CN201527460U - 配电网馈线故障定位终端单元 - Google Patents

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赖安定
郭谋发
汪晓强
杨耿杰
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Abstract

一种配电网馈线故障定位终端单元，采用模块化设计，包括电源、CPU***板和接口电路，所述电源连接到CPU***板和接口电路，所述CPU***板包括CPU、外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，所述外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，以及接口电路均连接到CPU。本实用新型的优点在于：当配电网正常运行时，采集相应开关的运行情况；当故障发生后，将检测的故障信息主动发送到主站，主站软件接收接收并分析故障信息，及时准确地确定故障区段，并可通过远方控制开关实现故障区段的隔离及非故障区域的供电恢复，从而减少运行巡视人员的工作量，减少安全隐患，提高了配电网馈线自动化水平。

Description

配电网馈线故障定位终端单元
【技术领域】
本实用新型涉及一种用于监视馈线的运行方式和负荷、实现馈线自动化的馈线终端单元。
【背景技术】
配电网馈线自动化的作用是提高供电的可靠性与质量，减少配电网运行与检修费用。在馈线自动化的所有功能中，故障定位、隔离及恢复非故障区域供电是一个主要的功能。该功能对于缩小故障停电范围，减少对用户的停电时间，提高供电可靠性起到重要作用。馈线终端单元(FTU)是自动化***与一次设备联结的接口，主要用于配电***变压器、断路器、重合器、分段器、柱上负荷开关、环网柜、调压器、无功补偿电容器的监视和控制，与馈线主站通信，提供配电***运行控制及管理所需的数据，执行主站给出的对配电设备的控制调节指令，以实现馈线自动化的各项功能。FTU实质上是介于远方终端(RTU)与继电保护之间的一种自动化终端。馈线终端单元作为馈线自动化中重要的一环，具有对配电网进行遥测、遥信、遥控、事故记录等功能，所以要提高配电网的自动化水平，关键在于提高馈线终端单元FTU的性能。
【发明内容】
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种配电网馈线故障定位终端单元，实现馈线的运行方式和负荷的实时监测，为故障定位、隔离及恢复非故障区域供电提供基本信息。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种配电网馈线故障定位终端单元，采用模块化设计，包括电源、CPU***板和接口电路，所述电源连接到CPU***板和接口电路，所述CPU***板包括CPU、外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，所述外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，以及接口电路均连接到CPU。
该实用新型进一步具体为：
所述电源包括太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组及隔离DC/DC变换器，所述太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组依次相连，太阳能电池板组件通过太阳能控制器给蓄电池组充电，太阳能控制器的输出端同时连接到隔离DC/DC变换器，所述隔离DC/DC变换器连接到CPU***板和接口电路。
所述蓄电池组采用铅酸蓄电池组。
所述外扩存储器包括程序运行存储器、程序存储器、数据存储器。
作为一实施例，所述程序运行存储器采用SRAM；程序存储器采用NORFLASH，型号为；数据存储器采用NAND FLASH。
所述CPU***板为独立的嵌入式模块。
所述接口电路包括蓄电池电压隔离电路、RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D转换器、故障信号接收口，所述电源的蓄电池组通过蓄电池电压隔离电路连接到A/D转换器，所述RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D转换器、故障信号接收口均连接到CPU***板中的CPU。
本实用新型配电网馈线故障定位终端单元的优点在于：当配电网正常运行时，采集相应开关的运行情况；当故障发生后，将检测的故障信息通过GPRS网络主动发送到主站，主站软件接收接收并分析故障信息，及时准确地确定故障区段，并可通过远方控制开关实现故障区段的隔离及非故障区域的供电恢复，从而减少运行巡视人员的工作量，减少安全隐患，提高了配电网馈线自动化水平。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1是本实用新型配电网馈线故障定位终端单元硬件结构框图。
图2是本实用新型配电网馈线故障定位终端单元的软件结构图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型配电网馈线故障定位终端单元采用模块化设计，包括电源、CPU***板和接口电路。
所述电源采用太阳能发电***供电，包括太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组及隔离DC/DC变换器。该电源安装方便，在馈线失电时，终端仍可以正常工作。所述太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组依次相连，太阳能电池板组件通过太阳能控制器给蓄电池组充电，太阳能控制器的输出端同时连接到隔离DC/DC变换器，所述隔离DC/DC变换器连接到CPU***板和接口电路，提供CPU***板和接口电路的电源。太阳能控制器的输出同时可以做为该终端的操作检测电源。本实施例中，蓄电池组可以采用免维护铅酸蓄电池组。
所述CPU***板包括CPU、外扩存储器、时钟芯片(RTC)、复位芯片及它们的***电路。所述外扩存储器、时钟芯片，以及复位芯片均连接到CPU。
本实施例中，CPU选用32位ARM微控制器，该CPU集成了丰富的外设，为不同的应用环境提供较大的设计冗余。外扩存储器包括3部分：程序运行存储器、程序存储器、数据存储器。所述程序运行存储器采用SRAM(静态存储器)；程序存储器采用NOR FLASH(闪存)；数据存储器采用NANDFLASH。
CPU***板设计为独立的嵌入式模块，将CPU的硬件资源以双列插座形式预留出，通过扩展不同的接口电路实现不同的应用。
所述接口电路包括蓄电池电压隔离电路、RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D(模/数)转换器、故障信号接收口等。所述电源的蓄电池组通过蓄电池电压隔离电路连接到A/D转换器，所述RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D(模/数)转换器、故障信号接收口均连接到CPU***板中的CPU。
所述CPU具有两个串行异步通信接口，一个接口作为计算机的软件调试接口；另一个连接到GPRS模块，实现与主站的GPRS通信。电流互感器CT测得的电流量通过A/D转换器转换后送入CPU中进行处理。
所述红外通信接口采用集成式红外收发管实现CPU与手持终端的通信。CPU同时扩展了3路继电器型开关量输出及6路隔离的开关量输入作为开关量输入输出接口。开关量输出用于开关的分闸、合闸及储能控制；6路开关量用于检测开关状态、故障指示器报警、现地远方控制切换、开关储能完成情况等。
所述故障信号接收口采用ZigBee RF(射频)芯片，可以接收终端附近故障指示器的故障信号，如果FTU的故障检测失效，则会以故障指示器的信息为依据，判断馈线是否故障，提高了故障检测可靠性。
该配电网馈线故障定位终端单元的工作过程如下所述：在配电网正常运行时，实时采集A、C相电流、蓄电池电压，通过串行总线送到CPU，CPU将数据按照标准的负控规约打包，并进行小时冻结，定时通过GPRS通信模块传送到主站***，其定时上传时间间隔由上位机***进行设定并下发至终端。当FTU通过开关量输入输出接口检测到开关发生变位、故障信号或者通过故障信号接收口接收到故障信号时，终端将变位信息和故障信息记录并保存，实时上报给主站***，主站***可以根据终端上传的故障信息判断出故障所在区域。
本实用新型的优势在于终端整体采用模块化设计，CPU***板设计为独立的嵌入式模块，通过扩展不同的接口电路实现不同的应用；电源采用太阳能发电***供电，克服了传统供电方式在馈线失电情况下无法正常工作的缺点。通信规约采用《Q/GDW130-2005电力负荷管理***数据传输规约》(简称“负控规约”)，可以同各种类型的主站***接口，实用性强；通信方式为GPRS，不需要另外铺设通信线路，上级***可以非常方便地获取现地信息；数据采集方式采用工业同步串行方式，采集速度快，硬件电路简单；扩展无线通信接口，能接收附近故障指示器的故障信号，故障检测的可靠性高。

Claims (7)

1.一种配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：采用模块化设计，包括电源、CPU***板和接口电路，所述电源连接到CPU***板和接口电路，所述CPU***板包括CPU、外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，所述外扩存储器、时钟芯片、复位芯片，以及接口电路均连接到CPU。
2.如权利要求1所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述电源包括太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组及隔离DC/DC变换器，所述太阳能电池板组件、太阳能控制器、蓄电池组依次相连，太阳能电池板组件通过太阳能控制器给蓄电池组充电，太阳能控制器的输出端同时连接到隔离DC/DC变换器，所述隔离DC/DC变换器连接到CPU***板和接口电路。
3.如权利要求2所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述蓄电池组采用铅酸蓄电池组。
4.如权利要求1所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述外扩存储器包括程序运行存储器、程序存储器、数据存储器。
5.如权利要求4所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述程序运行存储器采用SRAM；程序存储器采用NOR FLASH；数据存储器采用NAND FLASH。
6.如权利要求1所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述CPU***板为独立的嵌入式模块。
7.如权利要求2所述的配电网馈线故障定位终端单元，其特征在于：所述接口电路包括蓄电池电压隔离电路、RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D转换器、故障信号接收口，所述电源的蓄电池组通过蓄电池电压隔离电路连接到A/D转换器，所述RS-232串行接口、GPRS通信模块、红外通信接口、开关量输入输出接口、A/D转换器、故障信号接收口均连接到CPU***板中的CPU。
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