CN111146755B - 一种馈线终端及线路保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种馈线终端及线路保护装置，包括：电源模块与双核异构处理器连接，用于向双核异构处理器供电；互感器安装在配电网线路上，采集线路运行参数的模拟量，所述AD采集模块将运行参数模拟量转换为数字量，双核异构处理器对接收到线路的运行参数进行分析，计算得到该线路的数据，判断该线路是否发生故障，如果发生故障，则通过数据传输模块向断路器发出分闸动作命令信号，控制断路器断开本故障线路；无线通信模块将双核异构处理器采集到的运行参数、计算线路数据、判断的故障线路发送至云服务平台和用户终端上。本发明采用高速采样芯片和高速处理器控制芯片相结合的配网自动化控制装置，能快速稳定的完成对配网线路的保护和监控。

Description

一种馈线终端及线路保护装置
技术领域
本发明涉及配电网线路保护技术领域，特别涉及一种馈线终端及线路保护装置。
背景技术
现有电网故障检测，基本都是检测当前终端单点的故障信号来进行故障判断，在电网实际运行的过程中，有一些故障往往会影响到非故障线路的运行，比如接地故障，在相邻比较近的故障线路和非故障线路上，当某一条线路出现接地故障时，相邻的一条非故障线路也会生产异常的零序电流，导致正常线路故障跳闸。
目前电力市场上大量使用的馈线保护终端，因需求越来越复杂，要求采集数据实时性高，速率越来越快，通讯规约越来越复杂，体积要求越来越小型化，现有产品普遍存在以下技术状况：
为了同时能达到高速实时运算分析，和复杂的网络通讯、文件处理的要求，一般采用“实时运算DSP+规约文件处理ARM核”或“实时运算ARM核+规约文件处理ARM核”或类似这种双芯片，双操作系统的结构。这种结构的不足之处在于：
1、线路板体积偏大，线路板布线相对复杂。
2、两套硬件系统同时在一块线路板上运行，额外增加了一套单片机系统，故障点增加，生产成本增加。
3、软件方面，需要写两套程序，给升级维护造成困难。
4、两套系统间需要增加通讯和同步机制，额外增加MCU负荷。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种馈线终端及线路保护装置。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种馈线终端及线路保护装置，包括：机箱、安装于所述机箱内的电源模块、互感器、双核异构处理器、数据传输模块、无线通信模块、按键和显示模块、存储模块、AD采集模块，其中，
所述电源模块与所述双核异构处理器连接，用于向所述双核异构处理器供电；
所述互感器安装在配电网线路上，采集线路运行参数的模拟量，所述互感器进一步与AD采集模块连接，所述AD采集模块将运行参数模拟量转换为数字量，并发送至所述双核异构处理器；
所述双核异构处理器对接收到线路的运行参数进行分析，计算得到该线路的数据，判断该线路是否发生故障，如果发生故障，则向通过所述数据传输模块向断路器发出分闸动作命令信号，控制断路器断开本故障线路；其中，所述运行参数包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和谐波数据；
所述存储模块与所述双核异构处理器连接，用于接收并存储所述运行参数、计算得到的线路的数据；
所述无线通信模块与所述双核异构处理器连接，用于将所述双核异构处理器采集到的运行参数、计算得到的线路数据、判断的故障线路发送至云服务平台和用户终端上；
所述按键和显示模块嵌设在所述机箱的面板上，与所述双核异构处理器连接，用于接收用户通过操作所述按键发出的控制指令，以控制显示模块上的菜单界面。
进一步，所述双核异构处理器判断该线路是否发生故障，包括：对计算得到的线路数据进行分析，当检测到线路短路或接地故障时，控制所述断路器切断本故障线路。
进一步，所述双核异构处理器采用ARM A9+ARM M4单芯片双架构的双核结构。
进一步，所述数据传输模块采用以太网接口、RS232接口、RS485接口、26芯航插接口和5芯航插接口；
所述无线通信模块采用WIFI接口、4G无线通讯接口、5G无线通讯接口；
所述存储模块采用NADNflash芯片和EERPOM芯片。
进一步，所述馈线终端对配电网线路提供以下功能：三段式过流保护功能、零序电流保护功能、重合闸控制功能、后加速功能、过压欠压保护功能、环网功能、非电量保护功能、零序电压保护功能、谐波分析功能。
进一步，所述显示模块上的菜单界面包括：设置栏和显示栏，所述设置栏下设有：时间设定、通讯串口设置、密码设置、参数校准；
所述显示栏下设有：通讯参数、保护设定、测量参数、系统状态、软件版本、事件记录，其中，测量参数下进一步设有：测量数据集、IO状态、谐波数据和基波数据。
本发明还提出一种线路保护装置，包括：多个上述实施例的馈线终端和无线通讯通道，所述多个馈线终端分别安装在配电网的各个线路上，以分别检测对应线路上的运行参数，所述馈线终端之间通过无线通讯通道进行通讯，其中，
当一个馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息通过网络组播方式，发送给附近线路的其他馈线终端，其他所述馈线终端在接收到该故障信息后，则对自己所在线路的电流和电压波形和收到的就近终端发来的故障信息进行正、负序综合判断，根据综合判断结果，决定是否控制断路器进行分闸动作来切断故障线路；
其中，所述馈线终端之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。
进一步，还包括通讯主站，所述通讯主站通过所述无线通讯通道与每个所述馈线终端连接，当一个所述馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息发送给所述通讯主站，由所述通讯主站对该馈线终端所在线路的故障信息进行分析，判断出需要切断故障线路的附近其他线路，向上述线路的馈线终端发送遥控指令，控制完成上述线路进行分闸切断线路动作，其中，所述馈线终端和通讯主站之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。
进一步，采用双向身份认证和对称加密的方式，包括：在正式数据传输之前，通讯双方先使用预先安装的CA证书进行身份认证，认证成功后进入正常数据传输状态后，传输数据前先使用对称密钥对数据进行加密，再进行数据传输，接收端收到数据后，用对称密钥对数据进行解密。
进一步，每个所述馈线终端采集遥信量并发送给所述通讯主站，其中，所述遥信量包括：开关的分合状态、开关储能状态、馈线终端的电源状态、馈线终端的异常状态、遥测越限、过流和接地状态。
根据本发明实施例的馈线终端及线路保护装置，馈线终端FTU是采用高速采样芯片和32位高速处理器控制芯片相结合的配网自动化控制装置，能快速稳定的完成对配网线路的保护和监控。集保护、测量、控制、监测、通讯、远动等功能于一体，具有集成度高、配置灵活、界面友好等特点。广泛应用于辐射型供电及环网供电系统，可以与主站配合，帮助系统识别线路瞬时性故障与永久性故障，可自动消除瞬时故障对线路的影响，又可与主站配合，隔离永久故障段，避免造成长时间的大面积停电，自动恢复非故障区段电网供电，从而经济实用地实现配网自动化。
馈线终端FTU是针对10KV配电网中的负荷开关(或断路器)的监控和保护而研发的配网自动化终端产品。安装于配电网10kV馈线回路，与开关、电压互感器组成成套设备，具备遥信、遥测、遥控、故障检测、历史数据存储和通信等功能。该馈线终端FTU与断路器以防护控制电缆及航空接插件进行电气连接。设备安装投运后，能够根据设定的技术参数和变电站保护参数相配合，按照主站逻辑，完成被控支线的单相接地故障和相间短路故障检测，实现线路故障监测、隔离及非故障区段恢复供电功能。
馈线终端FTU以高性能32位双核异构微处理器为硬件开发平台，以高效嵌入式实时双操作系统为软件开发平台。采用统一的嵌入式软硬件组合平台(自主开发的主板采用32位双核异构CPU，主频可达到1GHZ，信息处理容量大)，支持高速千兆以太网总线以及CAN总线，接口容量大。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的馈线终端的结构图；
图2为根据本发明实施例的馈线终端的示意图；
图3为根据本发明实施例的馈线终端的工作流程图；
图4为根据本发明实施例的线路保护装置的结构图；
图5为根据本发明实施例的线路保护装置的示意图；
图6为根据本发明实施例的附近侧线路故障的示意图；
图7为根据本发明实施例的显示模块的菜单结构示意图；
图8为根据本发明实施例的馈线终端的接线端子的示意图；
图9为根据本发明实施例的馈线终端应用接线示意图；
图10a和图10b分别为根据本发明实施例的26芯航插接口和26芯航插外部接线图；
图11为根据本发明实施例的5芯航插接口图；
图12为根据本发明实施例的按键及显示模块的示意图；
图13为根据本发明实施例的箱式示意图；
图14为根据本发明实施例的圆筒式示意图；
图15为根据本发明实施例的按键电路的电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明实施例的馈线终端，包括：馈线终端安装在配电网线路上，包括：机箱、安装于机箱内的电源模块、互感器、双核异构处理器、数据传输模块、无线通信模块、按键和显示模块、存储模块、AD采集模块。
具体的，电源模块与双核异构处理器连接，用于向双核异构处理器供电。本发明的电源设置主电源和备用电源。其中，主电源：交流220V，允许偏差-20％～+20％；支持双路交流电源自动切换功能。备用电源：铅酸电池(DC24V,电池容量≥7Ah)；交流失电后维持正常工作8小时以上。开关操作电源输出电压/功率：DC24V/DC48V/AC220V，短时500W(3～5秒)。电源供电采用10KV/220V的电压互感器PT来供电。
本发明可以提供智能化电源管理，包括：
1、电源实时监视，交流失电及电池欠压告警。
2、电池在线管理，支持手动、自动及远方活化。
3、电池充放电保护，低于放电关断点时自动切断电池供电。
4、可为终端、通信设备、遥信、遥控提供多种工作电源，有输出短路保护。
互感器安装在配电网线路上，采集线路运行参数的模拟量，互感器进一步与AD采集模块连接，所述AD采集模块将运行参数模拟量转换为数字量，并发送至双核异构处理器。在本发明的实施例中，运行参数包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和谐波数据。需要说明的是，运行参数不限于上述举例，还可以包括其他类型的参数，根据用户需要进行设置。本发明中可设定测量比率，将所有数据显示为一次侧数值。
即，AD采集模块是线路板上模拟-数字信号转换部分，是对输入的电压、电流模拟量进行转换，转换成AD芯片能识别范围的信号，AD芯片计算完成后，通过总线方式由CPU读取结果。
双核异构处理器对接收到线路的运行参数进行分析，计算得到该线路的数据，判断该线路是否发生故障，如果发生故障，则通过数据传输模块向断路器发出分闸动作命令信号，控制断路器断开本故障线路。
具体来说，本发明的馈线终端可以安装在10KV配电网线路，与柱上真空断路器配合使用。双核异构处理器通过互感器实时检测线路的运行状态，通过FFT等算法计算线路数据，当检测到线路短路或接地等永久或瞬时故障时，向断路器发出分闸动作命令信号，断开本故障线路，保障其它非故障线路正常运行。动作信号的发出依赖于预先设定的参数来进行判断。
需要说明的是，双核异构处理器判断出的线路故障不限于上述举例，不限于上述的线路短路或接地故障，可以根据线路实际情况进行设置添加。
在本发明的实施例中，双核异构处理器采用ARM A9+ARM M4的双核结构，采用专用的“单芯片双核异构”结构。其中，双核异构处理器可以选用型号为i.MX6SX的主控板。
本发明通过采用上述双核异构处理器，具有以下优点：
1、核心单元线路板在尺寸上缩小了近1/3面积，减少了元器件，缩小了线路板面积。
2、软件方面，采用双核异构单芯片前，需要写两套程序，软件升级维护时两个CPU芯片需要分别更新；采用双核异构单芯片后，两个内核软件更新、升级在同一个芯片上，升级更新更容易、方便。
3、采用双核异构单芯片前，两套系统间需要增加通讯和同步机制，额外增加了CPU负荷；采用双核异构单芯片后，两个内核共享内存，不再需要两个CPU芯片之间的通讯同步接口和相应软件。
4、实施过程
应用软件在双核异构处理器上运行，在同一个CPU芯片上，一个内核运行Linux操作系统，另一个内核运行freeRTOS实时操作系统。运行Linux系统的内核负责双以太网(支持IEEE1588)、串口通讯，历史数据存储、WebServer，上电启动时间尽量短。运行MQX操作系统，负责AD采集运算、IO控制、按键液晶显示，M4使能FPU进行FFT运算,上电后立即运行。双内核间通过内存共享数据。以太网配置为双千兆以太网，支持IEEE1588对时。无线WIFI接口，使用SDIO接口与CPU连接，由linux内核驱动。UART串行通讯口支持5路，1路RS-485，4路RS-232。参数存储，使用EEPROM存储器，掉电不丢失，IIC接口。配有单片机局域网总线CAN一路，由linux内核驱动。液晶显示屏(LCD)，使用内核freeRTOS操作系统驱动。模拟数据AD采集模块，使用16位差分AD，共16路。USB接口一路，用于连接U盘，备用数据使用。Linux内核与freeRTOS内核之间可实现时钟同步精度误差小于1ms。应用程序可实现远程升级。采集4路交流电流、2路交流电压、1路直流电压、8路开关量信号，并实时进行FFT运算。两路RS232串口支持IEC60870-5-101通讯规约。两路千兆以太网接口支持IEC60870-5-104通讯规约。无线WIFI接口支持自定义规约，用于本地参数设置。三段式过流保护逻辑，检测线路电流，实现三段式过流保护。可分别设定投入/退出、电流定值、延时时间、闭锁等参数。零序保护逻辑，零序保护，可设定投入/退出、电流定值、延时时间等参数。零序电压保护逻辑，零序电压保护，可设定投入/退出、电压定值、延时时间等参数。重合闸控制逻辑，重合闸功能可由用户自行整定为0-3次，重合次数、重合间隔、复位时间均可自行定。
在本发明的实施例中，数据传输模块采用以太网接口、RS232接口、RS485接口、26芯航插接口(如图10a和图10b所示)和5芯航插接口(如图11所示)。
由上可知，本发明提供数据传输模块，支持远程和本地维护接口，通过以太网接口，运行人员可在本地或主站远方对其进行维护、配置。表1给出了RS232接口、RS485接口和以太网接口的参数说明。
Figure BDA0002350145580000071
表1
存储模块与双核异构处理器连接，用于接收并存储运行参数、计算得到的线路的数据。在本发明的实施例中，存储模块采用大容量的NADNflash芯片和EERPOM芯片的FALSH及RAM，可以记录事故遥信变位SOE等事件，极值记录数据当地存储，存储容量不小于256条，支持历史数据补充上传。
无线通信模块与双核异构处理器连接，用于将双核异构处理器采集到的运行参数、计算得到的线路数据、判断的故障线路发送至云服务平台和用户终端上。在本发明的实施例中，无线通信模块采用WIFI接口、4G无线通讯接口、5G无线通讯接口。
参考图12，按键和显示模块嵌设在机箱的面板上，与双核异构处理器连接，用于接收用户通过操作按键发出的控制指令，以控制显示模块上的菜单界面。
在本发明的实施例中，如图7所示，显示模块上的菜单界面包括：设置栏和显示栏，设置栏下设有：时间设定、通讯设置(串口一、串口二、网口一、网口二)、密码设置、参数校准；显示栏下设有：通讯参数、保护设定、测量参数、系统状态、软件版本、事件记录，其中，测量参数下进一步设有：测量数据集、IO状态、谐波数据(三次谐波、五次谐波、七次谐波和九次谐波)和基波数据。
图15为根据本发明实施例的按键电路的电路图。表2为本发明的按键电路可以提供的功能键。
键盘图标 功能描述
上翻(↑) 设置数据递增、光标向上
下翻(1) 设置数据递减、光标向下
左移(←) 光标左移、向前翻页
右移(→) 光标右移、向后翻页
确认 确认设置数据、进入相应菜单
取消 返回上级菜单或取消操作
复归 复归装置闭锁信号
表2
图8为根据本发明实施例的馈线终端的接线端子的示意图。图9为根据本发明实施例的馈线终端应用接线示意图。表3给出了各个接线端子的功能说明。
Figure BDA0002350145580000081
Figure BDA0002350145580000091
表3
本发明的馈线终端的机箱可以采用箱式结构(如图13所示)或圆筒式结构(如图14所示)两种。
此外，本发明实施例的馈线终端，可以对配电网线路提供以下功能：三段式过流保护功能、零序电流保护功能、重合闸控制功能、后加速功能、过压欠压保护功能、环网功能、非电量保护功能、零序电压保护功能、谐波分析功能。
(1)三段式过流保护功能
检测线路电流，实现三段式过流保护。可分别设定投入/退出、电流定值、延时时间、闭锁等参数。
(2)零序电流保护功能
零序电流保护为定时限，可设定投入/退出、电流定值、延时时间、闭锁等参数。
(3)重合闸控制功能
重合闸功能可由用户自行整定为0-3次，重合次数、重合间隔、复位时间均可自行设定。
(4)后加速功能
此功能可分别设定投入/退出、延时时间参数；
重合闸后加速功能：当开关重合于永久性故障时，会加速跳闸；
遥控、手动、通讯合闸，出现故障加速跳闸，并且闭锁重合闸。
(5)过压、欠压保护功能。
(6)环网功能
可实现单侧有压合闸、失压分闸、双侧有压不合闸等功能。
(7)非电量保护功能
重瓦、轻瓦、过温、欠费等保护功能。
(8)零序电压保护
零序电压保护，可设定投入/退出、电压定值、延时时间等参数。
下面对本发明的馈线终端的设备参数和工作参数进行说明：
1、机械及环境参数
(1)工作环境
温度：-40℃～+70℃；环境温度最大变化率：1℃/min；湿度：5％～lOO％；最大绝对湿度：35g/m 3；大气压力70～106kPa。
(2)机械性能
机箱防护性能：防护等级不低于GB/T4208规定的IP67(圆筒式)/IP55(箱式)等级要求。
2、电气技术参数
(1)额定参数
工作电压：AC220V；频率：50Hz；电源允许误差：±20％。
(2)功率消耗
交流电压：<0.5VA/相；交流电流：<0.5VA/相；整机功耗：非通信状态下≤18VA通信状态下≤40VA。
(3)过载能力
交流电压：2倍额定电压冲击；交流电流：2倍额定电流连续工作；10倍额定电流：10秒。
3、主要技术指标
(1)交流采样
电压输入标称值：AC220V；电流输入标称值：5A；交流电压电流采样精度：0.5级有功功率、无功功率、功率因数、频率采样精度：1.0级。
(2)遥信开入
信号输入方式：无源接点；输入回路采用光电隔离；接点电压：DC24V；SOE分辨率小于2毫秒；软件防抖动时间0-60000毫秒可设。
(3)遥控输出
输出方式：继电器常开接点；触点容量：AC250V/16A；DC30V/16A。
4、可靠性
馈线终端的快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、浪涌试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验均满足GB/T 13729-2002《远动终端设备》规定中的4级要求；平均无故障时间不小于50000小时。
5、电磁兼容
(1)静电放电
静电放电试验符合GB-T15153.1的规定。接触放电：8KV；空气放电：15KV；严酷等级：4级
(2)高频电磁场
高频电磁场试验符合GB-T15153.1的规定。终端在正常工作状态：频率范围：80MHz～2000MHz；严酷等级：4级；试验场强：30V/m。
(3)电快速瞬变脉冲群
电快速瞬变脉冲群干扰试验符合GB-T17626.4-2008的规定。严酷等级：4级；试验电压：2kV(信号输入、输出、控制回路)；4KV(电源回路)。
(4)浪涌
浪涌试验符合GB-T15153.1的规定。严酷等级：4级；试验电压：4kV。
(5)阻尼振荡波
阻尼振荡波试验符合GB-T15153.1的规定。严酷等级：4级；试验值：100A/m。
(6)交流电磁场
工频磁场试验符合GB-T15153.1的规定；严酷等级：4级；试验值：100A/m。
(7)电源电压突降和中断干扰
电源电压突降和中断干扰影响检验符合GB-T15153.1的规定。
6、绝缘耐压
(1)绝缘电阻
终端单元输入、输出回路对地和各回路之间的绝缘电阻不低于5MΩ(正常条件下测试)和5MΩ(湿热条件下测试)。
(2)耐压强度
终端单元电源、交流输入、输出回路及输出继电器常开触点之间能承受额定功率为50Hz、有效值为2.0kV，时间为l分钟的交流耐压试验，无击穿与闪络现象。
(3)冲击电压
终端单元电源回路对地和各回路之间承受5kV标准雷电波的短时冲击电压。控制回路和状态检测回路对地和各回路之间承受1kV标准雷电波的短时冲击电压。
本发明实施例的馈线终端进一步设置有指示灯和ALARM灯。其中，指示灯可以通过不同显示状态，向用户提示运行、异常、相间、接地、合位、通讯、闭锁和储能状态。表4为指示灯的具体显示状态。
Figure BDA0002350145580000121
表4
图3为根据本发明实施例的馈线终端的工作流程图。
如图4和图5所示，本发明实施例提供一种线路保护装置，包括：多个上述实施例的馈线终端和无线通讯通道。其中，多个馈线终端分别安装在配电网的各个线路上，以分别检测对应线路上的运行参数，馈线终端之间通过无线通讯通道进行通讯。
本发明采用多点终端参与故障检测的方式，利用高速的光纤和4G(5G)无线通讯通道，当一个馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息通过网络组播(一次发送，多点接收)方式，发送给附近线路的其他馈线终端，其他馈线终端在接收到该故障信息后，则对自己所在线路的电流和电压波形和收到的就近终端发来的故障信息进行正、负序综合判断，根据综合判断结果，决定是否控制断路器进行分闸动作来切断故障线路；；其中，馈线终端之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。
此外，本发明实施例的线路保护装置，还包括：通讯主站。通讯主站通过无线通讯通道与每个馈线终端连接，当一个馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息发送给通讯主站，由通讯主站对该馈线终端所在线路的故障信息进行分析，判断出需要切断故障线路的附近其他线路，向上述线路的馈线终端发送遥控指令，控制完成上述线路进行分闸切断线路动作，其中，馈线终端和通讯主站之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。即，可以由通讯主站发送命令来决定哪个线路的馈线终端单元动作切断故障线路，能有效判断出现的故障信号是否是本侧线路。
图6为根据本发明实施例的附近侧线路故障的示意图。其中，SW1-SW6为断路器，R1-R6为起到控制作用的馈线终端。例如，SW5负荷侧出现故障，其它R1～R3，及R6，都有可能检测异常信号产生误动作。
下面对采用双向身份认证和对称加密的方式进行说明。
具体的，电力系统安全防护重点在控制系统，安全防护的目标是抵御病毒、黑客等通过各种形式发起的恶意破坏和攻击，尤其是集团式攻击，重点保护电力实时闭环监控系统及调度数据网络的安全，防止由此引起电力系统事故。
馈线终端与馈线终端之间、馈线终端和通讯主站之间数据采用双向身份认证和对称加密的方式进行数据传输。在进行正式数据传输之前，通讯双方先使用预先安装的CA证书进行身份认证，方法是请求认证端发送随机数，认证端对随机数进行签名，认证端再将签名后的数据发回请求端，请求端使用证书对发回的数据进行验签，验证通过后进入正常数据转输状态，认证失败断开连接。进入正常数据传输状态后，传输数据前先使用对称密钥对数据进行加密，再进行数据传输，接收端收到数据后，用对称密钥对数据进行解密，以达到数据安全传输的目的。
此外，本发明的线路保护装置还具有遥控功能、遥测功能和遥信功能。
(1)遥控功能
馈线终端接收并执行来自主站或子站的遥控命令，完成开关的分、合闸操作；可支持国网标准加密遥控功能；具有远方/本地转换开关：转换开关(按键)控制权限，可就地或远方实现开关的分、合闸操作；遥控接点可设置动作输出保持时间。
(2)遥测功能
遥测量支持以下参数上送：Uab、Ucb、Ia、Ib、Ic、Io、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电流、电压的谐波、电池电压。
(3)遥信功能
此外，每个馈线终端还可以采集信量并发送给通讯主站，其中，遥信量包括：开关的分合状态、开关储能状态、馈线终端的电源状态、馈线终端的异常状态、遥测越限、过流和接地状态。
遥信量采集：采集遥信变位，事故遥信并可向主站或子站发送状态量。有事件顺序记录(SOE)，遥信分辨率小于2ms。
滤波时间可配置，确保稳定的遥信动作时才产生遥信变位，减少遥信的误报。
本发明的线路保护装置，还可以提供对时功能，通过维护软件或者主站对时命令对终端进行对时。具备自诊断功能，在正常运行时定时自检，自检的对象包括CPU、设定值、开出回路、采样通道、E2PROM等各部分。自检异常时，点亮异常指示灯。
根据本发明实施例的馈线终端及线路保护装置，馈线终端FTU是采用高速采样芯片和32位双核异构高速处理器控制芯片相结合的配网自动化控制装置，能快速稳定的完成对配网线路的保护和监控。集保护、测量、控制、监测、通讯、远动等功能于一体，具有集成度高、配置灵活、界面友好等特点。广泛应用于辐射型供电及环网供电系统，可以与主站配合，帮助系统识别线路瞬时性故障与永久性故障，可自动消除瞬时故障对线路的影响，又可与主站配合，隔离永久故障段，避免造成长时间的大面积停电，自动恢复非故障区段电网供电，从而经济实用地实现配网自动化。
馈线终端FTU是针对10KV配电网中的负荷开关(或断路器)的监控和保护而研发的配网自动化终端产品。安装于配电网10kV馈线回路，与开关、电压互感器组成成套设备，具备遥信、遥测、遥控、故障检测、历史数据存储和通信等功能。该馈线终端FTU与断路器以防护控制电缆及航空接插件进行电气连接。设备安装投运后，能够根据设定的技术参数和变电站保护参数相配合，按照主站逻辑，完成被控支线的单相接地故障和相间短路故障检测，实现线路故障监测、隔离及非故障区段恢复供电功能。
馈线终端FTU以高性能32位双核异构微处理器为硬件开发平台，以高效嵌入式实时双操作系统为软件开发平台。采用统一的嵌入式软硬件组合平台(自主开发的主板采用32位双核异构CPU，主频可达到1GHZ，信息处理容量大)，支持高速千兆以太网总线以及CAN总线，接口容量大。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种馈线终端，其特征在于，所述馈线终端安装在配电网线路上，包括：机箱、安装于所述机箱内的电源模块、互感器、双核异构处理器、数据传输模块、无线通信模块、按键和显示模块、存储模块、AD采集模块，其中，
所述电源模块与所述双核异构处理器连接，用于向所述双核异构处理器供电；
所述互感器安装在配电网线路上，采集线路运行参数的模拟量，所述互感器进一步与AD采集模块连接，所述AD采集模块将运行参数模拟量转换为数字量，并发送至所述双核异构处理器；
所述双核异构处理器对接收到线路的运行参数进行分析，计算得到该线路的数据，判断该线路是否发生故障，如果发生故障，则向通过所述数据传输模块向断路器发出分闸动作命令信号，控制断路器断开本故障线路；其中，所述运行参数包括：三相电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数、谐波数据；所述双核异构处理器判断该线路是否发生故障，包括：对计算得到的线路数据进行分析，当检测到线路短路或接地故障时，控制所述断路器切断本故障线路；所述存储模块与所述双核异构处理器连接，用于接收并存储所述运行参数、计算得到的线路的数据；
所述无线通信模块与所述双核异构处理器连接，用于将所述双核异构处理器采集到的运行参数、计算得到的线路数据、判断的故障线路发送至云服务平台和用户终端上；
所述按键和显示模块嵌设在所述机箱的面板上，且与与所述双核异构处理器连接，用于接收用户通过操作所述按键发出的控制指令，以控制显示模块上的菜单界面；
所述馈线终端对配电网线路提供以下功能：
(1)三段式过流保护功能
检测线路电流，实现三段式过流保护；可分别设定投入/退出、电流定值、延时时间、闭锁参数；
(2)零序电流保护功能
零序电流保护为定时限，可设定投入/退出、电流定值、延时时间、闭锁参数；
(3)重合闸控制功能
重合闸功能可由用户自行整定为0-3次，重合次数、重合间隔、复位时间均可自行设定；
(4)后加速功能
此功能可分别设定投入/退出、延时时间参数；
重合闸后加速功能：当开关重合于永久性故障时，会加速跳闸；
遥控、手动、通讯合闸，出现故障加速跳闸，并且闭锁重合闸；
(5)过压、欠压保护功能
(6)环网功能
可实现单侧有压合闸、失压分闸、双侧有压不合闸功能；
(7)非电量保护功能
重瓦、轻瓦、过温、欠费保护功能；
(8)零序电压保护
零序电压保护，可设定投入/退出、电压定值、延时时间参数
(9)谐波分析功能。
2.如权利要求1所述的馈线终端，其特征在于，所述双核异构处理器采用ARM A9+ARMM4单芯片双架构的双核结构。
3.如权利要求1所述的馈线终端，其特征在于，所述数据传输模块采用以太网接口、RS232接口、RS485接口、26芯航插接口和5芯航插接口；
所述无线通信模块采用WIFI接口、4G无线通讯接口、5G无线通讯接口；
所述存储模块采用NADNflash芯片和EERPOM芯片。
4.如权利要求1所述的馈线终端，其特征在于，所述显示模块上的菜单界面包括：设置栏和显示栏，所述设置栏下设有：时间设定、通讯串口设置、密码设置、参数校准；
所述显示栏下设有：通讯参数、保护设定、测量参数、系统状态、软件版本、事件记录，其中，测量参数下进一步设有：测量数据集、IO状态、谐波数据和基波数据。
5.一种线路保护装置，其特征在于，包括：多个权利要求1-4任一项所述的馈线终端和无线通讯通道，所述多个馈线终端分别安装在配电网的各个线路上，以分别检测对应线路上的运行参数，所述馈线终端之间通过无线通讯通道进行通讯，其中，
当一个馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息通过网络组播方式，发送给附近线路的其他馈线终端，其他所述馈线终端在接收到该故障信息后，则对自己所在线路的电流和电压波形和收到的就近终端发来的故障信息进行正、负序综合判断，根据综合判断结果，决定是否控制断路器进行分闸动作来切断故障线路；
其中，所述馈线终端之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。
6.如权利要求5所述的线路保护装置，其特征在于，还包括通讯主站，所述通讯主站通过所述无线通讯通道与每个所述馈线终端连接，当一个所述馈线终端检测到其所在线路发生故障时，将检测到的故障信息发送给所述通讯主站，由所述通讯主站对该馈线终端所在线路的故障信息进行分析，判断出需要切断故障线路的附近其他线路，向上述线路的馈线终端发送遥控指令，控制完成上述线路进行分闸切断线路动作，其中，所述馈线终端和通讯主站之间的数据传输采用双向身份认证和对称加密的方式。
7.如权利要求5或6所述的线路保护装置，其特征在于，采用双向身份认证和对称加密的方式，包括：在正式数据传输之前，通讯双方先使用预先安装的CA证书进行身份认证，认证成功后进入正常数据传输状态后，传输数据前先使用对称密钥对数据进行加密，再进行数据传输，接收端收到数据后，用对称密钥对数据进行解密。
8.如权利要求6所述的线路保护装置，其特征在于，每个所述馈线终端采集遥信量并发送给所述通讯主站，其中，所述遥信量包括：开关的分合状态、开关储能状态、馈线终端的电源状态、馈线终端的异常状态、遥测越限、过流和接地状态。
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