CN109193952A - 一种基于gprs通信的配电网馈线终端及故障检测保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GPRS通信的配电网馈线终端，包括：用于供电的电源模块、MCU、以及分别与MCU相连的GPRS模块、储存模块、数据采集模块、规约转换模块和故障检测保护模块。以及应用所述配电网馈线终端的故障检测保护方法，包括三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸保护、电压越限告警和过负荷告警，本发明配有GPRS网络通信，可满足大流量、高速率数据传输要求，能对配电***以及设备进行远方监控，能够实现对故障的检测并且可以有效的隔离故障，具有丰富的故障检测功能及保护功能，实现对故障的检测并且可以有效的隔离故障，让非故障区快速恢复供电，具有高性能、高精度、高可靠性、高稳定性的特点。

Description

一种基于GPRS通信的配电网馈线终端及故障检测保护方法
技术领域
本发明涉及配电网领域，具体的涉及一种基于GPRS通信的配电网馈线终端及故障检测保护方法。
背景技术
随着我国国民经济的迅猛发展，社会和科技都得到了很大进步。工厂企业也不断发展，包括居民在内的这些用户对我国的电能质量有了新的需求。这也就要求我国的电力行业需要不断进步。这其中就包括配电网需要保证供电的可靠性和供电的高质量。从技术上来说，也就是需要发展高性能完善的配电网自动化***。因此，也就是需要我们深入去研究配电网自动化技术特别是馈线自动化***技术，包括其***的结构、运行机制、控制方式等相关技术。而馈线自动化是配电网技术的核心内容，因此它是提高用户供电质量和可靠性，同时也是最有效最直接的方式。因此，在发展配电网自动化的过程中我们首先要发展馈线自动化技术。而馈线终端是配电网馈线自动化***最核心的装置，是实现配电网络自动化、智能电网数字化和信息化的基础。
目前城市电网在不断发展，10kV配电线路中间的联络和分段不断增多，线路越来越复杂，10kV线路上安装的是整定电流为600A、400A、200A的开关，平时负荷均较重，这样当线路出现过负荷、瞬时故障、永久故障灯任一情况，开关均会自动跳闸，如果不在馈线上加装馈线终端，当出现跳闸断电时，供电部门往往不能实时了解到开关分合的实时信息并且不能远程分合开关，这就增大了配电维护人员工作量，给配电网维护带来诸多不便。
通常情况下，为了达到对户外开关的实时监控，一般在配电线路的户外开关上加装馈线终端；该装置可以实时监测户外开关设备运行情况，减少停电时间，减轻检修工作量，提高工作效率及其供电可靠性。该终端和配电子站之间的通信大都是采用以太网口或者光纤，尽管通信速度和质量都能满足要求，但通信线路铺设困难，成本较高，而且缺乏灵活性，一旦配电网络结构发生改变，整个通信架构也需要跟着改变，增加现场施工的难度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能对配电***以及设备进行远方监控、实现对故障的检测并且可以有效的隔离故障，让非故障区快速恢复供电的基于GPRS通信的配电网馈线终端及故障检测保护方法。
本发明采用的技术方案是：
一种基于GPRS通信的配电网馈线终端，包括：用于供电的电源模块、MCU、以及分别与MCU相连的GPRS模块、储存模块、数据采集模块、规约转换模块和故障检测保护模块；
所述GPRS模块(3)用于传输数据；
所述储存模块(4)用于储存MCU(2)发送的电能量数据和事件记录；
所述数据采集模块(5)用于将PT和CT的强电信号转化为弱电信号输入MCU(5)；
所述规约转换模块(6)用于从MCU(2)接收的数据中获取有用信息，打包到符合监控***协议的数据帧中；
所述故障检测保护模块(7)用于判断三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸保护、电压越限和过负荷告警的触发条件。
进一步的，还包括与MCU相连的指示灯模块，以用于表明当前运行的各种状态及其故障告警。
进一步的，还包括用于提供备用电源的锂电池模块。
进一步的，还包括分别与MCU相连的以太网口和串口。
一种应用权利要求1所述配电网馈线终端的故障检测保护方法，包括:
三段过流保护：故障检测保护模块判断三相母联侧或桥侧开关电流的任意一相大于过流I段设定值I dz1时，过流I段软压板启动投入，超过延时定值T1，过流Ⅰ段保护动作于出口跳闸并告警且闭锁备自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流I I段定值Idz2时，过流I I段软压板启动投入，经过T2时间的延时，过流I I段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流Ⅲ段定值I dz3时，过流Ⅲ段软压板启动投入，经过T3时间的延时，过流Ⅲ段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；
两段零序过流保护：故障检测保护模块判断零序电流大于零序过流I段设定值I0dz1，零序过流I段软压板启动投入，经过T4时间的延时，零序过流Ⅰ段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；零序电流大于零序过流I I段定值I 0dz2，零序过流I I段软压板启动投入，经过T5时间的延时，零序过流I I段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
重合闸保护：故障检测保护模块判断线路过流时，发送命令启动过流跳闸，在0.2秒内自动合闸一次。合闸后，重合闸软压板检测线路是否有电流，若有则表示重合闸成功，若无流则重合闸失败，上报过流故障；
电压越限告警：故障检测保护模块判断工作电源或者备用电源任意一相电压小于设定值Udz，低电压软压板启动投入，经过T6时间的延时,低电压段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
过负荷告警：故障检测保护模块判断三相电流任意一相大于额定电流时，过负荷软压板启动投入，经过T7时间的延时,过负荷段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸。
本发明的有益效果：
本发明的配电网馈线终端配有GPRS网络通信，可满足大流量、高速率数据传输要求，能对配电***以及设备进行远方监控，通过故障检测保护模块和对应的故障检测保护方法可实现三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸，以及电压越限和过负荷告警功能，具有多种故障检测功能及保护功能，实现对故障的检测并且可以有效的隔离故障，让非故障区快速恢复供电，具有高性能、高精度、高可靠性、高稳定性的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；
图1为本发明配电网馈线终端的结构原理图；
图2为本发明三段过流保护的原理示意图；
图3为本发明两段零序过流保护的原理示意图；
图4为本发明电压越限告警的原理示意图；
图5为本发明过负荷告警的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的一种基于GPRS通信的配电网馈线终端，包括：用于供电的电源模块1、MCU2、以及分别与MCU2相连的GPRS模块3、储存模块4、数据采集模块5、规约转换模块6和故障检测保护模块7。
其中，本实施例中MCU2采用高性能32位DSP芯片，负责发送命令数据帧，接收应答数据帧，并控制协调收发数据之间的关系，完成各种定时和超时判断，完成各种容错功能。
GPRS模块负责将转换后的数据正确、高速的发送给上行调度站、用户监控平台和下行各监控设备，其中包括建立网络连接，有效、无效判断，接收网络命令，根据所要数据设备号，提供最新数据。
存储模块用于存储记录位置、故障遥信变位SOE等事件顺序记录。
数据采集模块用于将PT和CT的强电信号不失真地转变为内部弱电信号。
规约转换模块用于在接收的数据中获取有用信息，打包到符合监控***协议的数据帧中，本实施例中的终端支持MODBUS协议与多种远动规约之间的转换，包括DL/T643.5101-2002(I EC 60870-5-101传输规约)、DL/T 634.5014-2002(I EC 60870-5-104传输规约)、DL/T667-1999(I EC60870-5-103传输规约)、DL/T 451-1991循环式远动规约等。
还包括与MCU2相连的指示灯模块8，以用于表明当前运行的各种状态及其故障告警。
电源模块包括支持DC/AC220V的常规电源模块和用于提供备用电源的锂电池模块，备用电源也可以采用超级电容等其他元器件代替。
终端上还设置有分别与MCU2相连的以太网接口和串口接口，可依据现场需要来配置通讯接口。
故障检测保护模块7用于实现一种故障检测保护方法,包括三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸的保护功能，以及电压越限和过负荷告警功能:
三段过流保护：如图2所示，故障检测保护模块判断三相母联侧或桥侧开关电流的任意一相大于过流I段设定值I dz1时，过流I段软压板启动投入，超过延时定值T1，过流Ⅰ段保护动作于出口跳闸并告警且闭锁备自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流I I段定值I dz2时，过流I I段软压板启动投入，经过T2时间的延时，过流I I段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流Ⅲ段定值Idz3时，过流Ⅲ段软压板启动投入，经过T3时间的延时，过流Ⅲ段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；
两段零序过流保护：如图3所示，故障检测保护模块判断零序电流大于零序过流I段设定值I 0dz1，零序过流I段软压板启动投入，经过T4时间的延时，零序过流Ⅰ段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；零序电流大于零序过流I I段定值I 0dz2，零序过流I I段软压板启动投入，经过T5时间的延时，零序过流I I段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
重合闸保护：故障检测保护模块判断线路过流时，发送命令启动过流跳闸，在0.2秒内装置自动合闸一次。合闸后，装置软压板检测线路是否有电流，若有则表示重合闸成功，若无流则重合闸失败，装置报过流故障；
电压越限告警：如图4所示，故障检测保护模块判断工作电源或者备用电源任意一相电压小于设定值Udz，低电压软压板启动投入，经过T6时间的延时,低电压段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
过负荷告警：如图5所示，故障检测保护模块判断三相电流任意一相大于额定电流时，过负荷软压板启动投入，经过T7时间的延时,过负荷段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸。
本发明的配电网馈线终端配有GPRS网络通信，可满足大流量、高速率数据传输要求，能对配电***以及设备进行远方监控，通过故障检测保护模块和对应的故障检测保护方法可实现三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸，以及电压越限和过负荷告警功能，具有丰富的故障检测功能及保护功能，实现对故障的检测并且可以有效的隔离故障，让非故障区快速恢复供电，具有高性能、高精度、高可靠性、高稳定性的特点。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于GPRS通信的配电网馈线终端，其特征在于，包括：用于供电的电源模块(1)、MCU(2)、以及分别与MCU(2)相连的GPRS模块(3)、储存模块(4)、数据采集模块(5)、规约转换模块(6)和故障检测保护模块(7)；
所述GPRS模块(3)用于传输数据；
所述储存模块(4)用于储存MCU(2)发送的电能量数据和事件记录；
所述数据采集模块(5)用于将PT和CT的强电信号转化为弱电信号输入MCU(5)；
所述规约转换模块(6)用于从MCU(2)接收的数据中获取有用信息，打包到符合监控***协议的数据帧中；
所述故障检测保护模块(7)用于判断三段过流保护、两段零序过流保护、重合闸保护、电压越限和过负荷告警的触发条件。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的配电网馈线终端，其特征在于：还包括与MCU(2)相连的指示灯模块(8)，以用于表明当前运行的各种状态及其故障告警。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的配电网馈线终端，其特征在于：还包括用于提供备用电源的锂电池模块。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的配电网馈线终端，其特征在于：还包括分别与MCU(2)相连的以太网接口和串口接口。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述配电网馈线终端的故障检测保护方法,其特征在于,包括:
三段过流保护：故障检测保护模块判断三相母联侧或桥侧开关电流的任意一相大于过流I段设定值Idz1时，过流I段软压板启动投入，超过延时定值T1，过流Ⅰ段保护动作于出口跳闸并告警且闭锁备自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流II段定值Idz2时，过流II段软压板启动投入，经过T2时间的延时，过流II段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；三相母联或桥开关电流任意一相大于过流Ⅲ段定值Idz3时，过流Ⅲ段软压板启动投入，经过T3时间的延时，过流Ⅲ段保护动作于出口告警并跳闸且闭锁自投合闸；
两段零序过流保护：故障检测保护模块判断零序电流大于零序过流I段设定值I0dz1，零序过流I段软压板启动投入，经过T4时间的延时，零序过流Ⅰ段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；零序电流大于零序过流II段定值I0dz2，零序过流II段软压板启动投入，经过T5时间的延时，零序过流II段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
重合闸保护：故障检测保护模块判断线路过流时，发送命令启动过流跳闸，在0.2秒内自动合闸一次。合闸后，重合闸软压板检测线路是否有电流，若有则表示重合闸成功，若无流则重合闸失败，上报过流故障；
电压越限告警：故障检测保护模块判断工作电源或者备用电源任意一相电压小于设定值Udz，低电压软压板启动投入，经过T6时间的延时,低电压段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸；
过负荷告警：故障检测保护模块判断三相电流任意一相大于额定电流时，过负荷软压板启动投入，经过T7时间的延时,过负荷段动作于出口跳闸并报警且闭锁备自投合闸。
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