CN214314716U - 配电网的控制装置、智能变电站以及配电网 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种配电网的控制装置、智能变电站以及配电网，其控制装置包括：开入单元、开出单元、通信单元和控制器；开入单元的外部接口与电力采集设备电连接，内部接口与控制器总线连接，将电力采集设备的遥信信息和遥测信息发送至控制器；通信单元与控制器总线连接，通信单元连接间隔层规约转换器；间隔层规约转换器能够通信连接远程终端；控制器还用于根据遥信信息和遥测信息确定控制信号并发送给开出单元；开出单元的外部接口与配电网的电力控制设备电连接，内部接口与控制器总线连接，将控制信号发送至电力控制设备。本实用新型提供的配电网的控制装置具有设计合理、通用性强且支持基于IEC61850标准的光纤进行数据传输的优点。

Description

配电网的控制装置、智能变电站以及配电网

技术领域

本实用新型涉及电力通讯领域，具体涉及一种配电网的控制装置、配电网以及智能变电站。

背景技术

智能变电站是我国电网近几年一直在发展的目标，2011年以后所有新建变电站全面按照智能变电站技术标准建设。在智能变电站中，传统的电缆接线不再被工程所应用，取而代之的是光纤电缆，二次设备网络化主要体现在系统结构的三层两网：站控层、间隔层、过程层、站控层网和过程层网。站控层和间隔层以基于IEC61850标准的互联互操作为重心，实现数据共享。现有的配电网的用于控制单相接地消弧系统的控制单元已不满足智能变电站的发展需求。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种配电网的控制装置、智能变电站以及配电网。

根据本实用新型的一方面，提供了一种配电网的控制装置，控制装置包括：开入单元、开出单元、通信单元和控制器；

开入单元的外部接口与电力采集设备电连接，内部接口与控制器总线连接，将电力采集设备的遥信信息和遥测信息发送至控制器；

通信单元与控制器总线连接，通信单元包括若干个以太网光纤接口，通过以太网光纤接口连接间隔层规约转换器；间隔层规约转换器能够通信连接远程终端，从而使控制器能够基于IEC61850标准与远程终端进行数据交互；

控制器还用于根据遥信信息和遥测信息确定控制信号并发送给开出单元；

开出单元的外部接口与配电网的电力控制设备电连接，内部接口与控制器总线连接，将控制信号发送至电力控制设备。

可选的，在上述的装置中，通信单元包括与若干个以太网光纤接口连接的多模光纤收发器；

多模光纤收发器与控制器总线连接。

可选的，在上述的装置中，光纤接口的型号为HFBR2412TZ；多模光纤收发器的型号为AFBR-5803ATZ。

可选的，在上述的装置中，开入单元的外部接口包括电流互感器和电压互感器。

可选的，在上述的装置中，开出单元的外部接口包括继电器。

可选的，在上述的装置中，控制器包括FPGA芯片、控制芯片和存储器；

FPGA芯片分别与开入单元的内部接口、开出单元的内部接口以及控制芯片总线连接；

控制芯片分别与存储器和通信单元总线连接。

可选的，在上述的装置中，FPGA芯片的型号为Actel A3P250-PQ208；控制芯片的型号为STM32F429IGT6。

可选的，在上述的装置中，存储器包括同步动态随机存取内存SDRAM和FLASH存储器，FLASH存储器中烧写有根据遥信信息和遥测信息确定控制信号的程序。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种智能变电站，该智能变电站包括上述任一的配电网的控制装置。

根据本实用新型的再一方面，提供了一种配电网，该配电网包括上述的智能变电站、间隔层规约转换器以及远程终端；

间隔层规约转换器分别与配电网的控制装置和远程终端通信连接，从而使配电网的控制装置能够基于IEC61850标准与远程终端进行数据交互。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供一种设计合理、通用性强且基于IEC61850标准的光纤传输的配电网的控制装置，使得电站工作人员不用到现场，远程即可对控制装置进行配置，达到良好的人机交互。配电网在单相接地的过程中，不会出现过大的电流，成功达到“消弧”的目的，避免对配电网的电力设备造成损害，满足了智能变电站的要求。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的配电网的架构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的智能变电站的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型的构思在于，针对现有技术中的配电网单相接地消弧系统的控制单元不能满足智能变电站的要求的情况下，提供了一种以光纤以太网进行通信连接的控制装置，该控制装置能够有效、快速处理开入单元采集的信息，并满足IEC61850标准的要求，使得工作人员不用到达现场，即可对控制装置进行配置，显著提高了配电网的工作效率。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的配电网的架构示意图，从图1可以看出：该配电网的控制装置100包括：开入单元110、开出单元120、通信单元140和控制器130。

在配电网的控制装置100中，开入单元110的外部接口与电力采集设备200电连接，内部接口与控制器130总线连接，将电力采集设备的遥信信息和遥测信息发送至控制器130。

电力采集设备的遥信信息指通信数据的开入量，例如断路器或隔离开关的分/合状态，保护信号的动作/复归，消弧补偿控制功能的投入/退出等，通常用1个或2个二进制位表示。在本申请中，遥信信息包括但不限于消弧补偿电流档位、母联状态。

电力采集设备的遥测指的是各种物理量(电压电流功率等)的远方测量和传送，在本申请中，遥测信息包括但不限于电压值、电流值等。

开入单元110的外部接口与电力采集设备200电连接，并能够接收电子采集设备200的上述遥信信息和遥测信息。开入单元110的内部接口与控制器130通过数据总线、地址总线与控制器130连接，开入单元110可将接收的遥信信息和遥测信息发送至控制器130，以使控制器130对遥信信息和遥测信息进行处理。

在配电网的控制装置100中，通信单元140与控制器130总线连接，在通信单元140中包括若干个以太网光纤接口，通过以太网光纤接口连接间隔层的规约转换器400；间隔层规约转换器400能够通信连接远程终端510，从而使控制器130能够基于IEC61850标准与远程终端510进行数据交互。

在上述的控制装置100中，还设置了通信单元140，用来与间隔层，进一步的，与站控层进行通信。为了符合IEC61850标准，以及提高控制单元100与站控层的通信效率，通信单元中采用了光纤以太网，与间隔层规约转换器400进行通信，具体的，在通信单元140中包括若干个以太网光纤接口，通过以太网光纤接口连接间隔层的规约转换器400。

远程终端510设置在站控层中，包括不限于个人电脑、手机、平板电脑(PAD)等，电站的工作人员可以通过操作远程终端510来实现对配电网的控制装置100的控制。处于间隔层的规约转换器400能够通信连接远程终端510，间隔层规约转换器400的作用是将控制器130的报文的格式与远程终端510的报文的格式进行相互转化。控制器130可识别的报文格式包括但不限于SV格式报文和GOOSE格式报文，而远程终端510可识别的报文格式包括但不限于MMS格式报文，间隔层规约转换器400的作用就是将这两种格式的报文来回转换，以使控制器130和远程终端510接收到的报文都是已方可识别的报文。因此，由于间隔层规约转换器400的存在使控制器130能够基于IEC61850标准与设置在站控层500的远程终端510进行数据交互。

在上述的控制装置100中，控制器130还用于根据遥信信息和遥测信息确定控制信号并发送给开出单元。

控制器130的主要作用就是对遥信信息和遥测信息进行处理，并结合电站工人从远端终端510输入的控制参数来确定出控制信号，并将控制信号发送给开出单元120。该控制信号用来控制配电网的电力设备，使配电网能够快速、高效运行。

开出单元120的外部接口与配电网的电力控制设备300电连接，内部接口与控制器130总线连接，将控制信号发送至电力控制设备300。

开出单元120通过数据总线、地址总线与控制器130连接，开出单元120可接收控制器130发送的控制信号，并将控制信号发送至电力控制设备300，以使电力控制设备300根据该控制信号控制配电网中的其他电力设备工作，其中，控制信号包括但不限于消弧补偿电流档位调节、接地开出、容流测量开出等。

上述的装置的工作流程可以描述如下:配电网上电后工作后，控制器130读取开入模块的开入遥测信息和遥信信息，通过以太网光纤接口，共网将数据通过SV报文和GOOSE报文与间隔层规约转换器进行数据交互。间隔层规约转换器将SV报文和GOOSE报文转化成MMS格式报文，并发送至远程后台终端。

远程配置终端可以是但限于工业触摸屏(如，mcgsTpc-TPC7062Ti型号触摸屏)，该触摸屏可以基于modbus通讯协议与规约转换器进行交互，显示出遥测信息和遥信信息，电站工作人员可以通过该触摸屏配置控制器参数，该触摸屏仍然基于modbus通讯协议将工作人员输入的配置控制器参数信息传输至规约转换器，规约转换器再把配置控制器参数信息通过SV报文和/或GOOSE报文传输到控制器。

控制器130通过处理遥测信息、遥信信息以及控制电压、控制电流得到控制信号，在开出模块输出相应的开出遥信信息。开出模块将开出遥信信息发送至配电网的电力控制装置。

由图1所示的装置可以看出，本实用新型提供一种设计合理、通用性强且基于IEC61850标准的光纤传输的配电网的控制装置，使得电站工作人员不用到现场，远程即可对控制装置进行配置，达到良好的人机交互。配电网在单相接地的过程中，不会出现过大的电流，成功达到“消弧”的目的，避免对配电网的电力设备造成损害，满足了智能变电站的要求。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，通信单元140包括与若干个以太网光纤接口连接的多模光纤收发器；多模光纤收发器与所述控制器总线连接。其中，为了提高通信效率，推荐光纤接口的型号为HFBR2412TZ；多模光纤收发器的型号为AFBR-5803ATZ。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，开入单元的外部接口包括电流互感器和电压互感器。

电流互感器是在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息；电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。

本申请中，电流互感器和电压互感器对配电网现场电力采集设备的遥信信息和遥测信息的接收。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，开出单元的外部接口包括继电器。

继电器是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

本申请中，继电器的作用是开出信号至电力控制设备。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，针对本实用新型的使用场景，提出了一种基于控制芯片STM32+FPGA芯片的控制器，该控制器不仅能够完成对多路多样信号实时、精确地采集，而且具有高速信号处理和数据传输能力，具有集成化程度高、体积小、资源丰富、价格便宜等优点。

控制器包括FPGA芯片131、控制芯片132和存储器；FPGA芯片131分别与开入单元的内部接口、开出单元的内部接口以及控制芯片132总线连接；控制芯片132分别与存储器和通信单元140总线连接。

具体的过程是，由控制芯片132给FPGA发送控制命令，通过FPGA内部的地址译码、逻辑控制以及数据缓冲实现信号采集，并通知控制芯片132对数据进行读取，最后，由控制芯片132对得到的数据进行处理和传输。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，推荐的，FPGA芯片131的型号为ActelA3P250-PQ208；控制芯片132的型号为STM32F429IGT6。

在本申请的一些实施例中，在上述的装置中，推荐的，存储器包括同步动态随机存取内存SDRAM133和FLASH存储器134，FLASH存储器134作为非易失性内存，烧写有根据遥信信息和遥测信息确定控制信号的程序。同步动态随机存取内存SDRAM133可以用来存储配电网的实时信号，以及所谓控制芯片132的计算用缓存。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的智能变电站的结构示意图，该配电网600包括智能变电站610，间隔层规约转换器400，以及远程终端510；其中，智能变电站610包括上述的配电网的控制装置100。

间隔层规约转换器400分别与智能变电站610的配电网的控制装置100和远程终端510通信连接，从而使配电网的控制装置100能够基于IEC61850标准与远程终端510进行数据交互。

综上所述，本实用新型提供一种设计合理、通用性强且基于IEC61850标准的光纤传输的配电网的控制装置，使得电站工作人员不用到现场，远程即可对控制装置进行配置，达到良好的人机交互。配电网在单相接地的过程中，不会出现过大的电流，成功达到“消弧”的目的，避免对配电网的电力设备造成损害，满足了智能变电站的要求。

综上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种配电网的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：开入单元、开出单元、通信单元和控制器；

所述开入单元的外部接口与电力采集设备电连接，内部接口与所述控制器总线连接，将电力采集设备的遥信信息和遥测信息发送至所述控制器；

所述通信单元与所述控制器总线连接，所述通信单元包括若干个以太网光纤接口，通过所述以太网光纤接口连接间隔层规约转换器；所述间隔层规约转换器能够通信连接远程终端，从而使所述控制器能够基于IEC61850标准与远程终端进行数据交互；

所述控制器还用于根据所述遥信信息和所述遥测信息确定控制信号并发送给所述开出单元；

所述开出单元的外部接口与所述配电网的电力控制设备电连接，内部接口与所述控制器总线连接，将所述控制信号发送至所述电力控制设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信单元包括与所述若干个以太网光纤接口连接的多模光纤收发器；

所述多模光纤收发器与所述控制器总线连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光纤接口的型号为HFBR2412TZ；所述多模光纤收发器的型号为AFBR-5803ATZ。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开入单元的外部接口包括电流互感器和电压互感器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开出单元的外部接口包括继电器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括FPGA芯片、控制芯片和存储器；

所述FPGA芯片分别与开入单元的内部接口、开出单元的内部接口以及所述控制芯片总线连接；

所述控制芯片分别与所述存储器和所述通信单元总线连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述FPGA芯片的型号为ActelA3P250-PQ208；所述控制芯片的型号为STM32F429IGT6。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储器包括同步动态随机存取内存SDRAM和FLASH存储器，所述FLASH存储器中烧写有根据所述遥信信息和所述遥测信息确定控制信号的程序。

9.一种智能变电站，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述的配电网的控制装置。

10.一种配电网，其特征在于，包括权利要求9所述的智能变电站、间隔层规约转换器以及远程终端；

所述间隔层规约转换器分别与所述配电网的控制装置和所述远程终端通信连接，从而使所述配电网的控制装置能够基于IEC61850标准与所述远程终端进行数据交互。

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