CN110661337B - 一种采用can总线通信的馈线自动化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，属于通信领域，一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，可以通过支点隔断模块和预断点的设置，在配电监测模块监测并预测的故障影响较大时，通过加热器对该故障所在节点的预断点进行加热熔断，从而完全隔断故障点和系统其他正常运行的部分，及时控制故障点的故障范围继续扩大，有效将故障范围控制在最小，同时在此过程中通过断点护套囊的设置，一方面可以聚集加热器产生的热量在其内部，提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响，提高熔断预断点时的安全性。

Description

一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统。

背景技术

CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

馈线又称电缆线，在有线电视系统中起传输信号的作用，通过它将天线接收的信号传给前端系统，前端输出的信号也是由电缆线传输到各用户的电视机。因此馈线的质量和型号是直接影响有线电视系统接收效果和信号传输质量的重要因素。

馈线是早期电视机与室外天线连接的信号线，外形扁平一般为双线，线体为绝缘塑料，外部没有屏蔽层，抗干扰能力极差，室外使用其性能还会受阴雨天气的影响。现在由于有线电视的普及电视信号线完全由同轴电缆取代。

馈线包括天线的下引线和系统的干线、支干线、支线、用户线等。有线电视系统中采用的馈线主要有扁馈线、同轴电境和光缆三种。应用最多的是同轴电缆。

它的主要任务是有效地传输信号能量，将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端，或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，同时本身不产生杂散干扰信号，这样，就要求传输线必须屏蔽。当馈线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。

线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，其内容可以归纳为两大方面：一是正常情况下的用户检测、资料测量和运行优化；二是事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制。

馈线自动化的实现原则是，故障后的网络重构应采用集中控制与分布控制相结合，优先采用分布式控制的原则，以提高反应速度；实现配电网的闭环运行，故障情况下，瞬时切断故障段并保持对非故障区的不间断供电；兼容开环运行模式。

申请号为CN201320351610.7的中国专利公开了《一种采用CAN总线通信的新型馈线自动化系统》，一种采用CAN总线通信的新型馈线自动化系统，主要由依次相连的配电管理子系统、配电主站、配电子站及变电站组成，配电子站负责馈线终端FTU上传和下达信息的收集和处理以及馈线故障的自动判断，配电主站位于配电子站与配电管理子系统之间，负责处理配电子站的上传信息，实现与配电管理子系统的接口；在该系统中还设置有分别与变电站及配电子站相连的馈线终端FTU，所述的馈线终端FTU为实现配电SCADA和馈线自动化的控制单元，其与配电子站之间采用CAN总线通信，通信介质为屏蔽双绞线，在通信距离为10km时电力高新速率可达5kbit/s。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本实用新型的馈线终端FTU与配电子站，以及两个配电子站之间均采用CAN总线通信；根据CAN总线的特点，馈线自动化系统中将FTU和配电子站都作为总线的一个节点，各台设备通过屏蔽双绞线连接成一个总线型局域网。根据CAN总线的多主站依据优先权访问的特性，将所有FTU和配电子站构成对称型多主站网络结构，总线上的所有节点都可以成为主节点。正常运行时，配电子站为主节点，FTU为从节点，采用Polling方式进行通信；馈线故障时，FTU成为主节点，主动将故障信息上报，可大大提高故障状态下系统的实时性；由于采用了CSMA/CD技术，避免了多主站竞争时数据的丢失和出错，数据通信的可靠性和实时性均很好。

近年来，国家在配电网的改造方面投入了大量资金，而配电自动化也成为了最热门的话题之一。配电自动化所包含的内容十分广泛，一般来说包括配电监控和配电管理两个部分，其可以划分为多个子系统，各部分分层布置，主要有配电管理子系统、变电站自动化系统、馈线自动化系统、配电监测和需方管理子系统，其中作为配电自动化基础的馈线自动化系统是配电自动化成功实施的关键所在，因此，馈线自动化系统的研究成为了迫切需要解决的问题。

现有的馈线自动化系统在虽然可以实现配电网的闭环运行，故障情况下，瞬时切断故障段并保持对非故障区的不间断供电，兼容开环运行模式，但是在实际的配电网，非常复杂，虽然将故障点通过开关切断了，但是对于较为复杂的故障，仅仅切断隔离，若是没能及时处理，故障存在继续扩大的情况，造成更大的损失。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，它可以通过支点隔断模块和预断点的设置，在配电监测模块监测并预测的故障影响较大时，通过加热器对该故障所在节点的预断点进行加热熔断，从而完全隔断故障点和系统其他正常运行的部分，及时控制故障点的故障范围继续扩大，有效将故障范围控制在最小，同时在此过程中通过断点护套囊的设置，一方面可以聚集加热器产生的热量在其内部，提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响，提高熔断预断点时的安全性。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，包括配电管理子系统和两个配电子站，所述配电管理子系统与两个配电子站之间连接有配电主站，两个配电子站之间连接有馈线终端FTU，所述馈线终端FTU连接有多个变电站，多个所述变电站与馈线的连接点均形成节点，所述馈线终端FTU还连接有配电监测模块，多个所述变电站与节点之间均设有支点隔断模块，多个所述支点隔断模块分别与配电监测模块和馈线终端FTU信号连接，相邻的两个所述支点隔断模块相互信号连接，使得两个支点隔断模块可以互相定位，即其中一个发生预断点发生故障后，通过其本身的GPS定位模块可以定位故障点，便于馈线终端FTU通过支点隔断模块控制预断点熔断，此时该支点隔断模块失效，此时相邻的另一个支点隔断模块的GPS定位模块可以作为该故障点的定位参照，为后期抢修提供故障定位，可以通过支点隔断模块和预断点的设置，在配电监测模块监测并预测的故障影响较大时，通过加热器对该故障所在节点的预断点进行加热熔断，从而完全隔断故障点和系统其他正常运行的部分，及时控制故障点的故障范围继续扩大，有效将故障范围控制在最小，同时在此过程中通过断点护套囊的设置，一方面可以聚集加热器产生的热量在其内部，提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响，提高熔断预断点时的安全性

进一步的，两个所述配电子站之间以及变电子站与馈线终端FTU之间均通过CAN总线通信。

进一步的，所述CAN总线通信采用屏蔽双绞线。

进一步的，所述节点与变电站之间通过馈线连接，所述馈线中部设有预断点，所述支点隔断模块连接在预断点上，所述预断点外端包裹有断点护套囊，使用时可以通过配电监测模块监控各节点的运行状况，当监测到出现故障时，该模块将故障信号反馈给馈线终端FTU，馈线终端FTU分析并判断该故障可能影响的范围，当预测故障影响较小时，通过本系统自动控制断开与该节点连接的变电站，当故障恢复后，自动恢复连接，当预测故障影响较大时，馈线终端FTU控制支点隔断模块工作，加热器工作，使得预断点发生不可自恢复的熔断。

进一步的，所述支点隔断模块包括加热器和GPS定位模块，所述加热器的加热端延伸至断点护套囊内，通过加热器可以熔断预断点，在预断点熔断后，此时相邻的支点隔断模块上的GPS定位模块可以定位故障点，进而给有效降低人力抢修时故障找寻的难点，同时提高抢修效率，有效缩小并降低较大故障的影响范围。

进一步的，所述预断点为线芯，所述线芯通过将馈线表面的多层护套整圈剥下制成，使得预断点相较于其他部分，缺少护套保护，便于其在加热器作用下熔断，进而及时切断故障点的故障范围继续扩大。

进一步的，所述断点护套囊包括双层中空囊壳，所述双层中空囊壳内端中部嵌设有环状主导热丝，所述加热器的加热端与环状主导热丝相接触，所述环状主导热丝外端连接有多个均匀分布的分支导热丝，且分支导热丝端部延伸至双层中空囊壳内壁，通过环状主导热丝和分支导热丝可以有效将加热器产生的热量向双层中空囊壳内传递，进而加速预断点的熔断。

进一步的，所述分支导热丝位于双层中空囊壳内壁的端部进行盘旋折叠处理，有效增加双层中空囊壳内壁双层中空囊壳的表面积，进而加快加热效率，使得故障点的预断点熔断更快。

进一步的，所述双层中空囊壳包括内壁端和外壁端，所述环状主导热丝位于内壁端和外壁端之间。

进一步的，所述内壁端由导热材质制成，所述外壁端由隔热材质制成，使得在进行加热时，加热器产生的热量能够聚集在双层中空囊壳内，一方面提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以通过支点隔断模块和预断点的设置，在配电监测模块监测并预测的故障影响较大时，通过加热器对该故障所在节点的预断点进行加热熔断，从而完全隔断故障点和系统其他正常运行的部分，及时控制故障点的故障范围继续扩大，有效将故障范围控制在最小，同时在此过程中通过断点护套囊的设置，一方面可以聚集加热器产生的热量在其内部，提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响，提高熔断预断点时的安全性

（2）两个配电子站之间以及变电子站与馈线终端FTU之间均通过CAN总线通信，CAN总线通信采用屏蔽双绞线。

（3）节点与变电站之间通过馈线连接，馈线中部设有预断点，支点隔断模块连接在预断点上，预断点外端包裹有断点护套囊，使用时可以通过配电监测模块监控各节点的运行状况，当监测到出现故障时，该模块将故障信号反馈给馈线终端FTU，馈线终端FTU分析并判断该故障可能影响的范围，当预测故障影响较小时，通过本系统自动控制断开与该节点连接的变电站，当故障恢复后，自动恢复连接，当预测故障影响较大时，馈线终端FTU控制支点隔断模块工作，加热器工作，使得预断点发生不可自恢复的熔断。

（4）支点隔断模块包括加热器和GPS定位模块，加热器的加热端延伸至断点护套囊内，通过加热器可以熔断预断点，在预断点熔断后，此时相邻的支点隔断模块上的GPS定位模块可以定位故障点，进而给有效降低人力抢修时故障找寻的难点，同时提高抢修效率，有效缩小并降低较大故障的影响范围。

（5）预断点为线芯，线芯通过将馈线表面的多层护套整圈剥下制成，使得预断点相较于其他部分，缺少护套保护，便于其在加热器作用下熔断，进而及时切断故障点的故障范围继续扩大。

（6）断点护套囊包括双层中空囊壳，双层中空囊壳内端中部嵌设有环状主导热丝，加热器的加热端与环状主导热丝相接触，环状主导热丝外端连接有多个均匀分布的分支导热丝，且分支导热丝端部延伸至双层中空囊壳内壁，通过环状主导热丝和分支导热丝可以有效将加热器产生的热量向双层中空囊壳内传递，进而加速预断点的熔断。

（7）分支导热丝位于双层中空囊壳内壁的端部进行盘旋折叠处理，有效增加双层中空囊壳内壁双层中空囊壳的表面积，进而加快加热效率，使得故障点的预断点熔断更快。

（8）双层中空囊壳包括内壁端和外壁端，环状主导热丝位于内壁端和外壁端之间，内壁端由导热材质制成，外壁端由隔热材质制成，使得在进行加热时，加热器产生的热量能够聚集在双层中空囊壳内，一方面提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳内热量对双层中空囊壳外侧的其他部分造成影响。

附图说明

图1为本发明的主要的系统框图；

图2为本发明的各节点部分的结构示意图；

图3为本发明的断点护套囊部分的结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图。

图中标号说明：

1双层中空囊壳、21环状主导热丝、22分支导热丝。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，包括配电管理子系统和两个配电子站，配电管理子系统与两个配电子站之间连接有配电主站，两个配电子站之间连接有馈线终端FTU，馈线终端FTU连接有多个变电站，多个变电站与馈线的连接点均形成节点，馈线终端FTU还连接有配电监测模块，两个配电子站之间以及变电子站与馈线终端FTU之间均通过CAN总线通信，CAN总线通信采用屏蔽双绞线，多个变电站与节点之间均设有支点隔断模块，多个支点隔断模块分别与配电监测模块和馈线终端FTU信号连接，相邻的两个支点隔断模块相互信号连接，使得两个支点隔断模块可以互相定位，即其中一个发生预断点发生故障后，通过其本身的GPS定位模块可以定位故障点，便于馈线终端FTU通过支点隔断模块控制预断点熔断，此时该支点隔断模块失效，此时相邻的另一个支点隔断模块的GPS定位模块可以作为该故障点的定位参照，为后期抢修提供故障定位，提高抢修效率。

请参阅图2，节点与变电站之间通过馈线连接，馈线中部设有预断点，支点隔断模块连接在预断点上，预断点外端包裹有断点护套囊，使用时可以通过配电监测模块监控各节点的运行状况，当监测到出现故障时，该模块将故障信号反馈给馈线终端FTU，馈线终端FTU分析并判断该故障可能影响的范围，当预测故障影响较小时，通过本系统自动控制断开与该节点连接的变电站，当故障恢复后，自动恢复连接，当预测故障影响较大时，馈线终端FTU控制支点隔断模块工作，加热器工作，使得预断点发生不可自恢复的熔断，支点隔断模块包括加热器和GPS定位模块，加热器的加热端延伸至断点护套囊内，通过加热器可以熔断预断点，在预断点熔断后，此时相邻的支点隔断模块上的GPS定位模块可以定位故障点，进而给有效降低人力抢修时故障找寻的难点，同时提高抢修效率，有效缩小并降低较大故障的影响范围。

请参阅图3-4，预断点为线芯，线芯通过将馈线表面的多层护套整圈剥下制成，使得预断点相较于其他部分，缺少护套保护，便于其在加热器作用下熔断，进而及时切断故障点的故障范围继续扩大，断点护套囊包括双层中空囊壳1，双层中空囊壳1内端中部嵌设有环状主导热丝21，加热器的加热端与环状主导热丝21相接触，环状主导热丝21外端连接有多个均匀分布的分支导热丝22，且分支导热丝22端部延伸至双层中空囊壳1内壁，通过环状主导热丝21和分支导热丝22可以有效将加热器产生的热量向双层中空囊壳1内传递，进而加速预断点的熔断；

分支导热丝22位于双层中空囊壳1内壁的端部进行盘旋折叠处理，有效增加双层中空囊壳1内壁双层中空囊壳1的表面积，进而加快加热效率，使得故障点的预断点熔断更快，双层中空囊壳1包括内壁端和外壁端，环状主导热丝21位于内壁端和外壁端之间，内壁端由导热材质制成，外壁端由隔热材质制成，使得在进行加热时，加热器产生的热量能够聚集在双层中空囊壳1内，一方面提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳1内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳1内热量对双层中空囊壳1外侧的其他部分造成影响。

可以通过支点隔断模块和预断点的设置，在配电监测模块监测并预测的故障影响较大时，通过加热器对该故障所在节点的预断点进行加热熔断，从而完全隔断故障点和系统其他正常运行的部分，及时控制故障点的故障范围继续扩大，有效将故障范围控制在最小，同时在此过程中通过断点护套囊的设置，一方面可以聚集加热器产生的热量在其内部，提高熔断效率，另一方面将双层中空囊壳1内外进行隔断，有效避免双层中空囊壳1内热量对双层中空囊壳1外侧的其他部分造成影响，提高熔断预断点时的安全性。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；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；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，包括配电管理子系统和两个配电子站，其特征在于：所述配电管理子系统与两个配电子站之间连接有配电主站，两个配电子站之间连接有馈线终端FTU，所述馈线终端FTU连接有多个变电站，多个所述变电站与馈线的连接点均形成节点，所述馈线终端FTU还连接有配电监测模块，多个所述变电站与节点之间均设有支点隔断模块，多个所述支点隔断模块分别与配电监测模块和馈线终端FTU信号连接，相邻的两个所述支点隔断模块相互信号连接；两个所述配电子站之间以及变电子站与馈线终端FTU之间均通过CAN总线通信；所述节点与变电站之间通过馈线连接，所述馈线中部设有预断点，所述支点隔断模块连接在预断点上，所述预断点外端包裹有断点护套囊；所述支点隔断模块包括加热器和GPS定位模块，所述加热器的加热端延伸至断点护套囊内；所述预断点为线芯，所述线芯通过将馈线表面的多层护套整圈剥下制成；所述断点护套囊包括双层中空囊壳（1），所述双层中空囊壳（1）内端中部嵌设有环状主导热丝（21），所述加热器的加热端与环状主导热丝（21）相接触，所述环状主导热丝（21）外端连接有多个均匀分布的分支导热丝（22），且分支导热丝（22）端部延伸至双层中空囊壳（1）内壁。

2.根据权利要求1所述的一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，其特征在于：所述CAN总线通信采用屏蔽双绞线。

3.根据权利要求1所述的一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，其特征在于：所述分支导热丝（22）位于双层中空囊壳（1）内壁的端部进行盘旋折叠处理。

4.根据权利要求3所述的一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，其特征在于：所述双层中空囊壳（1）包括内壁端和外壁端，所述环状主导热丝（21）位于内壁端和外壁端之间。

5.根据权利要求4所述的一种采用CAN总线通信的馈线自动化系统，其特征在于：所述内壁端由导热材质制成，所述外壁端由隔热材质制成。

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