CN212935242U - 一种应用于环网柜的智能终端***及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于环网柜的智能终端***，包括总线板，和与总线板连接的主处理器、电源模块、故障处理模块、采集模块及通讯模块；电源模块用于提供电源；通讯模块用于内部通讯和外部通讯；采集模块用于采集线路的开关量和模拟量，并将采集信号传输至主处理器；主处理器包括逻辑处理模块，逻辑处理模块对采集信号进行处理并输出指令信号，通讯模块将指令信号传输至故障处理模块；故障处理模块包括保护分闸模块和重合闸模块，根据指令信号对线路进行线路分闸操作，或，重合闸操作；不需要依赖主站***即可实现线路故障的监测、定位、隔离和非故障区恢复送电的功能。

Description

一种应用于环网柜的智能终端***及装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于环网柜的智能终端装置，尤其是能实现基于GOOSE对等通信的智能分布式FA功能。属于电力设备技术领域。

背景技术

随着智能电网的迅速发展，对安全供电的可靠性提出了更高的要求。针对电网运行中的薄弱环节，电力生产部门采取有效的治理措施，减少事故停电，缩小停电范围。国内影响配电网供电可靠率的主要原因有：计划停电、故障停电、临时停电及限电，其中故障停电时间可通过配电自动化技术有效缩短。配电自动化是提高供电可靠性的重要手段，可以快速隔离故障区域并使健全区域快速恢复供电，这对提高供电可靠性具有非常重要的意义。传统的配电自动化模式“主站+通信+终端”三位一体实现配网自动化功能的基础监控，但是传统的配电自动化模式需要依赖主站***才能够实现配电网馈线故障类型及区域判定、保护动作实现、故障区间隔离、非故障区间恢复送电、负荷转供、信息上传等，因此基于智能分布式原理的配电自动化终端以满足扩展应用需要显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，为了解决传统分布式配电终端存在的技术问题克服现有的缺陷不足。本实用新型的目的在于提供一种应用于环网柜的智能终端装置，具备完善的保护、测量、控制及通信等功能。

第一方面，本实用新型提供了一种应用于环网柜的智能终端***，包括总线板，和与总线板连接的主处理器、电源模块、故障处理模块、采集模块及通讯模块；采集模块将采集信号传输至主处理器；主处理器包括逻辑处理模块，逻辑处理模块对采集信号进行处理并输出指令信号，通讯模块将指令信号传输至故障处理模块；故障处理模块包括保护分闸模块和重合闸模块。

第二方面，本实用新型提供了采用如第一方面的智能终端***的智能终端装置，包括箱体，箱体前端设置有液晶显示单元、状态指示灯、维护接口、功能投退开关和功能按键；箱体后端设置有开关量输出接口、开关量输入接口、电池活化出口、工作电源、通信接口和模拟量采集接口，并安装接地螺丝。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型利用IEC61850数据模型、故障拓扑建模技术、高速以太网等对等通信技术，不需要依赖主站***即可实现配电网馈线故障类型及区域判定、保护动作实现、故障区间隔离、非故障区间恢复送电、负荷转供、信息上传等，包含速动型、缓动型智能分布式馈线自动化功能；可就地高效快速实现线路故障的监测、定位、隔离和非故障区恢复送电的功能。不用依赖主站***来完成线路故障的处理，也不用多次分合闸开关操作，通过智能终端装置之间的高速以太网通信互相交互信息，在故障后ms级的时间内直接跳开离故障点最近的两侧开关，使得停电区域最小，同时联络开关自动合闸转供。同时支持传统的继电保护型以及就地重合器式馈线自动化功能。可以有效解决背景技术中的问题。

2、本实用新型终端利用智能分布式原理实现配电线路故障的快速定位与隔离、非故障区段快速恢复供电，以及负荷转供等功能。此产品应用于电力***10KV环网柜成套设备中。支持无线4G、光纤等多种通信方式，同时可灵活配置为集中、就地、智能分布式馈线自动化模式以适应现场使用。

3、本实用新型可实现基于对等通信的速动型、缓动型智能分布式馈线自动化功能；也可实现不依赖通信的电压时间型、电压电流型馈线自动化功能。可安装在10KV配网线路的任何地方，包括环网供电线路或者单辐射线路与分支线路、小电阻接地***或者消弧线圈接地***、断路器或者负荷开关柜上。既可实现故障的就地隔离与自愈，又可将三遥及故障信息上传至配网调度主站，通过主站集中模式实现故障的隔离与自愈或者组建故障定位***。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型的智能终端装置整体结构示意图；

图2是本实用新型的智能终端***的硬件设计原理框示意图；

图3是本实用新型的智能终端***的智能分布式FA通信示意图。

其中，1、箱体；2、箱体前端；3、箱体后端；4、布置有液晶显示单元；5、状态指示灯；6、维护接口；7、功能投退开关；8、功能按键；9、开关量输出接口区域；10、开关量输入接口区域；11、工作电源接口区域；12、通信接口区域；13、模拟量采集接口区域；14、接地螺丝。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体的连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

参考图1所示，本实用新型的第一个实施例是一种应用于环网柜的智能终端装置，包括箱体(1)，箱体前端(2)布置有液晶显示单元(4)、状态指示灯(5)、维护接口(6)、功能投退开关(7)、功能按键(8)；箱体后端(3)设置有开关量输出接口区域(9)、开关量输入接口区域(10)、工作电源接口区域(11)、通信接口区域(12)、模拟量采集接口区域(13)等接口端子以及装置保护接地螺丝(14)。其中液晶显示单元(4)可以本地查看线路工况以及完成终端相关运行参数配置；功能投退开关(7)实现保逻辑功能的本地投退操作；功能按键(8)包含故障复归按键、本地合分闸按键以及液晶显示屏操作按键，实现本地故障指示复归以及合分闸操作；开关量输出接口区域(9)包括开关合分闸控制出口及电池活化控制出口，实现控制功能；开关量输入接口区域(10)包括12路遥信接口，实现开关量的采集；通信接口区域(12)含有串口、以太网口、光纤接口，可实现智能分布式与光纤差动保护功能动化终端，从而实现快速故障隔离；模拟量采集接口区域(13)包含交流电压电流、直流量采集接口，实现线路电流电压实时采集。

参考图2所示，本实用新型的第二个实施例是，一种应用于环网柜的智能终端装置，内部硬件采用插板总线式结构，主要由核心插板(MCU)、带液晶母板、遥信遥控插板、遥测插板、电源通信接口板组成。完成1个开关线路的运行监测、监控、保护、计量功能。支持以太网通信及、RS232/485通信。核心插板采用高速数字信号处理器DSP为主处理器，负责电压电流交流采样、计算和故障判定，负责配电单元与主站***的通信，完成遥信、遥测及遥控的转发功能。遥测插板负责采集交流、直流模拟量，经电压互感器隔离后转换为电压信号，经滤波、AD采样后，送MCU处理。通过调试软件对采样信息进行灵活配置，实现对高压侧环网柜或低压侧配变的数据计算处理与监测功能。遥信遥控插板具备12路开关量输入采集接口、1路遥控合分出口、1路储能出口、1路保护分闸出口、1路重合闸出口及电池活化投退控制出口。开入量经过光电隔离及过压保护措施，再经数据缓冲器输入给CPLD，消除了开关量状态误报、避免雷击损坏装置，提高了装置的可靠性。电源通信接口板提供工作电源接口、2个串口、2个RJ45以太网口以及2个外接状态指示灯接口。负责给终端提供工作电源以及通信功能。带液晶母板采用内部通讯方式与CPU模块进行数据交换，为用户提供对装置的本地操作接口，包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及RS232调试端口。

参考图3所示，本实用新型的第三个实施例是，一种应用于环网柜的智能终端装置，终端之间通过以太网线连接起来实现对等通信，通过GOOSE实时交换保护启动、保护动作、开关分/合位置、开关拒动、重合闸出口、重合闸后加速动作、闭锁信号等用于网络保护的相关信息，终端之间通信基于IEC61850标准体系里的GOOSE服务模型。GOOSE机制采用类似IEC61850-90-5中基于IP网络的GOOSE机制，满足GOOSE数据通信零切换时间。通过级联方式自身组建通信环网。当配电网络节点发生变化，只需修改局部变化节点处的终端之间的GOOSE订阅关系。在故障后ms级的时间内直接跳开离故障点最近的两侧开关，使得停电区域最小，同时联络开关自动合闸转供。、

实现速动型与缓动型两种智能分布式工作模式，速动型可以实现毫秒级故障定位与隔离，缓动型需站内跳闸一次。线路故障时相邻终端通过对等通信交换线路上所有开关的位置、保护故障信息和电流、电压测量值，确定故障段直接电气联接的两侧开关，启动带正方向或反方向保护跳闸，实现高速的故障定位和故障隔离。具备潮流方向自识别功能。依据故障段隔离情况及能否具备负荷转供能力作出合闸或保持分闸的判断，完成非故障区域恢复供电。当终端发生异常情况时，能够闭锁分布式FA的相关部分功能，并向配电主站发出告警并报送闭锁原因；同时，在不影响安全条件下，异常发生时采用适当扩大隔离区的逻辑策略，尽可能将故障区域隔离在较小范围，并恢复非故障区域的供电。

实施例4

一种应用于环网柜的智能终端***，包括总线板，和与总线板连接的主处理器、电源模块、故障处理模块、采集模块及通讯模块；电源模块用于提供电源；通讯模块用于内部通讯和外部通讯；

采集模块用于采集线路的开关量和模拟量，并将采集信号传输至主处理器；

主处理器包括逻辑处理模块，逻辑处理模块对采集信号进行处理并输出指令信号，通讯模块将指令信号传输至故障处理模块；

故障处理模块包括保护分闸模块和重合闸模块，根据指令信号对线路进行线路分闸操作，或，重合闸操作。所述故障处理模块还包括开关量输入采集接口、遥控合分出口、储能出口及电池活化投退控制出口。

所述总线板还与带液晶母板连接，包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及RS232调试端口；带液晶母板与通讯模块连接，采用内部通讯方式与主处理器进行数据交换，为用户提供对装置的本地操作接口。

所述保护分闸模块具备三段式过流保护和过负荷及零序保护功能，支持防励磁涌流、低压闭锁和多种非电量等保护，同时包含电压时间型和电压电流型馈线自动化逻辑功能。

所述重合闸模块，通过开关“无压分闸、来电延时合闸”的工作特性配合变电站出线开关二次合闸来实现，一次合闸隔离故障区间，二次合闸恢复非故障段供电。

所述电源模块与通讯模块连接，电源模块包括工作电源接口、串口、以太网口和外接状态指示灯接口，电源模块提供工作电源以及与通讯模块配合实现外部通讯功能。

所述逻辑处理模块包括光电隔离线路、过压保护线路、数据缓冲器和复杂可编程逻辑器件，采集信号经过光电隔离线路和过压保护线路后，再经数据缓冲器传输至复杂可编程逻辑器件，通过复杂可编程逻辑器件输出指令信号。

通过通讯模块与其他智能终端***连接起来实现对等通信；通讯模块采用以太网线实现外部通讯功能；智能终端***之间通信基于IEC61850标准体系里的GOOSE服务模型，通过级联方式组建通信环网。

还提供了采用上述智能终端***的智能终端装置，包括箱体，箱体前端设置有液晶显示单元、状态指示灯、维护接口、功能投退开关和功能按键；箱体后端设置有开关量输出接口、开关量输入接口、电池活化出口、工作电源、通信接口和模拟量采集接口，并安装接地螺丝。

功能投退开关实现保逻辑功能的本地投退操作；功能按键包含故障复归按键、本地合分闸按键以及液晶显示屏操作按键；开关量输出接口包括开关合分闸控制出口及电池活化控制出口；开关量输入接口包括12路遥信接口；通信接口包括串口、以太网口、光纤接口；模拟量采集接口包括交流电压值、交流电流值和直流值采集接口。

综上所述，本实用新型所提供一种应用于环网柜的智能终端装置，具备完善的保护、测量、控制及通信管理等功能，嵌入式安装于PT单元柜、负荷开关柜间隔或断路器柜间隔二次小室门上。采用模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，适应复杂运行环境，具有高可靠性和稳定性。可以实现保护逻辑功能的现场投退与选择。可根据实际运行的工况，灵活配置运行参数及保护逻辑，具备完善的就地型FA逻辑功能，可就地实现故障的监测、定位、隔离和非故障区恢复送电的功能。支持基于GOOSE对等通信的速动型、缓动型智能分布式馈线自动化功能；支持不依赖通信的电压时间型、电压电流型馈线自动化功能。软件采用嵌入式实时操作***平台，模块化***结构，性能稳定可靠，增添功能、升级方便。灵活强大的通信功能，支持串口和以太网通信；通信规约支持IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-104、MODBUS等多种规约。终端既可实现故障的就地隔离与自愈，又可将三遥及故障信息上传至配网调度主站，通过主站集中模式实现故障的隔离与自愈或者组建故障定位***。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，包括总线板，和与总线板连接的主处理器、电源模块、故障处理模块、采集模块及通讯模块；采集模块将采集信号传输至主处理器；主处理器包括逻辑处理模块，逻辑处理模块对采集信号进行处理并输出指令信号，通讯模块将指令信号传输至故障处理模块；故障处理模块包括保护分闸模块和重合闸模块。

2.如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，所述故障处理模块还包括开关量输入采集接口、遥控合分出口、储能出口及电池活化投退控制出口。

3.如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，所述总线板还与带液晶母板连接，带液晶母板包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及RS232调试端口。

4.如权利要求3所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，所述带液晶母板与通讯模块连接，采用内部通讯方式与主处理器进行数据交换，为用户提供对装置的本地操作接口。

5.如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，所述电源模块与通讯模块连接，电源模块包括工作电源接口、串口、以太网口和外接状态指示灯接口，电源模块提供工作电源以及与通讯模块配合实现外部通讯功能。

6.如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，所述逻辑处理模块包括光电隔离线路、过压保护线路、数据缓冲器和复杂可编程逻辑器件，采集信号经过光电隔离线路和过压保护线路后，再经数据缓冲器传输至复杂可编程逻辑器件，通过复杂可编程逻辑器件输出指令信号。

7.如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，通过通讯模块与其他智能终端***连接起来实现对等通信；通讯模块采用以太网线实现外部通讯功能。

8.如权利要求7所述的应用于环网柜的智能终端***，其特征在于，智能终端***之间通信基于IEC61850标准体系里的GOOSE服务模型，通过级联方式组建通信环网。

9.一种采用如权利要求1所述的应用于环网柜的智能终端***的智能终端装置，其特征在于，包括箱体，箱体前端设置有液晶显示单元、状态指示灯、维护接口、功能投退开关和功能按键；箱体后端设置有开关量输出接口、开关量输入接口、电池活化出口、工作电源、通信接口和模拟量采集接口，并安装接地螺丝。

10.如权利要求9所述的智能终端装置，其特征在于，功能投退开关实现保逻辑功能的本地投退操作；功能按键包含故障复归按键、本地合分闸按键以及液晶显示屏操作按键；开关量输出接口包括开关合分闸控制出口及电池活化控制出口；开关量输入接口包括12路遥信接口；通信接口包括串口、以太网口、光纤接口；模拟量采集接口包括交流电压值、交流电流值和直流值采集接口。

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