CN1305256A - 一种配电自动化***的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种配电自动化***的实现方法,它包括配电自动化馈线监控终端,真空自动配电开关,网络通讯管理机和实时监控软件,其特征是配电自动化馈线监控终端用于监控柱上配电开关的运行状态完成当地故障处理,将实施数据传给网络通讯管理机,它稳定性好,可靠性高,能在线路层实现故障处理,具有多规约通讯远方监控功能,而且***软件结构紧凑合理。
Description
本发明属于电力行业配电***,特别是关于一种配电自动化***的实现方法。
目前,已有的用于电力行业的配电自动化***,主要是由调度端的监控后台、馈线监控终端、柱上真空自动负荷开关、数据通讯网络等构成。该***是利用柱上监控终端采集现场的数据,通过数据传输网络把采集的数据传给调度端的监控后台,由调度端的监控后台分析采集的电流数据,判断现场开关状态,实施远方监控。如果电网某处出现故障,柱上监控终端将采集的信息回传给监控后告,由监控后台进行分析判断指出故障位置。其缺点是:首先,故障处理必须依赖监控后台,不能在线路层进行故障处理;其次,通讯线路要求高;第三,电流整定困难。而且现有的配电自动化软件***,由于内容庞大、功能交叉使得软件结构混乱,在处理复杂情况时易出现错误、可靠性低、稳定性差,且随着软件规模的扩大程序修改难度加大;处理的数据量大、种类繁多,由于采用分散的数据处理,即降低了数据处理的正确可靠性、加大了编程工作量,要保证相关数据一致性也很困难;未能很好解决实时数据通讯和数据分析处理之间的关系,在配电网实时监测中要求反应速度慢。
本发明的目的在于克服以上缺点,提供一种配电自动化***的实现方法,它稳定性好,可靠性高,能在线路层实现故障处理,具有多规约通讯、远方监控功能;而且***软件结构紧凑合理。
本发明的技术方案是:设计一种配电自动化***的实现方法,它包括:配电自动化馈线监控终端、真空自动配电开关、网络通讯管理机和实时监控软件,其特征是:
配电自动化馈线监控终端用于监控柱上配电开关的运行状态,完成当地故障处理,将实时数据传给网络通讯管理机;
网络通讯管理机用于将配电自动化馈线监控终端监测的实时数据进行处理,而后传给配电自动化实时监控软件;
实时监控软件将采集到的数据进行分析、判断,以确定各个配电开关的运行状态;当配电线路发生故障时,监控软件通过上传的
实时监控软件将采集到的数据进行分析、判断,以确定各个配电开关的运行状态;当配电线路发生故障时,监控软件通过上传的实时数据分析,用于判断故障的所在位置及变位开关,实现远方遥信、遥测、遥调、遥控等功能。
所述的馈线监控终端由数字电路、操作电路、设定电路、电源组成,其特征是:电压、电流互感器采集的电网电压、电流信号,放大滤波后送至A/D转换器,87C196KC根据转换的结果和设定电路所设定的状态,判断出电网的运行情况和开关应处的位置,然后延时到设定的时限,再通过执行电路控制开关进行合/分/闭锁操作,实现当地故障处理。同时用LED显示开关状态,并把所有信号通过通讯电路上报至监控后台。
所述的转换通讯管理机,它包括计算机、主处理电路、多个上位通讯电路、多个下位通讯电路、接线端和电源组成,其特征是:在主处理电路通过接线端与多个上位通讯电路和多个下位通讯电路电连接;上位通讯电路、下位通讯电路包括多个串口电路,上位通讯电路中的串口电路通过接线端与计算机相连接;下位通讯电路中的串口电路,通过接线端与配电线路上的设备输出信号端电连接;上位通讯电路和下位通讯电路具有相同的电路结构。
所述的电压型真空自动配电开关,它包括套管式电流互感器、真空灭弧室、开关和操作机构,其特征是:它是三相共箱,每相真空灭弧室串接隔离刀闸,并通过绝缘轴与操作机构传动连接,操作机构与开关主回路通过箱体隔离,并留有气密通道;每相两端均连接有避雷器,每相贯穿有电流互感器,密封箱体里有微正压SF6气体;箱体上连接有EP橡胶密封圈。
所述的电压型真空自动配电开关具装有感应雷防护装置;电压型真空自动配电开关内置于全密壳体内。
所述的监控软件由以下模块组成:
通讯控制模块:用于将采集的配电网上被监测对象各种实时信息以约定格式传递给其它模块处理;将其它模块处理的数据传递给配电网上被控制对象;
配电自动化实时监控模块:用于以图形、报表等各种方式显示配电网被监测对象各种实时信息;用于查询各种实时信息、了解历史事项信息,根据实时运行状态及事故信息可以采取相应措施;
数据库管理模块:用于抽象出以计算机数据库格式表示的各项数据属性和结构,形成配电自动化***的数据库框架;对应不同具体的配电自动化***以具体数据填充数据库框架,生成实际的数据;
图表生成工具模块:用于生成接线图、报表、负荷曲线、潮流、棒图等各种图形表格;这些图形是配电自动化***中的各项数据的可见形式,在***运行时就是通过它们显示配电自动化***的运行状态的;
实时共享数据控制模块:生成和维护***中的实时共享数据,数据指的是一个以上的多个软件模块之间的共用数据。
所述的实时共享数据控制模块具有在配电自动化***软件运行过程中的持久性能,及与静态数据库保持一致的性能,即软件***一开始运行此模块也应启动,并生成实时共享数据,初始的数据是由静态数据库构成的,在运行中间再对其修改;在软件运行过程中保持对数据的完整、有效的控制,软件***退出时才释放并退出实时共享数据控制模块,退出时需要保存或与静态数据库保持一致的数据,则应把相应实时共享数据内容保存在规定位置;
实时共享数据控制模块的运行必须通过其它模块来启动它;其流程过程是:当其他4个模块任意一个启动时,都需要调用实时共享数据,故当任意一个模块启动时,可能有其它模块已经执行,实时共享数据可能已经存在;首先要判断是否已经存在实时共享数据,若无,则打开数据库,读数据库信息生成实时共享数据并继续;若有则此进程模块取出实时共享数据指针,对其中的数据进行操作。当此进程模块结束时,若无其它进程使用实时共享数据,需要保存数据到数据库或文件,随后关闭数据库并释放实时共享数据。
本发明与现有技术相比具有如下特点:
1、该电压型配电自动化***依靠自身电压型的特点,通过馈线监控终端在线路层实现故障处理,并通过通讯通道进行数据传输,实施远方监控,可准确判断出故障区段并在配电线路层实现故障区段的自动隔离,及时消除配网故障,尽快恢复供电,提高了配网自动化水平和供电可靠性。
2、将有线音频通讯方式应用于配电自动化,不但提高了通讯的可靠性,而且大大降低了配电自动化的工程投资。
3、该电压型配电自动化***采集的信息量多,如遥测量、遥信量及通过各种数字通信接***换的数据,如与微机保护、故障录波装置、微机交流采样变送器、小电流接地选线装置、无功自动调节装置、直流监视***、同期操作装置、消防监视***等交换数据。
4、由于该***功能齐全,各组成部分设计合理,运行安全可靠,因此能够满足电力行业的配电自动化要求。
5、***软件因为数据共享的,可以在多个模块之间共享,既保证了数据的一致性,还减少了数据冗余;数据在内存中,故各模块对数据的操作快速,提高了***的执行速度和效率。此模块成为了保证软件***稳定、可靠、高效运行的关键技术之一。而且初始的数据是由静态数据库构成的,在运行中间再对其修改;在软件运行过程中保持对数据的完整、有效的控制,软件***退出时才释放并退出实时共享数据控制模块,退出时需要保存或与静态数据库保持一致的数据,则应把相应实时共享数据内容保存在规定位置。由于初始的数据是由静态数据库构成的,在运行中间再对其修改;在软件运行过程中保持对数据的完整、有效的控制,软件***退出时才释放并退出实时共享数据控制模块,退出时需要保存或与静态数据库保持一致的数据,则应把相应实时共享数据内容保存在规定位置。
下面结合附图对本发明做进一步说明:
图1是本发明的***逻辑框图。
图2是本发明的配电自动化馈线监控终端电路框图。
图3是本发明的真空自动配电开关结构图。
图4是本发明的网络通讯管理机电路框图。
图5是本发明的实时监控软件组成图。
图6是本发明的实时监控软件流程图。
图中:1、电流互感器;2、绝缘驱动轴;3、避雷器;4、隔离刀闸;5、微正压SF6气体或干燥空气;6、绝缘驱动轴;7、主回路箱体;8、真空灭弧室。
图1是本发明的***逻辑框图。其中馈线监控终端采集配电网的运行数据,分析处理后在线路层完成故障处理,同时通过通讯管理机把现场数据传给监控后台,经实时监控软件分析处理指出故障位置,实现远方遥信、遥测、遥控功能。
图2是本发明的配电自动化馈线监控终端电路框图。通过电压、电流互感器采集的电网电压、电流信号,放大后经滤波、采样/保持器送至A/D转换器,转换成数字信号传给87C196KC,87C196KC根据转换的结果和设定电路所设定的状态,判断出电网的运行情况和开关应处的位置,然后延时到设定的时限,再通过执行电路控制开关进行合/分/闭锁操作,同时用LED显示开关状态,并把所有信号通过通讯电路上报至监控后台。实现当地故障处理,远方实时监控功能。
图3是本发明的真空自动配电开关结构图,它采用三相共箱,每相真空灭弧室8串接隔离刀闸4,两者通过各自的绝缘驱动轴6和2由同一操作机构驱动,操作机构与开关主回路,通过主回路箱体7和机构箱适当隔离并留有气密通道,每相两端均带有避雷器3,配带贯穿式电流互感器1,所有零部件均置于微正压SF6气体5中,箱体7采用EP橡胶密封圈进行密封。
图4是本发明的网络通讯管理机电路框图。网络通讯管理机具有多规约通讯功能,可以实现不同规约的上传数据,而且对于下位通讯,还可以采取多种不同功能的数据(如开关状态、电能采集等)。本机在使用到配电线路上的开关状态的监控数据采集、传输时,不但可以满足电压型配电线路的需要,而且对于电流型配电线路也可满足。而且本网络通讯管理机设计的思路还在于采用多CPU,多***,将每一部分功能任务分配给某一个单片机***,这样就节约了很多时间,使得实时性加强,更快的完成每一次操作。配电自动化当地实时监控软件是电压型配电自动化***的重要组成部分,它以CDT,DNP,IEC870-5-101等规约与配电自动化通讯管理机通讯,实现该变电站所属当地配电网运行状态的数据采集和监控。
图5是本发明的实时监控软件组成图。这5大模块表面上是各自独立的,但实际是紧密结合、互相联系的,它们之间的共同配合才能有效地完成配电自动化***的软件功能。这些软件模块中通讯控制模块和配电自动化实时监控模块提供了配电自动化***功能实现的软硬件控制接口和主界面接口,***的多数功能从这里体现出来了。由于采用上述5大模块,把配电自动化软件***进行了科学合理的功能划分,使得软件***结构清晰、处理过程逻辑性强,数据的组织和处理采用了先进的技术,使得软件整体性能得到保证。
软件运行的核心是它处理的数据,配电自动化软件***也不例外,而且这里的数据庞杂繁多,数据库技术是保存和处理大量数据,提高数据的安全性、完整性、有效性及数据处理效率的计算机技术,而配电自动化软件***中存在大量适合数据库技术处理的数据,所以引入数据库技术可以提高软件***技术水平和整体性能。
数据库管理模块就是利用数据库技术生成和维护配电自动化软件***数据库的工具。生成的数据库将供其它的软件模块使用,所以它也是整个配电自动化软件***的数据基础。
***数据库的信息反映了配电自动化***的运行状态和结构,但它实际运行在后台,隐藏在程序界面之后。图表生成工具模块生成的接线图、报表、负荷曲线、潮流、棒图等各种图形表格正是连接***数据库实现各种功能的必要中介。这些图形表格数量和内容是根据实时监控***各项功能的要求以及数据库的具体定义确定的。
实时共享数据控制模块是其它4个模块通信和交换数据的中转站,可以看出这些软件模块操作的数据集是同一的,而且一个模块对数据的改动应能在其他模块中得到反映。实时共享数据控制模块在计算机内存中生成实时共享数据,正好满足这样的要求,而且带来多种好处:因为数据共享的,可以在多个模块之间共享,既保证了数据的一致性,还减少了数据冗余;数据在内存中,故各模块对数据的操作快速,提高了***的执行速度和效率。此模块成为了保证软件***稳定、可靠、高效运行的关键技术之一。
实时共享数据控制模块应该具有在配电自动化***软件运行过程中的持久性能及与静态数据库(如:保存再硬盘上的数据库文件)保持一致的功能,即软件***一开始运行此模块也应启动,并生成实时共享数据,初始的数据是由静态数据库构成的,在运行中间再对其修改;在软件运行过程中保持对数据的完整、有效的控制,软件***退出时才释放并退出实时共享数据控制模块,退出时需要保存或与静态数据库保持一致的数据,则应把相应实时共享数据内容保存在规定位置。实时共享数据控制模块的运行必须通过其它模块(进程)来启动它。
图6是本发明的实时监控软件流程图。其流程过程是:当其他4个模块任意一个启动时,都需要调用实时共享数据,故当任意一个模块启动时,可能有其它模块已经执行,实时共享数据可能已经存在;首先要判断是否已经存在实时共享数据,若无,则打开数据库,读数据库信息生成实时共享数据并继续;若有则此进程模块取出实时共享数据指针,对其中的数据进行操作。当此进程模块结束时,若无其它进程使用实时共享数据,需要保存数据到数据库或文件,随后关闭数据库并释放实时共享数据。
Claims (8)
1、一种配电自动化***的实现方法,它包括:配电自动化馈线监控终端、真空自动配电开关、网络通讯管理机和实时监控软件组成,其特征是:
配电自动化馈线监控终端用于监控柱上配电开关的运行状态,将实时数据传给网络通讯管理机,完成当地故障处理;
网络通讯管理机用于将配电自动化馈线监控终端监测的实时数据进行处理,而后传给配电自动化实时监控软件;
实时监控软件将采集到的数据进行分析、判断,以确定各个配电开关的运行状态;当配电线路发生故障时,监控软件通过上传的实时数据分析,用于判断故障的所在位置及变位开关,实现远方监控。
2、根据权利要求1所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的馈线监控终端由数字电路、操作电路、设定电路、电源组成,其特征是:电压、电流互感器采集的电网电压、电流信号,放大滤波后送至A/D转换器,87C196KC根据转换的结果和设定电路所设定的状态,判断出电网的运行情况和开关应处的位置,然后延时到设定的时限,再通过执行电路控制开关进行合/分/闭锁操作,同时用LED显示开关状态,并把所有信号通过通讯电路上报至监控后台。实现当地故障处理,远方实时监控功能。
3、根据权利要求1所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的转换通讯管理机,它包括计算机、主处理电路、多个上位通讯电路、多个下位通讯电路、接线端和电源组成;在主处理电路通过接线端与多个上位通讯电路和多个下位通讯电路电连接;上位通讯电路、下位通讯电路包括多个串口电路,上位通讯电路中的串口电路通过接线端与计算机相连接;下位通讯电路中的串口电路,通过接线端与配电线路上的设备输出信号端电连接;上位通讯电路和下位通讯电路具有相同的电路结构。
4、根据权利要求1所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的电压型真空自动配电开关,它包括套管式电流互感器、真空灭弧室、开关和操作机构,其特征是:它是三相共箱,每相真空灭弧室串接隔离刀闸,并通过绝缘轴与操作机构传动连接,操作机构与开关主回路通过箱体隔离,并留有气密通道;每相两端均连接有避雷器,每相贯穿有电流互感器,密封箱体里有微正压SF6气体;箱体上连接有EP橡胶密封圈。
5、根据权利要求4所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的电压型真空自动配电开关具装有感应雷防护装置;电压型真空自动配电开关内置于全密壳体内。
6、根据权利要求1所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的监控软件由以下模块组成:
通讯控制模块:用于将采集的配电网上被监测对象各种实时信息以约定格式传递给其它模块处理;将其它模块处理的数据传递给配电网上被控制对象;
配电自动化实时监控模块:用于以图形、报表等各种方式显示配电网被监测对象各种实时信息;用于查询各种实时信息、了解历史事项信息,根据实时运行状态及事故信息可以采取相应措施;
数据库管理模块:用于抽象出以计算机数据库格式表示的各项数据属性和结构,形成配电自动化***的数据库框架;对应不同的具体的配电自动化***以具体数据填充数据库框架,生成实际的数据库;
图表生成工具模块:用于生成接线图、报表、负荷曲线、潮流、棒图等各种图形表格;这些图形是配电自动化***中的各项数据的可见形式,在***运行时就是通过它们显示配电自动化***的运行状态的;
实时共享数据控制模块:生成和维护***中的实时共享数据,此类数据指的是一个以上的多个软件模块(程序进程)之间的共用数据。
7、根据权利要求6所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的实时共享数据控制模块具有在配电自动化***软件运行过程中的持久性能,及与静态数据库保持一致的性能,即软件***一开始运行此模块也应启动,并生成实时共享数据,初始的数据是由静态数据库构成的,在运行中间再对其修改;在软件运行过程中保持对数据的完整、有效的控制,软件***退出时才释放并退出实时共享数据控制模块,退出时需要保存或与静态数据库保持一致的数据,则应把相应实时共享数据内容保存在规定位置;实时共享数据控制模块的运行必须通过其它模块来启动它。
8、根据权利要求1所述的一种配电自动化***的实现方法,其特征是:所述的软件其流程过程是:当其它4个模块任意一个启动时,都需要调用实时共享数据,故当任意一个模块启动时,可能有其它模块已经执行,实时共享数据可能已经存在;首先要判断是否已经存在实时共享数据,若无,则打开数据库,读数据库信息生成实时共享数据并继续;若有则此进程模块取出实时共享数据指针,对其中的数据进行操作。当此进程模块结束时,若无其它进程使用实时共享数据,需要保存数据到数据库或文件,随后关闭数据库并释放实时共享数据。
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