CN202997696U - 一种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统 - Google Patents

一种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统 Download PDF

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张力淼
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Abstract

本实用新型公开了一种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统,其特征在于,包括配电主站、配电子站、以及配电终端,所述配电主站、配电子站、以及配电终端分别安装有北斗卫星通信模块,所述配电终端通过北斗卫星通信系统与所述配电子站或所述配电主站通信,所述配电子站通过北斗卫星通信系统与所述配电主站或所述配电终端通信。本实用新型能够提高供电质量和供电可靠性,提高配电工作管理水平和工作效率,优化网络结构,使因故障停电用户尽量最小化,提高经济效益,提高对用户投诉的响应速度,改进故障时对用户的应答能力。

Description

—种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及智能配网系统,尤其涉及基于北斗卫星通信系统的智能配网系统。
背景技术
[0002] 现有的智能配网系统包括基于WiMAX宽带无线专网的智能配网系统、基于宽带PLC的智能配网系统以及基于无线公网的智能配网系统等。WiMAX宽带无线专网技术虽然已发展较为成熟,但在国内没有分配专用频段。电力行业目前只有230MHz —些频点可用,该频段并不适合WiMAX组网,需要向国家通信主管部门积极争取专网专用频谱资源,未来国家政策是否松动,尚不明朗。宽带PLC技术处在发展期,其技术进步和产业环境关系密切,需要建立国内统一规范标准,解决自主知识产权问题,实现核心芯片技术国产化,研发适用于国内低压配电网特性的产品和设备,逐步实现宽带电力线通信的产业化发展。无线公网方式具有建设周期短、成本低的优点,但由于本质上无线公网和互联网是相通的,无线公网通信方式的安全性、可靠性、实时性不能保证,当接入用户数目增加时,通信速率不能保证。现阶段通常采用的无线配网方式主要是以GPRS无线通信为主,其优点是配网便捷,运行成本费低廉。但是国家电网公司考虑到公网的安全性不高,因此禁止用GPRS方式通信进行遥控操作。因此该方案不能完全实现配网自动化的成体需求。无线公网只能作为现阶段组网的补充方式,且仅限于不需要遥控功能的终端通信等应用。
实用新型内容
[0003] 针对现有技术中存在的上述问题,本实用新型提供了基于北斗卫星通信系统的智能配网系统。
[0004] 本实用新型提供了一种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统,包括配电主站、配电子站、以及配电终端,所述配电主站、配电子站、以及配电终端分别安装有北斗卫星通信模块,所述配电终端通过北斗卫星通信系统与所述配电子站或所述配电主站通信,所述配电子站通过北斗卫星通信系统与所述配电主站或所述配电终端通信。
[0005] 优选地,所述配电子站以及所述配电终端还包括规约转换单元,用于实现卫星通信和电力局域网通信之间的规约转换。
[0006] 优选地,所述配电终端在上电时上报自身的位置及工况信息,或者根据所述配置主站的指示上报位置及工况信息。
[0007] 优选地,所述配电终端能够实现遥信、遥测和遥控。
[0008] 优选地,所述配电终端根据所述配电子站或所述配电主站通过北斗卫星通信系统下发的控制指令完成遥测、遥信或遥控。
[0009] 优选地,所述配电终端将采集的数据通过北斗卫星通信系统发送至所述配电子站或所述配电主站。
[0010] 优选地,所述配电终端非连续地向所述配电子站或所述配电主站发送所采集的数据。
[0011] 优选地,所述配电终端在遇到故障时立即向所述配电子站或所述配电主站发送故
障参数。
[0012] 优选地,所述配电终端在遇到故障时采用紧急定位的方式立即向所述配电子站或所述配电主站发送故障告警。
[0013] 优选地,规约转换单元包括任务管理接口和数据访问接口,任务管理接口实现规约任务的管理功能,数据访问接口实现规约数据的存取、规约数据库的读写、消息通知事件的收发和处理、以及控制指令收发处理。
[0014] 本实用新型能够提高供电质量和供电可靠性,提高配电工作管理水平和工作效率,优化网络结构,使因故障停电用户尽量最小化,提高经济效益,提高对用户投诉的响应速度,改进故障时对用户的应答能力。
附图说明
[0015] 下面结合附图来对本实用新型作进一步详细说明,其中:
[0016] 图1是智能配网系统结构图;
[0017] 图2是本实用新型基于北斗卫星通信系统的智能配网系统结构图;
[0018] 图3是实用新型提供的北斗终端的结构图。
具体实施方式
[0019] 如图1所示,一个完整的配网通信系统应该至少具备下述功能:配网中心主站与配电子站系统之间的通信、配电子站系统与其所辖区域内配电终端之间的通信、配电终端之间的通信、配网中心主站与配电终端之间的通信。
[0020] 为了实现上述功能,如图2所示,本实用新型的智能配网系统共分为3个层次组成:配电主站指挥机、配电子站指挥机、北斗终端,分别安装于配电主战、配电子站和配电终端FTU/DTU (馈线自动化终端)。北斗终端通过RS485串口与规约转换模块联结后通过以太网口与FTU/DTU通信。FTU/DTU具有“三遥”功能,即遥测、遥信、遥控功能。一次设备需要有电动操作机构,在现阶段通过设备的更新换代都具有上述功能。
[0021] 北斗卫星通信模块是与卫星通信的设备,因此在配电主站、配电子站和配电终端都要安装。FTU/DTU的北斗卫星通信模块每次上电之时,主动向子站及主站上报一次工况信息;主站及子站也可命令FTU/DTU上报工况信息。
[0022] 配电终端FTU/DTU采集到各种数据利用北斗卫星将信息发至配电子站或配电主站,由配电子站或配电主站下达的控制指令也可经北斗卫星以通播方式一次性发至所有下属配电终端FTU,完成远程遥测、遥信和遥控功能。同时配网主站与配电子站系统之间、配电子站系统与其所辖区域内配电终端之间、配电终端之间、配网主站与配电终端之间还可以点对点方式相互通信。
[0023] 北斗卫星对民用领域北斗终端的通信频度和带宽有所限制。一般民用卡为60秒通信一次,一次允许发送628bit的二进制代码。因此本实用新型中,使用北斗系统离散传送重要的参数,而非连续传送;同时,遇到故障时立即传送故障电流等参数。使用现有的CDT规约格式编码技术对要传输的信息进行压缩编码,以利用有限的有效信息长度来传输尽可能多的参数变量,解决带宽的限制并满足传送流量的需求。
[0024] 尽管用户受到60秒通信一次的服务频度限制,本实用新型通过科学合理使用常规通信和紧急定位功能,可以确保满足一般用户对自愈能力的要求。当现场出现故障时,北斗卫星终端设备会利用紧急定位信息把故障状态立即上送至北斗指挥机,后台系统会根据现场反馈情况进行事故分析,自动下发命令,对事故区域进行隔离,保障非事故区域的正常供电。例如,在极端情况下终端站刚进行完毕一次常规状态上报后,本地DTU或FTU出现故障报警,由于受北斗服务频度的限制,常规情况下必须等待I分钟后方能再次进行通信发送,此时,可采取紧急定位的方式(紧急定位不受服务频次的限制,但每次紧急定位后终端需保持2倍服务频度的时间间隔停止发射)向子站发送故障告警,同时可以使用高程信息位进行相应编码,传递有效信息;在终端发送紧急定位后的2倍服务频度时间间隔停止发射期间(2分钟),子站或主站可向终端发送控制指令切换开关,终端可在执行操作后,在故障上报2分钟后采取常规通信方式将执行结果向子站或主站汇报;子站或主站在收到终端的执行结果后,可立即向终端发送再次确认的询问指令,终端在收到该指令后可采取紧急定位方式向子站或主站回复询问,询问结果可在紧急定位信息中进行反馈。通过这种通信编排方式,可以保证整个控制流程在3分钟内完成,满足一般用户对自愈能力的时间要求。
[0025] 北斗终端通过以太网与FTU/DTU通信。配电子站指挥机:负责通过北斗卫星与下属FTU/DTU通信,并监测下属FTU/DTU。FTU/DTU:馈线终端单元,具有“三遥”功能。北斗卫星通信模块与规约转换模块:负责通过以太网与FTU/DTU通信,完成规约转换,然后通过北斗卫星与配电子站或配电主站通信。北斗终端的结构如图3所示,104规约与北斗卫星规约转换处理器分别与FTU/DTU、EEPROM、LED状态显示模块、参数配置接口、以及北斗卫星通信模块连接,北斗卫星通信模块还与SM卡连接,104规约与北斗卫星规约转换处理器与参数配置接口以及北斗卫星通信模块之间使用RS485规约,104规约与北斗卫星规约转换处理器与EEPROM之间使用I2C规约。配电子站负责一个片区内开闭所/开关站的配电自动化实施,具有遥测、遥信和遥控“三遥”功能;每个箱变配备FTU/DTU,具有故障检测功能和“三遥”功能,FTU/DTU通过以太网与规约转换模块和北斗卫星通信模块连接。北斗智能配网环网子站系统与各个FTU/DTU通过北斗卫星系统进行通信。
[0026] 建立环网控制系统的目的是使配电子站对此环网的运行情况进行监视,并能进行可靠遥控。当本环网线路出现故障时,FTU/DTU测得故障电流等故障信息,然后通过北斗模块将故障信息传送至配电子站。配电子站收到智能配电开关上报的故障信息后根据系统当前运行情况及线路拓朴结构,迅速进行故障自动定位、故障自动隔离和非故障段的自动恢复供电,从而实现本环网的自诊断、自愈合。如果此故障涉及到与其他环网相连的节点,或者此时子站系统工作在主站控制方式,则子站系统迅速将故障电流等故障信息上报至配电主站,由配电主站做出决策,找出故障点,并给出有效隔离故障点方案。
[0027] 北斗卫星通信模块每次上电之时,主动向子站及主站上报一次位置信息;主站及子站也可命令智能配电开关上报位置。主站及子站系统可将此位置信息在配电GIS系统中显示出来。
[0028] “三遥”包括遥信、遥测和遥控。
[0029] 遥信:指负荷开关分、合位置、接地开关位置、隔离开关位置、当地远方闭锁信号、SF6气体压力、带信号触点灭弧器以及故障指示器信号等。一般标准方案要求开关至少提供2个负荷开关位置、2个接地开关位置触点。同时,对于已经安装了故障指示器的开关柜,需要采集故障指示器信号。
[0030] 遥测:指每个开关的三相电流量。通过为进出线开关安装电流互感器,实现对进出线电流的测量。一般标准方案实现开关房和综合房电缆进出线柜及馈出线柜的电流遥测功能。对于综合房内有的变压器出线柜,根据变压器低压测是否安装有配变监测计量终端(配电自动化所需要的负荷信息可以通过配变计量终端采集),来决定是否需要对该类开关进行电流测量。
[0031] 遥控:开关的远方分合操作。对于实现遥控功能的开关房,并非房内所有的开关都需要实现遥控功能。一般典型的方案只对电房内主进线处的开关及在联络位置的开关(具有转供电功能的开关)实现遥控功能,电房内其他开关按照两遥功能进行设计。
[0032] 为了便于数据跨规约传输,需要一种规约转换单元。该规约转换单元,包括:调用规约任务的入口 ;创建规约数据;获得输入的PI任务信息PiHDRes:获得输入的规约名称标示和工作路径;初始化规约数据;输出规约模块的任务信息;输出规约数据库;定址LINK库接口并启动link ;注册规约消息;注册定时器事件;规约主任务运行processMSG,即循环发布消息,并分发执行;规约任务退出,释放资源;规约任务结束。相应地,该规约转换单元包括:入口,用于供调用规约任务;数据创建模块,用于创建规约数据;信息获得模块,用于获得输入的PI任务信息piHDRes,以及获得输入的规约名称标示和工作路径;初始化模块,用于初始化规约数据;输出模块,用于输出规约模块的任务信息和规约数据库;链路启动模块,用于定址LINK库接口并启动link ;注册模块,用于规约消息和定时器事件;规约主任务运行模块,用于循环发布消息,并分发执行;退出模块,用于退出规约任务,释放资源;结束模块,用于结束规约任务。
[0033] 规约转换单元提供统一的通用数据交互接口,该接口不涉及各种不同规约的特性,因此该模块可以在不同的平台上直接使用,而不需要再进行编码和调试。
[0034] 从功能上看,规约转换模块实现和外接不同的设备通信功能,对各种不同的互联规约进行解释,解释后的数据以一种通用的规约数据描述形式存储在模块中。
[0035] 规约转换模块分别提供任务管理接口和数据访问接口,任务管理接口实现规约任务的管理功能,包括任务的启动、数据配置、多线程任务状态管理,资源分配释放等;数据访问接口包括存取所有标准化规约数据、规约数据库的读写、消息通知事件的收发和处理、控制指令收发处理等。
[0036] 规约转换模块中实现了规约任务的全部功能,包括通用规约数据描述信息库的访问和操作,规约解释,对操作系统、硬件设备的资源调用,并实现任务管理接口和全部数据交互接口等。
[0037] 规约转换模块的总体结构包括系统对象层,实现整个规约框架基础类信息,既包含规约应用平台、平台接口任务、任务看护等输入输出参数接口,又包括信息管理、链路通道管理的输入输出接口。公共数据描述层,实现通用数据描述对象,包括数据处理与描述库。还有就是链路对象,实现对各种规约的链路管理。链路模块实现各种链路的处理过程,并完成对通道的管理。
[0038] 在智能通信单元规约转换设备中,可以实现多种通信规约与北斗规约的相互转换功能。由物理设备通信接口以太网或者RS232/RS485自适应串口等,接入各种智能通信设备,通过该通信转换模块完成信息的交互,从而与北斗卫星系统通信,把现场数据自动传到自动化主站或终端,如监控、各种调度中心等,完成远方对各个智能通信设备的通信和监控。
[0039] 以上所述仅为本实用新型的优选实施方式,但本实用新型保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内,均可对其进行适当的改变或变化,而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于北斗卫星通信系统的智能配网系统,其特征在于,包括配电主站、配电子站、以及配电终端,所述配电主站、配电子站、以及配电终端分别安装有北斗卫星通信模块,所述配电终端通过北斗卫星通信系统与所述配电子站或所述配电主站通信,所述配电子站通过北斗卫星通信系统与所述配电主站或所述配电终端通信。
2.根据权利要求1所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端在上电时上报自身的位置及工况信息,或者根据所述配置主站的指示上报位置及工况信息。
3.根据权利要求1所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端根据所述配电子站或所述配电主站通过北斗卫星通信系统下发的控制指令完成遥测、遥信或遥控。
4.根据权利要求3所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端将采集的工况数据通过北斗卫星通信系统发送至所述配电子站或所述配电主站。
5.根据权利要求4所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端非连续地向所述配电子站或所述配电主站发送所采集的数据。
6.根据权利要求4所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端在遇到故障时立即向所述配电子站或所述配电主站发送故障参数。
7.根据权利要求6所述的智能配网系统,其特征在于,所述配电终端在遇到故障时采用紧急定位的方式立即向所述配电子站或所述配电主站发送故障告警。
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