CN204719158U - 一种配电网馈线监测终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种配电网馈线监测终端，包括柱上开关状态信号采集模块，柱上开关控制信号输出模块，配电网电能计量模块，通信模块和双端电源模块。柱上开关状态信号采集模块通过光电隔离，可以收集8路柱上开关的位置信息；柱上开关控制信号输出模块主要包括光电隔离元件和继电器组，用于接收CPU模块的控制命令，可以分别对4路柱上开关实施分合操作；通信模块利用Zigbee技术，实现终端与配电子站之间的通信；电能计量模块以ATT7022B电能计量芯片为核心，实现线路的电压、电流等电量参数的采集；双端电源模块为上述模块提供所需电源，馈线监测终端处理器采用S3C2440A。本实用新型主要实现了电力参数的采集、柱上开关控制和数据传输等功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种配电网馈线监测终端，属于配电网监测技术领域。
背景技术
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的电能生产与消费系统。在我国，通常将35kV以上的电压线路称为输电线路，35kV及其以下的电压线路称为配电线路。我国电力工业经过几十年的发展，发电和输电的自动化水平已经达到较高的水平，但是我国配电网的架构薄弱且存在缺陷，自动化水平不及发电和输电。
配电自动化是对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统。它是近几年来发展起来的新兴技术和领域，是现代计算机技术和通信技术在配电网监视与控制上的应用。该系统一般由配电主站、配电子站、馈线监测终端三层结构组成。国内外机构的研究报告指出，80%以上的停电时间是由中低压配电网引起的。
馈线自动化系统是配电自动化系统的基础。要解决配电网供电可靠性问题，其主要环节就是实现馈线自动化。根据IEEE的定义，馈线自动化系统(Feeder Automation System, FAS)是对配电网线路及其设备进行远程实时监控、协调及控制的一个集成系统。我国配电网的馈线通常指的是35kV/10 kV或110 kV/10 kV的中压变电站的10 kV出线。馈线自动化主要作用，就是在线路正常运行时，监视馈线负荷并优化运行方式。当故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电。
配电网一般深入城市中心和居民密集点，传输功率和距离一般不大，供电容量、用户性质、供电质量和可靠性要求千差万别，各不相同。另外，我国配电网不同于国外配电网的一个显著特点就是中性点不接地，发生单相接地短路故障时，仍允许供电一段时间，但这种故障占配电网故障的绝大部分。这就使得开发配电网自动化设备时不能完全引进、照搬国外技术，而要结合我国配电网的自身特点来设计。
实用新型内容
为了克服以上不足，本实用新型结合嵌入式技术，无线传感网(WSN)技术和3G通信技术，为10kV配电网设计一种基于ARM的能够实时监控的馈线自动化方案，进一步提高10kV配电网供电的可靠性和经济性。
本实用新型提供了一种配电网馈线监测终端，包括CPU模块、柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块和双端电源模块，所述柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块分别与CPU模块连接；
所述柱上开关状态信号采集模块将各种开关量的状态信号通过光电隔离电路和并行接口电路送入CPU模块；
所述柱上开关控制信号输出模块包括光电隔离元件和继电器组，用于接收CPU模块的控制命令，分别对4路柱上开关实施分合操作；
所述通信模块利用Zigbee技术，实现终端与配电子站之间的通信；
所述配电网电能计量模块以ATT7022B电能计量芯片为核心，实现线路的电压、电流的电量参数的采集；
所述双端电源模块为上述模块提供所需电源，当供电线路发生故障时，具备系统电源与备用电源之间自动切换的功能。
上述CPU模块包括S3C2440A微处理器、电源转换电路、复位电路、存储电路、LCD接口电路、通信接口电路和JTAG接口电路，所述电源转换电路、复位电路、存储电路、LCD接口电路、通信接口电路和JTAG接口电路分别与S3C2440A微处理器连接；
所述电源转换电路为S3C2440A处理器及其外围电路提供5V和3.3V的直流稳压电源，以保证系统正常工作；
所述复位电路用于完成系统上电复位以及系统运行故障时用户的按键复位；
所述JTAG接口电路用于芯片内部测试以及对系统进行仿真、调试；
所述存储电路用的是EON公司的EN29LV160AB存储芯片。
上述柱上开关控制信号输出模块电路中采用欧姆龙公司的继电器，型号为G6B-2214P-US和东芝公司的光耦TLP627
本实用新型所达到的有益效果：
与传统技术相比，本实用新型的终端系统通过分析系统软硬件功能及现有资源，最大限度地挖掘软硬件之间的并发性，协同设计软硬件体系结构，以便系统充分利用现有的软硬件资源，缩短系统开发周期、降低开发成本、提高系统性能，避免了独立设计软硬件所带来的弊端。
附图说明
图1为本实用新型的馈线监测终端硬件结构图；
图2为CPU模块的结构图；
图3为柱上开关状态信号采集模块电路；
图4为柱上开关控制信号输出模块电路；
图5为本实用新型的系统电源配置方案。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种配电网馈线监测终端，包括CPU模块、柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块和双端电源模块，柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块分别与CPU模块连接。
如图2所示，CPU模块及其周围电路主要包括S3C2440A处理器、电源转换电路、复位电路、存储电路、LCD接口电路、通信接口电路和JTAG接口电路。其中，电源转换电路为S3C2440A处理器及其外围电路提供5V和3.3V的直流稳压电源，以保证系统正常工作；复位电路的功能是完成系统上电复位以及系统运行故障时用户的按键复位；JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试以及对系统进行仿真、调试；存储电路用的是EON公司的EN29LV160AB存储芯片。
柱上开关状态信号采集模块的功能是将各开关量的状态信号通过光电隔离电路和并行接口电路送入CPU模块。本监测终端一次可以采集8组柱上开关的状态信号，8路电路相同。如图3所示，其中，KR1接外部触点，KR_1接S3C2440A微处理器I/O口的GPF0。外部触点供电设计采用24V直流电源，利用TLP521-1将其转换为I/O口所需的标准3.3V电压信号。
柱上开关控制信号输出模块包括光电隔离元件和继电器组，用于接收CPU模块的控制命令，分别对4路柱上开关实施分合操作；柱上开关控制信号输出模块电路中采用欧姆龙公司的继电器，型号为G6B-2214P-US和东芝公司的光耦TLP627。如图4所示，为防止由于干扰而造成的I/O口输出错误，每组继电器控制电路由两个LTP627光耦控制输入。
通信模块利用Zigbee技术，实现终端与配电子站之间的通信；
配电网电能计量模块以ATT7022B电能计量芯片为核心，实现线路的电压、电流的电量参数的采集；该模块可以实现4路电流和3路电压的同步采集，适用于互感器的三相三线和三相四线接线。
双端电源模块为上述模块提供所需电源，当供电线路发生故障时，具备系统电源与备用电源之间自动切换的功能。如图5所示是整个馈线监测终端系统的电源配置方案，考虑到给终端硬件设备升级改造留有余量，电源模块总功率为50W，其中，AC/DC隔离输出功率50W，采用广州爱浦电子的WA50-220S24K1隔离电源模块；每个DC/DC隔离输出功率15W，采用广州爱浦电子的WD15-24S05C1和WD15-24D05C1隔离模块。由于采用了AC/DC和DC/DC隔离模块，降低了由电源引入的干扰，对提高整个终端的抗干扰性能起到了重要作用。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种配电网馈线监测终端，其特征在于包括CPU模块、柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块和双端电源模块，所述柱上开关状态信号采集模块、柱上开关控制信号输出模块、配电网电能计量模块、通信模块分别与CPU模块连接；
所述柱上开关状态信号采集模块将各种开关量的状态信号通过光电隔离电路和并行接口电路送入CPU模块；
所述柱上开关控制信号输出模块包括光电隔离元件和继电器组，用于接收CPU模块的控制命令，分别对4路柱上开关实施分合操作；
所述通信模块利用Zigbee技术，实现终端与配电子站之间的通信；
所述配电网电能计量模块以ATT7022B电能计量芯片为核心，实现线路的电压、电流的电量参数的采集；
所述双端电源模块为上述模块提供所需电源，当供电线路发生故障时，具备系统电源与备用电源之间自动切换的功能。
2.根据权利要求1所述的一种配电网馈线监测终端，其特征在于：所述CPU模块包括S3C2440A微处理器、电源转换电路、复位电路、存储电路、LCD接口电路、通信接口电路和JTAG接口电路，所述电源转换电路、复位电路、存储电路、LCD接口电路、通信接口电路和JTAG接口电路分别与S3C2440A微处理器连接；
所述电源转换电路为S3C2440A处理器及其外围电路提供5V和3.3V的直流稳压电源，以保证系统正常工作；
所述复位电路用于完成系统上电复位以及系统运行故障时用户的按键复位；
所述JTAG接口电路用于芯片内部测试以及对系统进行仿真、调试；
所述存储电路用的是EON公司的EN29LV160AB存储芯片。
3.根据权利要求1所述的一种配电网馈线监测终端，其特征在于：所述柱上开关控制信号输出模块电路中采用欧姆龙公司的继电器，型号为G6B-2214P-US和东芝公司的光耦TLP627。
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|---|---|---|---|---|
| CN109708687A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-05-03 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种柱上开关的监控系统 |
| CN110460155A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-15 | 山东电工电气集团新能科技有限公司 | 具备图像处理及比对功能的馈线终端及其故障监测方法 |
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| CN110460155A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-15 | 山东电工电气集团新能科技有限公司 | 具备图像处理及比对功能的馈线终端及其故障监测方法 |
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