CN202840683U - 一种低压电网智能配变终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力综合监控技术领域，公开提供了一种低压电网智能配变终端，包括：存储、控制和处理实时信号的CPU处理器及外围电路；分别与CPU处理器及外围电路相连，实时采集现场各种电量及电度参数的电量参数采集和功率计量模块，进行漏电监测和保护的系统漏电监测及保护模块，为各种输入状态量提供通道的状态量处理模块，为各种输出量提供通道的开关量输出处理模块，为系统提供实时时钟，并对系统时钟进行校对的时钟/通讯模块，为所述系统提供工作电源的电源管理模块，从而解决了以变压器为核心的低压配电网台区管理方式落后和运营成本高等现状，提高农村电网配电、供电的可靠性和安全性水平，满足更高等级电网智能化和信息化需求。

Description

一种低压电网智能配变终端

技术领域

本实用新型涉及电力综合监控技术领域，更具体的说，是涉及一种低压电网智能配变终端。

背景技术

目前，农村电网结构比较薄弱、设施比较陈旧、事故隐患多且抗干扰能力不高。近些年来，虽然经过多次的农网规划和改造，取得较大进展，但农网建设速度难以跟上经济发展的脚步。众所周知，农村电网安全、经济运行水平是否提升，直接关系着广大农民的切身利益，也直接关系着电力部门的运行成本及节能和环保目标。

针对城乡配电网变压器台区分布范围广、数量庞大，盗线、盗变压器事故时有发生，台区维护工作繁琐等现状，配电变压器普遍存在寿命短，运行监控方式滞后，防盗技术薄弱，供电可靠性、安全性低等问题。目前，国内现有的配电变压器监测系统大多功能较为单一、性价比差和管理维护成本高等缺陷。

因此，如何解决以变压器为核心的低压配电网台区管理方式落后和运营成本高等现状，提高农村电网配电、供电的可靠性和安全性水平，满足更高等级电网智能化和信息化需求，是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种低压电网智能配变终端，旨在解决以变压器为核心的低压配电网台区管理方式落后和运营成本高等现状，提高农村电网配电、供电的可靠性和安全性水平，满足更高等级电网智能化和信息化需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低压电网智能配变终端，包括：

存储、控制和处理实时信号的CPU处理器及外围电路；

与所述CPU处理器及外围电路相连，实时采集台区现场各种电量及电度参数的电量参数采集和功率计量模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，进行漏电监测和保护的系统漏电监测及保护模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输入状态量提供通道的状态量处理模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输出量提供通道的开关量输出处理模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供实时时钟，并对系统时钟进行校对的时钟/通讯模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为所述系统提供工作电源的电源管理模块。

优选的，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，通过控制电容器组投切的方式，实现电压、无功和功率因数的目标控制的无功补偿模块。

优选的，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供保护和防盗的保护/防盗模块。

优选的，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统的实时数据和关键参数的永久保存的片外存储器模块。

优选的，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，通过液晶显示器、键盘和声光指示的人机交互模块。

其中，所述时钟/通讯模块可实现所述台区内电表电量参数集抄功能。

优选的，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，在台区停电时，为所述系统提供电源的备用电池模块。

优选的，还包括：

与所述系统无功补偿模块相连，实现电容器组在零电压下投入、零电流时切除的防涌流投切电路。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种低压电网智能配变终端，该终端包括：存储、控制和处理实时信号的CPU处理器及外围电路；分别与CPU处理器及外围电路相连，实时采集台区现场各种电量及电度参数的电量参数采集和功率计量模块，进行漏电监测和保护的系统漏电监测及保护模块，为各种输入状态量提供通道的状态量处理模块，为各种输出量提供通道的开关量输出处理模块，为系统提供实时时钟，并对系统时钟进行校对的时钟/通讯模块，为所述系统提供工作电源的电源管理模块，从而解决了以变压器为核心的低压配电网台区管理方式落后和运营成本高等现状，提高农村电网配电、供电的可靠性和安全性水平，满足更高等级电网智能化和信息化需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的另一种低压电网智能配变终端的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的软件架构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的外壳正面结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的外壳底板里面器件实物示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1，为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的结构示意图。本实用新型实施例公开了一种低压电网智能配变终端，该智能配变终端包括：存储、控制和处理实时信号的CPU处理器及外围电路101；与所述CPU处理器及外围电路相连，实时采集台区现场各种电量及电度参数的电量参数采集和功率计量模块102；与所述CPU处理器及外围电路相连，进行漏电监测和保护的系统漏电监测及保护模块103；与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输入状态量提供通道的状态量处理模块104；与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输出量提供通道的开关量输出处理模块105；与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供实时时钟，并对系统时钟进行校对的时钟/通讯模块106；与所述CPU处理器及外围电路相连，为所述系统提供工作电源的电源管理模块107。

上述中的CPU处理器及外围电路101选用高性能、低功耗的ARM芯片stm32f103型号，采用嵌入式实时系统软件架构设计，充分发挥处理器的强大控制和实时信号处理功能，整个CPU最小系统设计集成在一小块PCB板上，其通过接插件与主板进行连接。另外，考虑到终端的工作环境的特殊性，除了常规的程序调试和烧写接口外，系统还具有远程无线或有线升级功能，用于终端软件系统的功能升级。

电量参数采集和功率计量模块102采用基于电能表专用芯片ATT7022及其专业外围调理电路设计，可实时采集台区现场各种电量及电度参数，确保精度达到国家标准规定的0.5级。ATT7022是一款精度高且功能强的多功能防窃基波谐波三相电能专用计量芯片，可完成对基波、谐波和全波的各项电参数的测量工作，并通过SPI通讯接口将需监测和计量的电参数输出。

系统漏电监测及保护模块103，作为该终端的漏电和保护是新增的功能，其实现采取两种方式，即标配方式和系统自带方式，用户可根据实际需要选择使用其中一种来实现供电线路的漏电保护。在标配方式下，需选配其他漏电保护厂家提供的漏电保护产品，本终端提供专用漏电保护接口来实现台区系统的漏电保护；在系统自带漏电保护方式下，可有本终端自身所带的漏电保护功能模块来实现系统的漏电保护，而无需另外配备漏电保护继电器，但是需要配备专业的漏电检测传感器及信号调理电路。

状态量处理模块104，系统状态量包括：配电变压器、智能配变终端、智能电表、剩余电流动作保护运行状态，电容器状态、进线和出线开关位置状态、配电箱/柜门位置状态及油温/油位/湿度/门禁状态。其包括：油温/油位/湿度/门禁状态量检测及处理模块108和开关量输入处理模块109。

开关量输出处理模块105，包括线路投切通道、电容组投切通道、声光报警通道和电能脉冲输出通道。

为了实现强弱电的有效隔离，提高系统的抗干扰能力，对系统各种输入输出通道采用光耦隔离措施，以提高系统的可靠性和稳定性。

时钟/通讯模块106，该终端配备一个实时时钟发生系统，用于系统时钟的校准，当有事件产生时，提供时间参考，并以时间戳的形式附在事件数据包上远程发给服务器管理控制软件系统。并且，该终端提供功能强大的通讯模块，可以灵活选择多种通信方式，例如：GPRS、CDMA、RS485、载波、无线专网、光纤、红外通讯等，实现台区内电表电量参数集抄功能。

电源管理模块107，其采用三相供电模式，即系统通过三个独立的小开关电源从三相电源处获得所需能量，这样除三相电源故障的情况外，系统均可从市电获取电源，提高系统工作电源的可靠性。

请参阅附图2，为本实用新型实施例公开的另一种低压电网智能配变终端的结构示意图。

优选的，该终端还包括：与所述CPU处理器及外围电路相连，通过控制电容器组投切的方式，实现电压、无功和功率因数的目标控制的无功补偿模块110，主要针对电能质量较差的台区，本终端最多可提供三组电容器，用户可根据实际情况和需求来决定需配备的电容器组数量，在实施动态无功补偿时，用户还可设置电容器投切方式，即电容器的投切判据可配置为：电压投切判据、无功投切判据和功率因数投切判据。

优选的，该终端还包括：与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供保护和防盗的保护/防盗模块111。该终端设立保护模块，专门负责台区综合保护，包括短路保护、过载保护、负荷不平衡度预警、变压器高低压侧断线预警、低油位预警、高油温预警、防盗预警等；其中变压器过载保护，在台区配电线路大于两路的情况下，可实现轮投轮切，在保证变压器的安全前提下，最大限度的提高系统供电的可靠性并兼顾公平性。另外，考虑到部分地方配电台区偷盗电缆、偷盗变压器、偷盗变压器油的事件时有发生，该终端配备防盗模块。依据防盗判据，在台区状态参数发生改变时，可实时发出防盗预警信息。

优选的，该终端还包括：与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统的实时数据和关键参数的永久保存的片外存储器模块112。其采用片外RAM+Flash架构，由RAM负责常规参数的保存，其旨在提高数据的存储速度；Flash闪存主要负责系统现场各种实时采样电量参数的存储，其存储容量大，要求能存储系统运行3个月时长的各种数据。

优选的，该终端还包括：与所述CPU处理器及外围电路相连，通过液晶显示器、键盘和声光指示的人机交互模块113。终端现场，用户可通过液晶显示屏提示和按键操作，来进行各种参数查询、设置和修改，及进行现场手动控制操作，当有事件发生时，比如线路跳、合闸动作，保护动作等，系统将提供现场声光报警提示和线路开、合闸指示。

优选的，该终端还包括：与所述CPU处理器及外围电路相连，在台区停电时，为所述系统提供电源的备用电池模块114。正常情况下完成备用电池的充电过程，当在台区停电情况下，可实现电源无缝切换至备用电源，进一步为提高了系统供电电源的可靠性。

优选的，该终端还包括：与所述系统无功补偿模块相连，实现电容器组在零电压下投入、零电流时切除的防涌流投切电路115。为提高电容器使用寿命，本终端有专门防涌流投切电路设计，其可实现电容器组在零电压下投入、零电流时切除，从而保护电容器组和配网系统免受过电流冲击。

请参阅附图3至附图7，图3为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的软件架构示意图；图4为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的内部正面硬件布局实物图；图5为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的内部PCB背面硬件布局实物图；图6为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的外壳正面结构示意图；图7为本实用新型实施例公开的一种低压电网智能配变终端的外壳底板里面器件实物示意图。

如图3中所示，系统采用嵌入式实时操作系统，系统各进程及任务同意由该操作系统调度和指挥，有利于提高系统的实时性和可靠性。

图4中主要组成部件有接线排区、GPRS模块区、备用电池模块区、液晶显示区、灯光指示区级键盘区、电能脉冲输出口。

图5中主要组成部件有接线排区、电流互感器、开关电源。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种低压电网智能配变终端，其特征在于，包括：

存储、控制和处理实时信号的CPU处理器及外围电路；

与所述CPU处理器及外围电路相连，实时采集台区现场各种电量及电度参数的电量参数采集和功率计量模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，进行漏电监测和保护的系统漏电监测及保护模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输入状态量提供通道的状态量处理模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为各种输出量提供通道的开关量输出处理模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供实时时钟，并对系统时钟进行校对的时钟/通讯模块；

与所述CPU处理器及外围电路相连，为所述系统提供工作电源的电源管理模块。

2.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，通过控制电容器组投切的方式，实现电压、无功和功率因数的目标控制的无功补偿模块。

3.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统提供保护和防盗的保护/防盗模块。

4.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，为系统的实时数据和关键参数的永久保存的片外存储器模块。

5.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，通过液晶显示器、键盘和声光指示的人机交互模块。

6.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，所述时钟/通讯模块可实现所述台区内电表电量参数集抄功能。

7.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述CPU处理器及外围电路相连，在台区停电时，为所述系统提供电源的备用电池模块。

8.根据权利要求1所述的智能配变终端，其特征在于，还包括：

与所述系统无功补偿模块相连，实现电容器组在零电压下投入、零电流时切除的防涌流投切电路。

Images