專利名稱：智能配變終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力供配電設(shè)備領(lǐng)域，具體地說是一種集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信等多功能于一體的智能配變終端。
背景技術(shù)：
在電力供配電系統(tǒng)中，配電變壓器是將電壓直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備，其運(yùn)行數(shù)據(jù)是整個(gè)配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分，其中包括三相電壓、三相電流、三相有功(無功)功率、功率因數(shù)、頻率、油溫(濕)度等，這些數(shù)據(jù)正常與否是配電變壓器運(yùn)行是否良好的重要反映。因此，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)配電變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況并及時(shí)加以控制或解決，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定、優(yōu)化運(yùn)行。在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)和電能質(zhì)量研究方面，由于電能在輸送和使用過程中會(huì)受到各種用電負(fù)荷的影響，特別是大功率電力電子設(shè)備在配電系統(tǒng)中的使用日益普及，這些非線性設(shè)備給電力系統(tǒng)造成很大的污染。波形畸變、電壓閃變和三相交流電壓或電流的不平衡等也是影響電能質(zhì)量的重要因素。這些因素帶來的電能質(zhì)量問題已經(jīng)引起各國(guó)電力工作者的高度重視，研究和開發(fā)電能質(zhì)量領(lǐng)域的新技術(shù)已成為近年來電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。目前國(guó)外正在借助于配電監(jiān)測(cè)裝置，積極開展有關(guān)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)控的研究，其內(nèi)容包括所適用的功率理論的擴(kuò)展，新的電能質(zhì)量分析方法的提出，以及基于用戶電力技術(shù)的電能質(zhì)量控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化起步較晚，大約為20世紀(jì)90年代，較發(fā)達(dá)國(guó)家滯后約20年。由于近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及電力事業(yè)的飛速發(fā)展，配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化成為必然趨勢(shì)。 針對(duì)我國(guó)配電自動(dòng)化比較薄弱的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)許多廠家和研究單位均研制各種類型的配電自動(dòng)化產(chǎn)品，尤其是智能配電監(jiān)測(cè)終端。配電變壓器監(jiān)測(cè)終端已從早期的功能單一、通信方式簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，朝著智能化、小型化、多功能化的方向發(fā)展。隨著配電系統(tǒng)自動(dòng)化的迅速發(fā)展，尤其是“智能電網(wǎng)”概念的提出，配電監(jiān)控終端逐步成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)，并在工程實(shí)際中得到了初步的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)的配電監(jiān)控終端大都采用單片機(jī)作為主控制器，由于處理能力的限制，這些終端只實(shí)現(xiàn)了電參數(shù)的測(cè)量、變壓器運(yùn)行工況的監(jiān)測(cè)等基本功能，而且計(jì)量精度比較低，沒有實(shí)現(xiàn)諧波計(jì)算功能，還遠(yuǎn)不能滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，關(guān)于配變智能終端的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前主要參考國(guó)際電工委員會(huì) IEC61850《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)，尚缺乏專用標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種智能配變終端，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下智能配變終端，包括核心控制部件、信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路，所述信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路分別與核心控制部件連接。[0009]所述核心控制部件內(nèi)置微處理器，同時(shí)設(shè)置有輸出模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、鍵盤模塊、時(shí)鐘模塊和通信模塊。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型產(chǎn)品能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路、柱上配電變壓器或者箱式配電變壓器的運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理事故和緊急情況，可就地或者遠(yuǎn)方進(jìn)行無功補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓配電變壓器的自動(dòng)調(diào)壓功能，同時(shí)能通過各種通信方式與監(jiān)控主站進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程召喚、參數(shù)的修改及遠(yuǎn)程控制電容投切，在主站電力GIS平臺(tái)上實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，具有設(shè)計(jì)精巧、功能強(qiáng)大、測(cè)量數(shù)據(jù)項(xiàng)多、精度高、可靠性高、投切控制組態(tài)方便、靈活等特點(diǎn)， 它還集成了溫度、凝露、開關(guān)量等多種信號(hào)測(cè)量，并且配以繼電器輸出控制，以滿足智能配電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行自動(dòng)化的需求。

圖1為本實(shí)用新型電路框圖；圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1所示，智能配變終端，包括核心控制部件、信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路，所述信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、 人機(jī)接口電路和控制輸出電路分別與核心控制部件連接。核心控制部件，內(nèi)置微處理器，同時(shí)設(shè)置有輸出模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、鍵盤模塊、時(shí)鐘模塊和通信模塊。采用微處理器進(jìn)行大運(yùn)算量的數(shù)據(jù)采集和處理，同時(shí)具有動(dòng)作輸出、數(shù)據(jù)顯示、按鍵處理、時(shí)鐘處理和通信功能。測(cè)量部分每周波采樣72點(diǎn)，并采用FFT算法從夾雜著各次諧波的輸入信號(hào)中計(jì)算出基波電壓、電流的有效值，利用它們對(duì)有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)也可進(jìn)行高次諧波的分析，為減小頻率偏差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，通過自適應(yīng)調(diào)整采樣間隔，即使頻率發(fā)生改變也能保證每個(gè)周波均勻采樣， 從而使整個(gè)裝置測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)。信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路，實(shí)時(shí)采集供配電系統(tǒng)中的各項(xiàng)電力參數(shù)，將所采集的數(shù)據(jù)輸入核心控制部件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與計(jì)算處理。采集的電量參數(shù)包含有三相電壓、電流、功率因數(shù)、最高至31次的電壓、電流諧波以及諧波電壓畸變率、諧波電流畸變率、電源頻率、零相電壓、零相電流。采集的非電量參數(shù)包含有變壓器油溫、變壓器室室溫、變壓器油壓溢出信號(hào)以及變壓器室凝露度。計(jì)算的電參數(shù)包含有有功功率、無功功率、有功電度、無功電度。數(shù)字通信接口電路，采用高性能ARM內(nèi)核單片機(jī)作為控制部件外圍擴(kuò)充通信芯片，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析，生成各種統(tǒng)計(jì)量，同時(shí)以多種通信方式比如GPRS、微功率無線模塊、電話、音頻等，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)量傳送到遠(yuǎn)方控制主站。人機(jī)接口電路，實(shí)現(xiàn)在畫面上顯示、設(shè)置以及報(bào)警功能。采用U8X64點(diǎn)陣的IXD 屏幕，支持中文顯示；自動(dòng)畫面，中英文結(jié)合顯示電參量、環(huán)境等測(cè)量數(shù)據(jù)；手動(dòng)畫面，手動(dòng)投切電容器；設(shè)置畫面，設(shè)定各種參數(shù)；報(bào)警畫面，中文顯示過壓、欠壓、畸變率過高、油溫過高等；報(bào)警顯示。[0020]核心控制部件參數(shù)設(shè)定電流變比CT值5/5 5000/5 ；過壓保護(hù)240V (過壓回差9V)，步長(zhǎng)5V ；欠壓保護(hù)170V 185V，步長(zhǎng)5V ；電壓畸變率超限5. 0%
20.0%，步長(zhǎng)0.5% ；功率因素投入門限0. 85 0. 95，步長(zhǎng)0.01 ；功率因素切除門限 0. 97 -0. 95，步長(zhǎng)0. 01 ；投切方式設(shè)定12路可任意組合；投切延時(shí)10 120S可調(diào)， 步長(zhǎng)IOS ；標(biāo)定電壓電流實(shí)際輸入標(biāo)定值并設(shè)置；油溫過高、室溫過高、凝露過高等參數(shù)設(shè)置?？刂戚敵鲭娐?，根據(jù)核心控制部件對(duì)采集到的電力參數(shù)的分析處理得到的結(jié)果動(dòng)作，并將結(jié)果顯示在人機(jī)界面，控制輸出電路的輸出包含有如下方式12路無功補(bǔ)償輸出，可配置為三相共補(bǔ)、三相分補(bǔ)或兩者結(jié)合的補(bǔ)償；具有手動(dòng)補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償兩種工作方式，自動(dòng)方式下智能選擇電容器投切；過壓、欠壓、電壓總畸變率過高不進(jìn)行投切，有投切的則快速切除電容器；負(fù)荷輕載、電壓超限將使投切閉鎖；投切延時(shí)時(shí)間可設(shè)定，二次投入時(shí)間間隔大于300S確保電容器放電完畢；變壓器油過壓溢出、油溫過高，則取消投切保護(hù)電容器并報(bào)警；變壓器室室溫過高則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，凝露過高則啟動(dòng)加熱器，確保變壓器和電容器工作環(huán)境。使用條件空氣溫度-10°C +65°C ；相對(duì)濕度··< 90%，大氣壓力80kPa IlOkPa(海拔 2000m及以下)；環(huán)境條件不允許有較強(qiáng)的振動(dòng)與沖擊，無爆炸危險(xiǎn)，無腐蝕性氣體及導(dǎo)電塵埃， 無嚴(yán)重霉菌存在。如圖2所示，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本架構(gòu)符合電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的三層基本功能結(jié)構(gòu)， 其中配電子站層處理本區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的信息采集處理，完成本區(qū)域內(nèi)故障處理與控制等功能，并根據(jù)主站要求將信息轉(zhuǎn)發(fā)至主站系統(tǒng)；同時(shí)，接收主站下發(fā)的信息，在特殊情況下與主站配合完成配電網(wǎng)的調(diào)度管理任務(wù)。配電網(wǎng)子站一般用于人口密集，配電網(wǎng)絡(luò)分散的大城市。本系統(tǒng)子站采用基于嵌入式微處理器的集中器來完成相關(guān)的功能。主站服務(wù)器安裝自行研發(fā)的GIS平臺(tái)，在電子地圖上能夠隨時(shí)查詢各配電變壓器的地理位置和具體實(shí)時(shí)工況參數(shù)。智能配變終端作為三層構(gòu)架的底層，裝設(shè)在各個(gè)配電變壓器旁監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行分析輸出并顯示，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)、無功補(bǔ)償本地/遠(yuǎn)程控制投切、剩余電流保護(hù)監(jiān)測(cè)管理、諧波監(jiān)測(cè)、三相不平衡監(jiān)測(cè)、電量抄錄、遠(yuǎn)程通信、報(bào)警、 參數(shù)設(shè)置及修改、變壓器防盜等功能。當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.智能配變終端，其特征在于包括核心控制部件、信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路，所述信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路分別與核心控制部件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能配變終端，其特征在于所述核心控制部件內(nèi)置微處理器，同時(shí)設(shè)置有輸出模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、鍵盤模塊、時(shí)鐘模塊和通信模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能配變終端，涉及電力供配電設(shè)備領(lǐng)域。智能配變終端，包括核心控制部件、信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路，所述信號(hào)及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、人機(jī)接口電路和控制輸出電路分別與核心控制部件連接。本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)精巧、功能強(qiáng)大、測(cè)量數(shù)據(jù)項(xiàng)多、精度高、可靠性高、投切控制組態(tài)方便、靈活等特點(diǎn)，它還集成了溫度、凝露、開關(guān)量等多種信號(hào)測(cè)量，并且配以繼電器輸出控制，以滿足智能配電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行自動(dòng)化的需求。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202172308SQ20112031153
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者孫海奇, 楊波, 鐘寧帆, 陳爾奎 申請(qǐng)人:青島泰光潤(rùn)能軟件股份有限公司