CN1518187A - 智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配电网络控制系统，属于电力自动化技术领域。该系统包括主控制装置、控制执行装置以及门户电表。主控制装置和控制执行装置均装有兼容式通讯接口模块。主控制装置中的信息通路集合器经单通路信号处理器与兼容式通讯接口模块连接。控制执行装置中中央处理部件的上传通讯端与兼容式通讯接口模块连接，其控制端与执行部件受控端连接，其下传通讯端通过抄表接口与门户电表连接。本发明不仅可以根据实地情况合理选用通讯方式，而且能够使多种通讯方式随时处于激活状态，既扩大了适用性，又提高了可靠性，并可通过Internet网络或其它网络实现多套智能化低压配电网络远动控制及门户抄表一体化系统的连接，实现配电网络管理自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网络控制系统，尤其是一种低压配电网络控制及门户抄表一体化系统，属于电力自动化技术领域。
背景技术
目前，我国的低压配电网络仍然采用人工管理，与现代化的自动高压变电所相比，显得十分落后，尤其在广大农村这种供、配电管理方式造成的供、用电之间的矛盾逐渐显现出来。主要问题有以下几个方面：1)线路复杂导致经常跳闸，电工维护劳动强度大、工作效率低；2)无法跟踪定位故障原因，查找故障难度大、耗时长；3)人力成本高，运营费用难以降低；4)人为因素较多，管理措施难以落实到位，容易造成安全隐患；5)农村或部分城镇靠上门抄表，既费工又容易出差错。
为此，申请号为01129962.2、申请日为2001年11月21日的中国专利申请《低压配电装置的智能化远程监控系统》公开了一种由多路端子型信号采集器及多路耦合器将计算机控制中心与低压配电装置连接而成的系统。该系统通过计算机对低压配电装置实现远程监控，具有网络化程度高，数据采集方便准确，易于扩展和维护，通用性强等特点。然而，该专利申请技术方案中仅公开了计算机控制中心与低压配电装置通过插接端子的总线连接方式，应用时不够灵活，难以适应目前广大农村多变的复杂环境，并且该专利申请未公开对用户端的控制，因此实施存在障碍，至今未见应用。
发明内容
本发明的首要目的在于：提出一种可以多种方式实现主控制装置与低压配电装置有机联系的智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，从而适应多变的复杂环境，使之切实在广大农村和城镇得到推广应用。
本发明进一步的目的在于：提出一种可以实现对门户电表实现远程自动化抄表的智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，从而大大方便复杂环境下的用电管理工作，并为网络化管理奠定基础。
为了达到以上首要目的，本发明的智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统包括：安装在供电营业所控制室内的主控制装置、安装于配电箱或配电房内的控制执行装置；所述主控制装置包括控制用计算机、信息通路集合器，所述控制用计算机通过串行接口或并行接口模块与信息通路集合器连接；所述控制执行装置包括中央处理部件、执行部件，所述中央处理部件的控制端与执行部件的受控端连接，其特征在于：所述主控制装置和控制执行装置分别装有实现相互通讯连接的兼容式通讯接口模块；所述兼容式通讯接口模块为至少可以实现有线电话通讯连接、移动电话通讯连接、无线通讯连接以及专线通讯连接中两种通讯连接的接口模块；所述主控制装置中的信息通路集合器与兼容式通讯接口模块连接；所述控制执行装置的中央处理部件的上传通讯端与兼容式通讯接口模块连接，所述主控制装置与所述控制执行装置之间通过与兼容式通讯接口模块相应的通讯方式连接。
这样，在主控制室内便可完成被控配电箱或配电房配电装置故障位置锁定与追踪，执行控制器工作情况查询，跳闸、断相报警；远动复位操作，漏电流自动检测，漏电流模糊设置，强拉操作，强送操作，执行控制器功能锁定，配电房或配电箱保护性能远动测试，配电房或配电箱总表用电量抄录，配电房所配电门户电量抄录等各种工作。并且由于主控制装置与控制执行装置之间可以同时采用两种及两种以上通讯方式，因此不仅可以根据实地情况合理选用，而且能够使多种通讯方式随时处于激活状态，即使某一种通讯方式失效，系统工作仍能正常工作；既扩大了本发明系统的适用性，又提高了该系统的可靠性，一举两得。
为了达到进一步的目的，本发明智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统的控制执行装置还包括抄表接口部件，中央处理部件的下传通讯端通过抄表接口部件与门户电表连接。
这样，本发明可以借助控制执行装置与门户电表间形成的网络化集抄连接方式，实现门户电表的远程集抄，从而使得本系统趋于完善，更有利于在广大农村推广应用。
总之，采用本发明的技术方案之后，与目前在用技术相比，很容易取得以下实质性的进步：
◆原有的配电房或配电箱中，系统跳闸数十秒重合闸一次后，若再次跳闸则需人工检查故障送电；本发明则可在主控制室内根据跳闸前的漏电流及负载参数判断跳闸原因，并在主控制装置操纵台上实现远动控制。
◆原有的配电房或配电箱中无法实时记录配电装置的运行参数；本发明可以实时记录运行参数，特别是故障发生前的参数可以实现对故障位置的锁定与追踪。
◆原有的配电房或配电箱发生故障后，供电部门无法立即知道；本发明实现了供电营业所主控制室在所控范围内的任何一个配电房发生故障后能立即得到报警信号及各项运行参数，在主控制室内及时作出处理。
◆原有的配电装置中，当线路超出一个确定的漏电流阀值后，保护装置即起作用断开线路，这对特殊气候条件下及有些地区的电力供应带来麻烦；本发明可以根据基础漏电流值计算出一个模糊阀值来控制系统运行，较好解决了安全与正常供配电之间的矛盾。
◆在原来的配电房或箱中，拉电和送电都是靠人工到现场实现的；本发明则可以在主控制室内迅速完成，这样极大地方便了特殊情况的处理。
◆原来配电房或箱的保护装置性能检测，依靠人工每星期一次巡回检查完成；本发明可以让操作人员在主控制室内通过系统设置自动实现。
◆原来的配电房或箱的工作情况无法实时监测；本发明可以随时在主控制室查阅各被控对象的运行情况。
◆原有抄表靠人工一户户单独进行，在广大的农村地区尤为困难；本发明的抄表可以通过操作人员在主控制室内方便地对配电房的总表及相应门户的用电量远程读取，速度快，准确性高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的系统框图。
图2为图1实施例中主控制装置的框图。
图3为图1实施例中控制执行装置的框图。
图4为通过本发明组成更大网络系统的示意图。
图5为图1实施例中兼容式通讯接口模块结构框图。
图5.1是对应于图5框图的接线图。
图5.2是图5中电话线数据传输电路图。
图5.3是图5中兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路图。
图5.4是图5中专线信号输入输出电路图。
图5.5是图5中无线收发模块图。
图5.6是图5中多形式信号传输的控制信号产生与处理电路图。
图5.7是图5中通讯方式控制与切换电路图。
图6为图3中抄表接口部件的电路图。
具体实施方式
实施例
一、总体结构
本实施例的智能化控制执行网络远动控制及门户抄表一体化系统如图1所示，主要由安装在供电营业所控制室内的主控制装置、安装于配电箱或配电房内的控制执行装置，以及门户电表组成。
二、主控制装置
主控制装置如图2所示，由控制用计算机、信息通路集合器、单通路信号处理器(1-I+1)I由系统需求的通讯路数确定、兼容式通讯接口模块等组成。在控制用计算机的总线插槽上，安装有实行工业控制用的并行通讯接口卡(也可以采用计算机的标准串行接口)，用以完成计算机与各执行装置的数据连接。兼容式通讯接口模块可以实现有线电话通讯连接、移动电话通讯连接、无线通讯连接以及专线通讯连接。信息通路集合器经单通路信号处理器与兼容式通讯接口模块连接。根据控制执行网络中的配电箱或配电房工作区域的具体情况，工作时允许采用上述四种方式的一种、二种或多种传送信号方式，从而适用于山区、平原、长距离通讯、短距离通讯等各种复杂环境情况，可以最小的投资取得最好的效果。由于一个主控制系统所控制的控制执行装置执行控制器的数量有多有少，对于需要控制较多执行控制装置的系统，兼容式通讯接口允许一种通讯方式中有多路接入，以防止通讯堵塞。
本实施例中的兼容式通讯接口模块如图5所示，主要由电话线数据传输电路、兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路、专线信号输入输出电路、无线收发模块、多形式信号传输的控制信号产生与处理电路、通讯方式控制与切换电路构成。由控制用计算机、信息通路集合器、单通路信号处理器构成的中央处理部件通过多形式信号传输的控制信号产生与处理电路和通讯方式控制与切换电路与电话线数据传输电路、兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路、专线信号输入输出电路、无线收发模块连接，其相互之间的连接关系为详见图5.1。
电话线信号线数据传输电路如图5.2所示，由D1(KBP307)整流桥，Q2(9013)、Q1(2N5551)、Q3(5401)、U3(524-1)光电耦合器及电话外线接口电路U1(TEAL062)等电子元器件组成。待发送的拔号或数据由PHMF-TZ经C1耦合到U1的11脚，由U1处理后的信号经Q1整流桥等送往外线，由外部送入的数据经D1，Q1等送入U1，经放大、滤波后的信号经C6耦合后经IPHMF_TZ，U13 10脚处理，见图5.1 IPHMF_TE。
兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路如图5.3所示，采用无线移动方式传输数据。这种方式可利用现有的手机电路(如西门子C2580)再利用图5.3的移动通讯方式数据传输与控制电路实现数据的移动设备发送与接收。在图5.3中MPCTRL1-MPCTRL20是由多形式信号传输的控制信号产生与处理电路传送过来的控制信号，U7-U11是四块模拟开关电路4066。CC1，...CC4；RR1...，RR4；是拔号矩阵的行列线，用以模拟拔号。U11集成电路MPHCL11，MPHCL12，MPHCL21，MPHCL22，MPHCL31，MPHCL32，是三对控制键控制开关，用以对C2580发送或接收数据的控制。工作时一旦外部有数据接入时，振铃信号RUN1，RUN2，经C10，C11耦合后经U4(524-1)得到RUPH信号，该信号送往U5(LM567)得到有效振铃指示信号RDRMPH，这个信号将送往图5.6U21(74HC245)18脚，由处理器部件读取，处理器打开接收通道，输入的数据DIMF信号经J3(IDC20)插件的19脚进入U14(LM358)2p进行处理后，由U141脚输出IMPHMF-TZ，一路经C19耦合到U6(LM567)得到通音或忙音信号，U6的输出RDSMPH传送到图5.6的U2117脚，由处理器部件读取信号；传送出的数据则来自图5.7U12(4066)的12P MPHMF_TZ信号，该信号与J3的18P相连送往C2588的信号输出端口发送。
专线输入输出电路如图5.4所示，由U2(TEA1062)，专线输出口J2，U15(LM358)、R33、R34、D3(稳压管12V)等元件器件组成，外部一旦有信号传输请求，则信号经J2、R34、C21传入U12放大、滤波、输出的信号IYRMF_TZ一路送到U15∶1进行放大，U15∶2进行比较，其输出的信号YUCOMM送往图5.6中的U21 16脚由处理器部件读取；另一路IYUMF_TZ则送往图5.7 U13的第8脚由图5.7组成的处理电路处理。要发送的信号由图5.7的YUMF_TZ送往图5.4，由C20耦合到U2 11脚经U2处理后，经R34等元件变换后送往J2输出，VSND是48V或24V发送馈电电压。在主控制装置中Vsnd加载，在执行控制器中Vsnd则无需加载。一个SNDMF_TZ信号可以驱动多门接口电路传送DTMF信号。
无线数据收发模块如图5.5所示，本实施例中选用D21DM模块(可传输10-30KM)，其输出的WURXD为模块串行输入信号，WUTXD为串行发送输出信号，这两个信号的输入输出经处理器部件的切换电路送入异步通信输入输出端口，WUDTR送往图5.6的U18 2脚，由处理器部件控制WUDSR送往图5.6 U21的15脚读取。一旦无线模块有信号输入则处理器部件可从WUDSR信号侦知；处理器部件要发送的信号则由WUDTR控制，数据经WUTXD发送。
控制信号产生与控制处理电路如图5.6所示，由U16(74HC273)、U17(74HC273)、U18(74HC273)、U19(74HC273)、U20(74HC273)及U21(74HC245)组成，D0，...，D7，C245K1，C273K1，...，C273K5由理器部件输入。产生的控制信号MPCTRL1，...MPCTRL20送往图5.3用以控制移动通讯设备的信号发送与接收，U21(74HC245)则是用以读入外部状态信号，U18的2脚控制无线模块的数据收发，U20(74HC273)CH5，...，CH12用以控制通讯方式控制与切换电路的通信方式切换。
通讯方式控制与切换电路如图5.7所示，由U23(MT8880)，U12(4066)，U13(4066)组成，U23主要用以DTMF数据的收发；U12用以产生向不同的输入输出通讯方式传递DTMF信号。
其中：
1，YUMF_TZ向图5.4专线传输提供发送数据DIMF信号；
2，PHMF_TZ向图5.2电话线提供数据发送DTFM信号；
3，MPHMF_TZ向移动设备提供数据发送DTMF信号；
4，接收DTMF信号则由U13切换提供，输入的DTMF数据信号IYUMF_TZ，IPHMF_TZ，IMPHMF_TZ分别输入到U13的8、9、11脚，并进行切换，切换命令由图5.6的CH5-CH12信号实现。输入的DTMF信号经R49，C29送往U23，输出的信号由处理器部件的D0-D3读取，INT1则是中断请求信号，RD及WR信号则由处理部件提供的读写控制信号。
此外，控制计算机可以选用工业控制计算机，亦可选用质量较好的商用计算机。并行通讯接口卡可在市场上购到。通路信号集合器则可以选用单片计算机、随机存储器、总线接口电路(如89C52、62256、74LS245、74LS373、4051、4066)等集成电路构成。通道信号处理器可采用MT8888、TEA1062、4093、MSM7512B等集成电路构成，市场都有出售，实现起来较方便，且价格并不太贵，不另赘述。
三、控制执行装置
控制执行装置如图3所示，以中央处理部件为核心，其各相应端口分别与兼容式通讯接口模块、相探测部件、负载与漏电流检测部件、控制执行部件、抄表接口部件、装置环境状态检测与全天候工作执行部件、执行装置信息处理部件等连接组成。兼容式通讯接口模块与主控制装置中的相同，不重复说明。
抄表接口部件电路如图6所示，该电路由两MAX487串口通讯芯片U1、U2构成RS485接口电路，此两芯片的1脚接CPU部件的信号接收端，2、3脚分别接CPU部件的收发控制端，4脚接CPU部件的信号发出端，6、7脚接插口J1。工作时通过CPU部件的控制实现门户电表数据信息的RS485总线交互通讯。此外，该电路还包括由电力调制解调芯片LM1893 J2及其外围器件组成的电力线载波通讯接口电路，电力调制解调芯片J2的12、17脚接CPU部件的信号接收和发送端，5脚接CPU部件的选择切换端，6、7脚和8、9脚分别通过外围器件接偶合变压器T1原边两端，并通过T1的副边接电源线插口J1。这样，可以根据实际情况，通过CPU部件控制选择以电力载波的方式或RS485总线方式实现门户电表的集抄，从而具有更为广泛的适用性。
另外，相探测部件负责探测所控制的控制执行装置的断相，相序等运行情况；负载与漏电流检测部件实时探测配电装置的负载电流，及漏电情况，经放大、A/D转换后送中央处理部件处理，如相探测部件及负载与漏电流检测部件探测到异常情况发生，则立即向主控制装置报告，并将实际运行参数传送给主控制装置，主控制装置将发出报警声提醒控制室的控制人员，控制人员根据得到的参数给执行装置发送相应的动作指令即可完成相应的操作。控制执行部件由驱动电路及动作继电器组成，用以控制配电装置的配送电部件及保护装置的灵敏性自动检测。抄表接口部件中含有电力线载波通讯接口及RS485接口，可根据门户电表及低压配电线路的实际情况选择使用，比如有些低压配电线路的用电器具对载波信号影响过大则可选用拉线式的RS485接口。控制执行装置亦可对配电箱或配电房的总表用电量进行自动抄录，依据门户电表及配电房电表的抄录数据，系统就可计算出某个配电房所控配电线路的线损等参数。中央处理装置用于处于执行控制器的所有数据，完成相应的控制等操作。由于低压配电箱及配电房均设置在野外，环境比较恶劣，这样利用环境状态监测与装置全天候工作控制部件负责监测装置的温度及湿度等工作情况以启动相应的处理程序，如装置中温度过低启动加热装置等。
本实施例中的兼容式通讯接口充分利用了我国绝大部分地区现有发达的通讯网络，让社会资源得以充分地利用，其有益效果有：
1、可以采用专线，电话线移动通讯方式，及无线收发模块中的一种或多种组合，这样可以解决低压配电装置如配电箱、配电房分布在野外的问题，特别是广大的农村地区其低压配电箱或配电房都是分布在人不易接近的地方，在山区与平原地区情况又有很大的差异，即使在同一地区，不同的低压配电网络所在的位置差别也是比较大的，因此根据具体情况在一个系统中选用多种通讯方式既解决了问题，又解决了成本与可靠性方面的矛盾。实际使用中有很大的灵活性。现有技术中采用以太网方式通讯局限性较大，不利于广大的农村地区及部分城镇地区推广。
2、将门户自动化抄表与低压配电的远动控制结合为一体。上门抄表是供电部门一件非常麻烦的事情，既费时费力，又容易造成差错。在城市集中抄表实现较易，在农村抄表实现较为困难。本发明把远动控制与自动化抄表结合为一体有很多优点。如大家所公知的低压配电房所供电的用户通常都在距用户几百米范围以内，利用本发明可以方便地从执行装置通过电力线载波通讯或者RS485端口与各门户电表连接就可方便地实现自动化远程抄表。在公知的本领域技术中还没有发现具有低压配电网络远动控制与远程抄表为融为一体的技术。
3、本实施例中控制执行装置的作用不仅仅是采集数据，它是采集数据与执行主控制装置控制指令于一身的动作执行装置，具有完整的通讯功能与执行功能，它可以完成如拉电、送电，漏触电保护装置的可靠性检测等一系列动作。
尤为值得一提的是，安装于各供电营业所范围内的系统可以通过Internet网络或其它网络进行连接形成图4所示的更大系统，即通过Internet网络或其它网络实现多套智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统的连接。
Claims (6)
1.一种智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，包括安装在供电营业所控制室内的主控制装置、安装于配电箱或配电房内的控制执行装置；所述主控制装置包括控制用计算机、信息通路集合器，所述控制用计算机通过串行或并行接口与信息通路集合器连接；所述控制执行装置包括中央处理部件、执行部件，所述中央处理部件的控制端与执行部件的受控端连接，其特征在于：所述主控制装置和控制执行装置分别装有实现相互通讯连接的兼容式通讯接口模块；所述兼容式通讯接口模块为至少可以实现有线电话通讯连接、移动电话通讯连接、无线通讯连接以及专线通讯连接中两种通讯连接的接口模块；所述主控制装置中的信息通路集合器与兼容式通讯接口模块连接；所述控制执行装置的中央处理部件的上传通讯端与兼容式通讯接口模块连接，所述主控制装置与所述控制执行装置之间通过与兼容式通讯接口模块相应的通讯方式连接。
2.根据权利要求1所述智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，其特征在于：所述控制执行装置还包括抄表接口部件，中央处理部件的下传通讯端通过抄表接口部件与门户电表连接。
3.根据权利要求2所述智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，其特征在于：所述抄表接口部件含有RS485接口和电力载波通讯接口。
4.根据权利要求1或2所述智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，其特征在于：所述主控制装置的信息通路集合器经单通路信号处理器与兼容式通讯接口模块连接。
5.根据权利要求1或2所述智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，其特征在于：所述兼容式通讯接口模块由电话线数据传输电路、兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路、专线信号输入输出电路、无线收发模块、多形式信号传输的控制信号产生与处理电路、通讯方式控制与切换电路构成，由控制用计算机、信息通路集合器、单通路信号处理器构成的中央处理部件通过多形式信号传输的控制信号产生与处理电路和通讯方式控制与切换电路与电话线数据传输电路、兼容接口到移动通讯设备电路板数据传输与控制电路、专线信号输入输出电路、无线收发模块连接。
6.根据权利要求1或2所述智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统，其特征在于：通过Internet网络或其它网络实现多套智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统的连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA021381232A CN1518187A (zh) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | 智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA021381232A CN1518187A (zh) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | 智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1518187A true CN1518187A (zh) | 2004-08-04 |
Family
ID=34280786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA021381232A Pending CN1518187A (zh) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | 智能化低压配电网络远动控制及抄表一体化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1518187A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101237362B (zh) * | 2007-01-31 | 2010-05-19 | 司特维科技(天津)有限公司 | 一种用于宽带网络通信的远程智能电力抄表系统 |
| CN104319898A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 国家电网公司 | 一种双向互动有序用电查询系统 |
| CN110246322A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-17 | 安徽南瑞中天电力电子有限公司 | 一种mbus水表集抄切换电路 |
-
2002
- 2002-08-19 CN CNA021381232A patent/CN1518187A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101237362B (zh) * | 2007-01-31 | 2010-05-19 | 司特维科技(天津)有限公司 | 一种用于宽带网络通信的远程智能电力抄表系统 |
| CN104319898A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 国家电网公司 | 一种双向互动有序用电查询系统 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |