配網線路故障控制終端的制作方法

本實用新型涉及電力技術領域，特別是涉及一種配網線路故障控制終端。

背景技術：

目前在大量使用的配網自動化終端設備，可以包括饋線自動化終端(FTU)、配網自動化測控終端(DTU)、分界開關控制器、微機繼電保護裝置、電纜故障指示器等，這些設備對于實現配網故障快速隔離、防止事故擴大、提高供電可靠性、保證電網安全穩定運行起到了關鍵性的作用。

而上述配網自動化終端設備功能單一，分界開關控制器及繼電保護裝置只能應用在支線上實現故障的自動切除或者隔離；配網自動化測控終端(DTU)只能通過主站實現故障隔離及自愈；電纜故障指示器只能進行故障定位；饋線自動化終端(FTU)雖然可以應用于環網供電線路實現故障的自動隔離及自愈，但必須要求變電站出線保護具備二次重合閘功能。

在實現過程中，發明人發現傳統技術中至少存在如下問題：因配電網架結構比較復雜且頻繁變化，而分界開關控制器及繼電保護裝置只能應用在支線上實現故障的自動切除或者隔離，因此當配電網架結構變化時，就會造成配網自動化終端設備無法使用。

技術實現要素：

基于此，有必要針對在配電網架結構變化時終端設備無法使用的問題，提供一種配網線路故障控制終端。

為了實現上述目的，本實用新型技術方案的實施例為：

提供了一種配網線路故障控制終端，包括中央處理器以及分別連接中央處理器的數據輸入回路和輸出回路；

數據輸入回路，包括模擬量采集電路和開入量采集電路；模擬量采集電路向中央處理器輸入實時采集的配網線路開關兩側、電纜側和母線側的電壓數據以及配網線路電流數據；開入量采集電路向中央處理器輸入實時采集的各配網線路的開關量輸入數據；

中央處理器接收電壓數據、線路電流數據和開關量輸入數據，并根據電壓數據、線路電流數據和開關量輸入數據向輸出回路輸出控制信號；

輸出回路，包括繼電器輸出電路；繼電器輸出電路接收控制信號，并根據控制信號控制與繼電器輸出電路相連接的配網線路斷路器或負荷開關的通斷。

上述技術方案具有如下有益效果：

本實用新型配網線路故障控制終端，可以解決終端通用性問題，通過控制配網線路斷路器或負荷開關，實現多個配網自動化終端設備的就地故障隔離與自愈、采用主站集中進行故障隔離與自愈或者進行故障定位；保證在配電網架結構變化時，也能夠使用多個終端設備。本實用新型通用性強，可以通過控制斷路器或負荷開關的通斷在多種工作模式(例如電壓電流型、電壓時間型、分界斷路器型、分界負荷開關型、數據傳輸單元型、故障指示器型、繼電保護型等工作模式)之間進行切換，從而適應配電網架結構的變化。

附圖說明

通過附圖中所示的本實用新型的優選實施例的更具體說明，本實用新型的上述及其它目的、特征和優勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分，且并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。

圖1為本實用新型配網線路故障控制終端實施例1的結構示意圖；

圖2為本實用新型配網線路故障控制終端一具體實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的首選實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容更加透徹全面。

需要說明的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件并與之結合為一體，或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“一端”、“另一端”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本實用新型配網線路故障控制終端實施例1：

為了解決在配電網架結構變化時終端設備無法使用的問題，本實用新型提供了一種配網線路故障控制終端實施例1；圖1為本實用新型配網線路故障控制終端實施例1的結構示意圖；如圖1所示，可以包括中央處理器110以及分別連接中央處理器的數據輸入回路120和輸出回路130；

數據輸入回路120，包括模擬量采集電路122和開入量采集電路124；模擬量采集電路122向中央處理器110輸入實時采集的配網線路開關兩側、電纜側和母線側的電壓數據以及配網線路電流數據；開入量采集電路124向中央處理器110輸入實時采集的各配網線路的開關量輸入數據；

中央處理器110接收電壓數據、線路電流數據和開關量輸入數據，并根據電壓數據、線路電流數據和開關量輸入數據向輸出回路130輸出控制信號；

輸出回路130，包括繼電器輸出電路132；繼電器輸出電路132接收控制信號，并根據控制信號控制與繼電器輸出電路相連接的配網線路斷路器或負荷開關的通斷。

具體而言，本實用新型配網線路故障控制終端實施例1可以應用中壓環網柜或者柱上開關上，用于對中壓開關設備進行控制，實現故障自動隔離、自愈或者定位。在一個具體的示例中，本實用新型配網線路故障控制終端實施例1可安裝在配網線路的不同地點，包括架空線路或者電纜線路、環網供電線路或者單輻射線路與分支線路、小電阻接地系統或者消弧線圈接地系統、斷路器或者負荷開關上。可通過現有的計算機編程技術，將本實用新型配網線路故障控制終端實施例1配置為電壓電流型模式、電壓時間型模式、DTU模式、故障指示器模式、分界負荷開關模式(俗稱負荷開關狗)、分界斷路器模式(俗稱斷路器狗)、繼電保護模式。既可實現故障的就地隔離及自愈，又可通過主站集中模式實現故障的隔離與自愈或者組建故障定位系統。

在一個具體的實施例中，還包括一端連接數據輸入回路、另一端連接中央處理器的存儲器；存儲器包括程序存儲器、數據存儲器以及定值存儲器；

在一個具體的實施例中，程序存儲器為FLASH(Flash Memory)、數據存儲器為RAM(Random-Access Memory：隨機存取存儲器)；定值存儲器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：電可擦可編程只讀存儲器)。

具體而言，存儲器可以包括程序存儲器、數據存儲器、定值存儲器；分別用于不同類型以及用途的數據存儲，從而提高本實用新型的數據處理速率。

在一個具體的實施例中，模擬量采集電路、開入量采集電路以及繼電器輸出電路分別通過數據總線連接中央處理器。

具體而言，本實用新型的數據輸入回路、輸出回路和中央處理器可以采用CPU(中央處理器：Central Processing Unit)數字電路的連接方式進行連接。

在一個具體的實施例中，還包括連接中央處理器的時鐘電路；時鐘電路為時鐘芯片。

具體而言，所述時鐘芯片為高精度時鐘芯片，可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行實時計時。

在一個具體的實施例中，還可以包括開關電源模塊。

具體而言，開關電源模塊用于給本實用新型各模塊供電，可以提供包括5V以及24V的電源電壓。即終端供電可以由高性能寬范圍開關電源提供。

在一個具體的實施例中，模擬量采集電路包括連接中央處理器的模數轉換器以及分別連接模數轉換器的多個電壓互感器和多個電流互感器。

具體而言，輸入回路分為模擬量及開入量，模擬量采集有開關兩側電纜側及母線側的A、B、C三相電壓、零序電壓及A、B、C三相電流、零序電流，外部的高電壓通過內部PT(即電壓互感器)轉換成低電壓，然后直接傳輸給模數轉換器進行采集。

在一個具體的實施例中，還包括連接開入量采集電路的第一光電隔離器；第一光電隔離器的輸入端連接中央處理器、輸出端連接各配網線路開關側。

具體而言，開入量采集可以有12路開關量輸入。第一光電隔離器可以實現抗干擾，保證輸入與輸出之間沒有電氣聯系，而是通過光信號聯系，因此普通電磁干擾對本實用新型的相關信號傳輸過程不會造成影響。

在一個具體的實施例中，還包括連接繼電器輸出電路的第二光電隔離器；第二光電隔離器的輸入端連接中央處理器、輸出端連接各斷路器或負荷開關。

具體而言，輸出回路可以包括繼電器輸出部分及通信部分，繼電器輸出分別為電氣防跳、保護合閘、保護跳閘、遙控合閘、遙控跳閘。即通過第二光電隔離器控制各斷路器或負荷開關的通斷，來實現電氣防跳、保護合閘、保護跳閘、遙控合閘、遙控跳閘。

在一個具體的實施例中，輸出回路還包括連接中央處理器的通訊單元；通訊單元包括RS485通信模塊和以太網通信模塊。

具體而言，通信部分可以包括一路RS485通信接口及一路以太網通信接口。

在一個具體的實施例中，中央處理器為32位單片機。

具體而言，本實用新型可以通過32位高速單片機實現相關的電流電壓數據處理。

本實用新型配網線路故障控制終端實施例1，可以解決終端通用性問題，通過控制配網線路斷路器或負荷開關，實現多個配網自動化終端設備的就地故障隔離與自愈、采用主站集中進行故障隔離與自愈或者進行故障定位；保證在配電網架結構變化時，也能夠使用多個終端設備。本實用新型通用性強，可以通過控制斷路器或負荷開關的通斷在多種工作模式(例如電壓電流型、電壓時間型、分界斷路器型、分界負荷開關型、數據傳輸單元型、故障指示器型、繼電保護型等工作模式)之間進行切換，從而適應配電網架結構的變化。

本實用新型配網線路故障控制終端一具體實施例：

為了解決在配電網架結構變化時終端設備無法使用的問題，同時進一步纖細闡述本實用新型的技術方案，特以安裝在配網線路的不同地點，包括架空線路或者電纜線路、環網供電線路或者單輻射線路與分支線路、小電阻接地系統或者消弧線圈接地系統、斷路器或者負荷開關上的本實用新型為例，說明本實用新型的具體實現過程：

圖2為本實用新型配網線路故障控制終端一具體實施例的結構示意圖，即一體化故障控制終端的硬件原理圖；如圖2所示，終端的數字部分可以包括32位高速單片機及模數轉換器、程序存儲器、數據存儲器、定值存儲器、高精度時鐘芯片等，并配有按鍵及中文液晶顯示器人機接口回路。輸入回路分為模擬量及開入量，模擬量采集有開關兩側電纜側及母線側的A、B、C三相電壓、零序電壓及A、B、C三相電流、零序電流，開入量采集有12路開關量輸入。輸出回路則分為繼電器輸出部分及通信部分，繼電器輸出分別為電氣防跳、保護合閘、保護跳閘、遙控合閘、遙控跳閘，通信部分由一路RS485通信接口及一路以太網通信接口組成。終端供電則由高性能寬范圍開關電源提供。

而為了解決在配電網架結構變化時終端設備無法使用的問題，配網線路故障控制終端的軟件可以采用C語言編程，模塊化設計，主要配置以下功能：1、相間故障告警；2、接地故障告警；3、帶后加速元件的三相三段過電流保護；4、帶后加速元件及相電流閉鎖元件的零序過電流保護；5、帶后加速元件及相電流閉鎖元件的自產零序過電流保護；6、帶后加速元件的零序過電壓保護；7、帶過電流記憶元件、欠電流閉鎖元件的低電壓保護；8、帶電壓閉鎖元件的有壓合閘功能；9、帶電壓閉鎖元件的聯絡備自投功能；10、三相二次重合閘功能。

基于上述10種保護及功能的組合，本終端可以基于現有的編程技術，工作在以下7種模式：

1.電壓電流型模式，適合環網供電線路，采用斷路器，通過變電站一次重合閘實現就地故障自動隔離及自愈；

具體而言，即本實用新型配網線路故障控制終端可以采用斷路器的環網供電線路，通過電壓電流型邏輯，與變電站出線開關的一次重合閘配合，不依賴任何通信及主站，經過1分鐘左右的時間完成故障的就地自動隔離及自愈。

2.電壓時間型模式，適合環網供電線路，采用負荷開關，通過變電站二次重合閘實現就地故障自動隔離及自愈；

具體而言，即本實用新型配網線路故障控制終端可以采用負荷開關的環網供電線路，通過電壓時間型邏輯，與變電站出線開關的二次重合閘配合，不依賴任何通信及主站，經過100秒左右的時間完成故障的就地自動隔離及自愈。

而上述電壓電流型模式及電壓時間型模式的保護功能組合適用中性點經小電阻接地系統，如果是中性點經消弧線圈接地系統，則只需將穿芯零序后加速保護變更為零序過電壓后加速保護即可。

3.DTU模式，適合環網供電線路，通過與配網主站通信，實現故障自動隔離及自愈；

具體而言，即可以采用負荷開關的環網供電線路，運行于DTU模式，必須依賴通信及主站才能實現故障的隔離及自愈。

4.故障指示器模式，適合配網線路的所有地點，通過與配網主站通信，實現故障自動定位；

具體而言，采用負荷開關的環網供電線路，本實用新型可以工作在故障指示器模式，實現故障的自動定位。與DTU模式比較，最大的優勢就是因采用電流電壓復合判據來判別故障，其定值的適用范圍更寬，幾乎不用因配電網絡的變化而需要調整整定值。

5.分界斷路器模式，適合單輻射或者分支線路，采用斷路器，實現故障的自動切除；

具體而言，分界斷路器模式其保護功能與普通繼電保護裝置相同，只不過可接無線或者光纖通信將動作后的故障信息上傳至配網主站系統。

6.分界負荷開關模式，適合單輻射或者分支線路，采用負荷開關，通過與上級重合閘配合，實現故障的自動隔離；

具體而言，分界負荷開關模式就是充分利用負荷開關與繼電保護的特點，采用與上級重合閘的配合，實現故障的自動隔離，且因負荷開關是在失壓后才跳閘，不存在繼電保護時間級差的配合問題。

7.繼電保護模式，適合終端用戶，采用斷路器，實現故障的自動切除。

具體而言，繼電保護模式適合采用斷路器的末端用戶，通過與上級保護時間級差的配合，實現故障的自動切除。

本實用新型配網線路故障控制終端的一具體實施例，可以解決終端通用性問題，通過控制配網線路斷路器或負荷開關，實現多個配網自動化終端設備的就地故障隔離與自愈、采用主站集中進行故障隔離與自愈或者進行故障定位；保證在配電網架結構變化時，也能夠使用多個終端設備。本實用新型通用性強，可以通過控制斷路器或負荷開關的通斷在多種工作模式(例如電壓電流型、電壓時間型、分界斷路器型、分界負荷開關型、數據傳輸單元型、故障指示器型、繼電保護型等工作模式)之間進行切換，從而適應配電網架結構的變化。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。