CN209526562U - 分布式dtu装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种分布式DTU装置，包括一主控单元机箱、一主控单元、一电源模块以及多个分布式设置的测控单元，主控单元被设置成通过接入网络与主站数据通信，主控单元通过RS485总线与每个测控单元连接，主控单元机箱，安装到PT柜上方，主控单元固定安装在主控单元机箱内；主控单元对每个测控单元进行遥控操作，汇集数据信息并上传到主站；在每个环网柜内嵌入式地安装一个测控单元，每个测控单元连接到RS485总线上，将数据信息汇集和转发到主控单元；电源模块，为主控单元、测控单元以及环网柜提供电源。本实用新型的分布式DTU装置采用功能模块独立化、设备互换灵活化的设计思路，实现可靠性、平台化、通用性和扩展性的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网馈线自动化技术领域，尤其涉及一种分布式DTU装置。
背景技术
DTU(Distribution Terminal Unit)配电终端单元，用于开闭所、环网柜、变电所的多回路数据采集、通讯、管理，DTU的主要功能是把远端设备的数据通过无线的方式传送回后台中心。目前，DTU一般采用单独组屏的方式，将控制及操作系统按照要求单独的安装在一台或几台环网柜的内部，会占用环网柜的空间，同时DTU装置损坏后，需要整屏更换，增加运行维护成本。传统的 DTU不具备扩展性，环网柜增容后，需要更换新的DTU，造成资源浪费。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种分布式DTU装置，采用功能模块独立化、设备互换灵活化的设计思路，实现可靠性、平台化、通用性和扩展性的要求。
为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：
一种分布式DTU装置，包括一主控单元机箱、一主控单元、一电源模块以及多个分布式设置的测控单元，主控单元被设置成通过接入网络与主站数据通信，主控单元通过RS485总线与每个测控单元连接，其中：
主控单元机箱，安装到PT柜上方，主控单元固定安装在主控单元机箱内；
主控单元，用以根据主站的遥控指令，对每个测控单元进行遥控操作，汇集数据信息并上传到主站；
在每个环网柜内嵌入式地安装一个测控单元，每个测控单元通过矩形插座与环网柜连接，通过测控单元实现三遥、保护、录波，并且每个测控单元连接到RS485总线上，将数据信息通过RS485总线汇集和转发到主控单元；
电源模块，为主控单元、测控单元以及环网柜提供电源，其中电源模块通过电源总线连接到主控单元以及每个测控单元，实现供电。
优选地，所述主控单元具有微处理器、网络收发模块、光纤接口、总线控制模块以及RS485总线串口，RS485总线串口的波特率达到500K，并连接到总线控制模块，光纤接口连接到网络收发模块，网络收发模块以及总线控制模块分别于微处理器连接，主控单元通过光纤接口与主站进行网络通讯，主控单元通过RS485总线串口和485总线与各个测控单元数据通讯。
优选地，所述主控单元还设置有与微处理器连接的GOOSE接口，用以与上一级以及下一级环网柜点对点通讯。
优选地，所述测控单元采用扁平结构，高宽深尺寸为160mm*220mm*90mm。
优选地，所述主控单元机箱采用1U尺寸机箱。
优选地，所述每个测控单元还设置有RJ45接口形式的RS-232调试端口。
优选地，所述电源模块包括系统供电单元、备用蓄电池以及备用超级电容，分为三个支路提供电源输出，并具有一切换控制单元，用于切换不同的支路输出电源。
有益效果：
由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供了各个模块采用标准化设计的DTU装置，各模块可以任意更换，而不影响整体功能。主控单元安装在 PT柜上方，不占用环网柜的空间，实现通过总线与测控单元连接，实现信息汇集和转发。测控单元按照模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，安装在每个环网柜的二次小室，实现三遥、保护、录波功能。电源模块负责蓄电池、超级电容等后备电源的管理，以及为各单元提供供电电源。
与现有技术相比，其显著的优点在于：
1、方便运行维护，降低配电自动化运营和维护成本，保证配电自动化设备的安全、高效、可靠运行的DTU装置；
2、标准化、小体积的DTU装置，可分布式安装于各环网柜内，即插即用，节省安装空间，协调配电自动化一、二次设备的功能，实现与一二次设备的深度融合；
3、主控单元内置光纤模块，简化通讯接线，结构小巧，便于批量生产和批量测试。采用统一且易插拔的接口，适合安装和更换，满足即插即用的需求，易于运维，满足信息安全的需求，解决现有设备接口不匹配，兼容性、扩展性、互换性差的问题。
附图说明
图1是本实用新型的分布式DTU装置的示意图。
图2是本实用新型的主控单元的示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
结合图1-图2所示，本实用新型提出的分布式DTU装置，采用模块化、小型化和分布式设计理念来实现，旨在解决解决了设备接口不匹配，兼容性、扩展性、互换性差的问题，整个装置由主控单元、测控单元、电源模块组成，主控单元通过RS485总线和测控单元连接，测控单元通过矩形插座和环网柜连接，电源模块为主控单元、测控单元、环网柜提供电源供应。
主控单元和测控单元采用标准化设计，可方便进行更换，而不影响整体功能。主控单元安装在PT柜上方，不占用环网柜的空间，实现通过总线与测控单元连接，实现信息汇集和转发。测控单元按照模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，安装在每个环网柜的二次小室，实现三遥、保护、录波功能。
结合图1所示，本实用新型优选实施例的分布式DTU装置包括一主控单元机箱、一主控单元100、一电源模块300以及多个分布式设置的测控单元200。主控单元100被设置成通过接入网络与主站数据通信，主控单元100通过RS485 总线500与每个测控单元300连接。
主控单元100，优选飞思卡尔的MPC8313芯片，芯片采用了高度集成的PowerQUICC处理器，具备强大的通讯管理能力。可用于汇集各个测控单元的遥信数据、遥测数据、保护事件、录波数据、运行状态、电能量数据等相关信息，并上传至主站。同时，主控单元100还通过网络获取主站发出的遥控命令，对每一个测控单元200进行遥控操作。
图1中，G1-G6表示6个环网柜。当然，本实用新型以6个环网柜为示例进行说明，应当理解，根据本实用新型的方案教导，环网柜的数量是不设限制的。
优选的，主控单元100采用标准的IEC101规约与测控单元通讯交互信息，主控单元100和测控单元300之间基于总线协议，采用RS485总线式通讯接口，简化了接线和操作，便于测控模块的更换、扩展，做到即插即用。后续增加环网柜数量增加后，只需将新增的测控单元挂在RS485总线上，无需多余接线。同时，如果某个测控单元损坏，可直接更换，减少运维工作量。
结合图2，主控单元具有微处理器、网络收发模块、光纤接口、总线控制模块以及RS485总线串口，RS485总线串口的波特率达到500K，并连接到总线控制模块，光纤接口连接到网络收发模块，网络收发模块以及总线控制模块分别于微处理器连接，主控单元通过光纤接口与主站进行网络通讯，主控单元通过 RS485总线串口和RS485总线与各个测控单元数据通讯。
主控单元100通过通讯方式控制电源模块。
主控单元100优选采用光纤接口，可直接接入光纤通讯网络与主站通讯，不需另外设置光纤通讯箱。相对于点对点的通讯模式，节省了通讯接线，更便于维护和扩展。
优选地，主控单元具备GOOSE接口，与微处理器连接，使得主控单元可直接与上一级环网室点对点通讯，也可与下一级环网室点对点通讯，从而完成智能分布式FA功能。
为了实现小型化设计，主控单元机箱，采用标准1U尺寸的机箱，安装设计紧凑，可直接安装在PT柜400的上方，占用空间小，主控单元100固定安装在主控单元机箱内。
在一些例子中，主控单元100还可以内嵌安全芯片，接收主站安全密钥远程下载，具备通信状态监视及通道端口故障监测，实现信息安全防护功能。尤其是，内置国家电网系统安全加密芯片，例如优选采用国家电网系统安全加密芯片SC1161Y，用于配电自动化系统中终端侧的安全防护，且具有普遍安全应用价值的嵌入式数据安全产品。该芯片具备SM1、SM2、SM3国密算法、真随机数发生器等多种安全性保护机制，可有效保证数据传输、存储的机密性和完整性，如此以实现双向身份认证，遥控、参数配置等的签名验证和数据加密保护功能。
在每个环网柜(G1，G2…G6)内嵌入式地安装一个测控单元200，每个测控单元200通过矩形插座与环网柜连接，通过测控单元实现三遥、保护、录波，并且每个测控单元连接到RS485总线上，将数据信息通过RS485总线汇集和转发到主控单元100。通过在测控单元内配置的采集软件，即可实现对环网柜的电气量、开光量的采集和控制。这些采集软件，可以采用现有的信号采集模块实现电气量和开光量信号的采集。
优选的是，测控单200的内核(处理器CPU)采用意法的STM32F407， 168MHz的高速性能使得数字信号控制达到了新的水平。测控单元200内置 AD7606芯片，16位高速采样使得信号采集更加精确。
矩形插头插座具有防误插功能，插座使用浮动式安装孔与环网柜机箱面板固定，避免插座与印制板焊接后在固定在面板时因位置精度不够导致印制板焊点受力的风险。插座内置接地端子，同时可防止插座与印制板焊接时方向焊错。
如此，测控单元200采用模块化、可扩展、易于维护的设计标准，适应复杂运行环境，具有高可靠性和稳定性。
为实现小型化设计，方便嵌入式安装在环网柜二次小室，每个测控单元200 采用扁平结构，高宽深尺寸为160mm*220mm*90mm，实现即插即用，不需要专门接线，便于更换。测控单元200还设置RJ45接口形式的RS-232调试端口，方便工程人员调试装置。测控单元具备基于DL/T 860标准(IEC 61850)的自描述功能，满足即插即用要求。
测控单元还可以选用具有自诊断、自恢复功能的模块，对各功能板件、重要芯片等可以进行自诊断，异常时能上送报警信，实现保护功能，实现故障就地快速隔离，可实现128点故障录波。
结合图1，电源模块300，为主控单元100、测控单元200以及环网柜提供电源，其中电源模块300通过电源总线600连接到主控单元以及每个测控单元，实现供电。电源模块的核心控制组件，采用武汉兴通力的D30模块，该模块采用微功耗设计，适用于弹簧操作机构。操作电源输出额定容量和瞬态容量满足国网检测相关要求，功率裕量大，在550W负载下可保证操作电源端稳定的电压输出，持续时间可达分钟级。
优选地，所述电源模块包括系统供电单元、备用蓄电池以及备用超级电容，分为三个支路提供电源输出，并具有一切换控制单元，用于切换不同的支路输出电源。例如，切换控制单元基于继电保护电路来实现，通过主站或者主控单元发送的命令执行对应的动作来切换供电。
综上所述，本实用新型的技术方案的标准化设计的分布式DTU装置，各模块可以任意更换，实现更好的扩展性和可维护性；主控单元安装在PT柜上方，不占用环网柜的空间，实现通过总线与测控单元连接，实现信息汇集和转发。测控单元按照模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，安装在每个环网柜的二次小室，实现三遥、保护、录波功能，即插即用，节省安装空间，协调配电自动化一、二次设备的功能；主控单元内置光纤模块，简化通讯接线，结构小巧，便于批量生产和批量测试。采用统一且易插拔的接口，适合安装和更换，满足即插即用的需求，易于运维，满足信息安全的需求，解决现有设备接口不匹配，兼容性、扩展性、互换性差的问题。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (7)
1.一种分布式DTU装置，其特征在于，包括一主控单元机箱、一主控单元、一电源模块以及多个分布式设置的测控单元，主控单元被设置成通过接入网络与主站数据通信，主控单元通过RS485总线与每个测控单元连接，其中：
主控单元机箱，安装到PT柜上方，主控单元固定安装在主控单元机箱内；
主控单元，用以根据主站的遥控指令，对每个测控单元进行遥控操作，汇集数据信息并上传到主站；
在每个环网柜内嵌入式地安装一个测控单元，每个测控单元通过矩形插座与环网柜连接，通过测控单元实现三遥、保护、录波，并且每个测控单元连接到RS485总线上，将数据信息通过RS485总线汇集和转发到主控单元；
电源模块，为主控单元、测控单元以及环网柜提供电源，其中电源模块通过电源总线连接到主控单元以及每个测控单元，实现供电。
2.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述主控单元具有微处理器、网络收发模块、光纤接口、总线控制模块以及RS485总线串口，RS485总线串口的波特率达到500K，并连接到总线控制模块，光纤接口连接到网络收发模块，网络收发模块以及总线控制模块分别于微处理器连接，主控单元通过光纤接口与主站进行网络通讯，主控单元通过RS485总线串口和485总线与各个测控单元数据通讯。
3.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述主控单元还设置有与微处理器连接的GOOSE接口，用以与上一级以及下一级环网柜点对点通讯。
4.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述测控单元采用扁平结构，高宽深尺寸为160mm*220mm*90mm。
5.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述主控单元机箱采用1U尺寸机箱。
6.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述每个测控单元还设置有RJ45接口形式的RS-232调试端口。
7.根据权利要求1所述的分布式DTU装置，其特征在于，所述电源模块包括系统供电单元、备用蓄电池以及备用超级电容，分为三个支路提供电源输出，并具有一切换控制单元，用于切换不同的支路输出电源。
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