包括所述间隔线路上的电压信号、电流信号和故障类型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别获取模拟量采集模块、所述开入量采集模块和所述开出量输出模块的配置信息的过程之后，还包括：

将所述获取的配置信息进行存储。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块实时采集间隔线路上的电压信号和电流信号的过程，具体包括以下步骤：

根据所述CPU处理器配置的功能，所述模拟量采集模块接收相应的控制指令；

所述控制指令由模拟量输入单元输入至相应的模拟量通路内；

对所述控制指令进行整流处理，并将所述整流处理后的控制指令输入滤波电路中；

对所述整流处理后的控制指令进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

根据所述具有特定频率的信号，AD采集电路实时采集所述间隔线路上的模拟量信号；其中，所述模拟量信号包括电压信号和电流信号。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据CPU处理器配置的功能，所述开入量采集模块实时监测间隔线路上的开关信号的过程，具体包括以下步骤：

所述根据CPU处理器配置的功能，所述开入量采集模块接收相应的控制指令；

所述控制指令由开入量输入单元输入至相应的开入量输入通路内；

对所述控制指令进行稳定保护后，输入滤波电路中，进行滤波处理，得到具有特定频率的信号；

根据所述具有特定频率的信号，控制光电隔离器将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并实时监测间隔线路上的开关信号；其中，所述开关信号包括开关的分闸信号、合闸信号和未储能位信号。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述开出量输出模块根据所述控制信号控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路的过程，具体包括以下步骤：

所述开出量输出模块接收来自所述CPU处理器的控制信号；

所述控制信号传输至光电隔离器，将所述配电自动化装置内部的信号与外部信号进行隔离，并将所述控制信号传输至驱动电路；

所述驱动电路将所述控制信号驱动至继电器，所述继电器接收到所述控制信号，发出驱动指令；

开出量输出单元接收到所述驱动指令后，控制所述间隔线路上的开关分闸，以切除发生所述故障的间隔线路。