基于iec61850規(guī)約的智能配用電集成一體化終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于IEC61850規(guī)約的智能配用電集成一體化終端。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，IEC61850標準是電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域唯一的全球通用標準。它通過標準的實現(xiàn)，實現(xiàn)了智能變電站的工程運作標準化。使得智能變電站的工程實施變得規(guī)范、統(tǒng)一和透明。
[0003]智能電網(wǎng)中的智能化變電站就是在IEC61850標準規(guī)范下采用先進的、可靠的、節(jié)能的、環(huán)保的、集成的設(shè)備組合而成的，以高速網(wǎng)絡(luò)通信的平臺為信息傳輸?shù)幕A(chǔ)，自動地完成信息的采集功能、測量功能、控制功能、保護功能、計量功能和監(jiān)測功能等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)產(chǎn)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級應(yīng)用功能。智能化變電站的特點是通過采用先進的電子式傳感器、電子、信息、通信、控制、人工智能等技術(shù)，以智能化的一次設(shè)備和統(tǒng)一的信息平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)變電站的實時全景監(jiān)測、自動運行控制、設(shè)備狀態(tài)的檢修、運行狀態(tài)的自適應(yīng)、智能分析決策等功能，對智能電網(wǎng)進行安全狀態(tài)評估、預(yù)警和控制，優(yōu)化智能系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)新能源的實時接入和退出，并與調(diào)度中心、電源及相關(guān)變電站能夠協(xié)同互動提供支撐。
[0004]目前配網(wǎng)監(jiān)測存在以下問題:
[0005]1、現(xiàn)有變電站監(jiān)測終端種類繁多，包括站所終端DTU，配變終端TTU、繼電保護裝置、電壓監(jiān)測儀以及電能質(zhì)量監(jiān)測儀等，各裝置由不同業(yè)務(wù)部門負責管理，設(shè)備采購、運維成本較大。
[0006]2、不同監(jiān)測終端各自與后臺進行通信，如同一電房內(nèi)DTU使用光纖通信，TTU等終端各自使用無線通信，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，浪費通信通道資源以及增加設(shè)備采購成本。
[0007]3、各種設(shè)備采用各種不同的通訊規(guī)約，各自為陣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于IEC61850規(guī)約的智能配用電集成一體化終端。
[0009]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種基于IEC61850規(guī)約的智能配用電集成一體化終端，包括機箱，設(shè)置在機箱內(nèi)的主機背板，分別通過所述主機背板與主控單元進行通信連接的計量采集單元、保護測控單元、電能質(zhì)量監(jiān)測單元、低壓綜合處理單元和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控單元，以及用于對系統(tǒng)各個單元進行供電的電源單元；其中，
[0010]所述主控單元，其通過以太網(wǎng)IEC60870-5-104規(guī)約與主站進行通訊，用于負責整個站點中所有本地信息的采集、數(shù)據(jù)合并、數(shù)據(jù)存儲、定時上報、隨機召喚以及分類管理；
[0011]所述計量采集單元，其通過變電站傳感器采集變電站中電能表的電能計量數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議將上述電能計量數(shù)據(jù)定時發(fā)往主控單元進行分類存儲和定時發(fā)布，并將其中的及時數(shù)據(jù)通過SMV報文以麗S協(xié)議格式即時發(fā)布；
[0012]所述保護測控單元，其通過變電站傳感器對采集到的所有異常數(shù)據(jù)進行分析計算，并根據(jù)計算結(jié)果作出相應(yīng)的保護處理，同時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議將計算結(jié)果上報至主控單元；
[0013]所述電能質(zhì)量監(jiān)測單元，其通過變電站傳感器對變電站中壓側(cè)的電能質(zhì)量與電壓進行監(jiān)測，并采用快速傅里葉變換FFT和快速離散型傅里葉變換DFT進行計算處理，處理結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元；
[0014]所述低壓綜合處理單元，其通過變電站傳感器對變電站的低壓側(cè)配電信息進行監(jiān)測，并將監(jiān)測處理結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元；
[0015]所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控單元，其通過變電站傳感器對變電站配網(wǎng)內(nèi)重點設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元。
[0016]進一步的，所述主控單元采用了 ADI公司的ADSP-BF609雙核微處理芯片，該芯片自帶兩路以太網(wǎng)MAC協(xié)議，其中一路配置網(wǎng)絡(luò)芯片DSP83640，另一路配置網(wǎng)絡(luò)交換芯片RTL8309 ;所述網(wǎng)絡(luò)交換芯片RTL8309帶有9路獨立網(wǎng)口，其中I路網(wǎng)口與ADSP-BF609雙核微處理芯片的一路網(wǎng)口連接，另外8路網(wǎng)口用于和其他各個單元連接，使得整機內(nèi)部實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。
[0017]進一步的，所述電能計量單元采用ADSP-BF609做核心處理芯片，其配置有兩個以太網(wǎng)口，一個以太網(wǎng)口用于讀取變電站傳感器的計量數(shù)據(jù)；另一個以太網(wǎng)口用于和主機背板實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
[0018]進一步的，所述保護測控單元所具有的保護功能包括:重合閘、三相涌流檢測、過壓保護、過負荷告警、PT斷線/失壓告警以及故障錄波。
[0019]進一步的，所述電能質(zhì)量監(jiān)測單元在電能質(zhì)量監(jiān)測中所采集的數(shù)據(jù)包括:基波、諧波、三相不平衡度、電壓閃變、電壓事件以及基本量；所述電能質(zhì)量監(jiān)測單元在電壓監(jiān)測中所采集的數(shù)據(jù)包括:被監(jiān)測各相電壓每分鐘的平均值及時標，以及日、月統(tǒng)計值。
[0020]進一步的，所述電壓閃變的計算方法如下:通過快速傅里葉變換FFT對采集的離散數(shù)據(jù)進行變換，并針對快速傅里葉變換FFT的計算結(jié)果中引起的電網(wǎng)電壓幅值衰減做修正處理，以減少因不同頻率調(diào)幅波引起電網(wǎng)電壓輸出波動的瞬時閃變視感度的誤差。
[0021]進一步的，所述電網(wǎng)電壓由一個穩(wěn)定的工頻電壓作載波，疊加一個有規(guī)則或無規(guī)則的調(diào)幅波構(gòu)成；其中，所述調(diào)幅波包含單個或多個頻率分量。
[0022]進一步的，所述低壓綜合處理單元采用微功率無線方式與變電站傳感器進行數(shù)據(jù)通訊。
[0023]進一步的，所述低壓綜合處理單元配有RS-485芯片，用于和多功能綜合補償模塊通訊，從而實現(xiàn)無功補償。
[0024]進一步的，所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控單元的監(jiān)測內(nèi)容包括:變壓器溫度監(jiān)測、變壓器風機輔助控制監(jiān)測、開關(guān)柜溫度監(jiān)測、開關(guān)柜氣壓表監(jiān)測、開關(guān)柜局部放電監(jiān)測、電纜局部放電監(jiān)測以及電纜環(huán)流監(jiān)測。
[0025]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的終端系統(tǒng)采用一體化設(shè)計，把配電房內(nèi)的配電自動化終端(DTU)、配變監(jiān)測終端(TTU)、集中抄表終端、電能質(zhì)量分析設(shè)備、無功補償控制設(shè)備、三相電能表、綜合環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等多種終端和設(shè)備進行了高度集成，各功能模塊通信依據(jù)IEC61850標準統(tǒng)一設(shè)計，把供電系統(tǒng)各部門需要的參數(shù)統(tǒng)一歸集，既節(jié)約了設(shè)備成本和配電站空間又做到了所有數(shù)據(jù)分類發(fā)布、信息共享，做到了一臺設(shè)備實現(xiàn)了多部門數(shù)據(jù)共傳，各取所需。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的功能原理圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1所示，涉及一種基于IEC61850規(guī)約的智能配用電集成一體化終端，包括機箱，設(shè)置在機箱內(nèi)的主機背板，分別通過主機背板與主控單元進行通信連接的計量采集單元、保護測控單元、電能質(zhì)量監(jiān)測單元、低壓綜合處理單元和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控單元，以及用于對系統(tǒng)各個單元進行供電的電源單元。
[0028]對于所述主控單元，其通過以太網(wǎng)IEC60870-5-104規(guī)約與主站進行通訊，用于負責整個站點中所有本地信息的采集、數(shù)據(jù)合并、數(shù)據(jù)存儲、定時上報、隨機召喚以及分類管理；
[0029]對于所述計量采集單元，其通過變電站傳感器采集變電站中電能表的電能計量數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議將上述電能計量數(shù)據(jù)定時發(fā)往主控單元進行分類存儲和定時發(fā)布，并將其中的及時數(shù)據(jù)通過SMV報文以MMS協(xié)議格式即時發(fā)布；
[0030]對于所述保護測控單元，其通過變電站傳感器對采集到的所有異常數(shù)據(jù)進行分析計算，并根據(jù)計算結(jié)果作出相應(yīng)的保護處理，同時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議將計算結(jié)果上報至主控單元；
[0031]對于所述電能質(zhì)量監(jiān)測單元，其通過變電站傳感器對變電站中壓側(cè)的電能質(zhì)量與電壓進行監(jiān)測，并采用快速傅里葉變換FFT和快速離散型傅里葉變換DFT進行計算處理，處理結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元；
[0032]對于所述低壓綜合處理單元，其通過變電站傳感器對變電站的低壓側(cè)配電信息進行監(jiān)測，并將監(jiān)測處理結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元；
[0033]對于所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控單元，其通過變電站傳感器對變電站配網(wǎng)內(nèi)重點設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果定時通過以太網(wǎng)IEC61850協(xié)議上報主控單元。
[0034]在本發(fā)明中，主控單元采用了 ADI公司的ADSP-BF609雙核微處理芯片，其自帶兩路以太網(wǎng)MAC協(xié)議，其中一路外配網(wǎng)絡(luò)芯片DSP83640，另一路配置網(wǎng)絡(luò)交換芯片RTL8309 ；網(wǎng)絡(luò)交換芯片RTL8309帶有9路獨立網(wǎng)口，其中I路網(wǎng)口與ADSP-BF609雙核微處理芯片的一路網(wǎng)口連接，另外8路網(wǎng)口用于和各個單元連接，使得整機內(nèi)部實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。
[0035]在本發(fā)明中，電能計量單元采用ADSP-BF609做核心處理芯片，其配置有2個以太網(wǎng)口，一個以太網(wǎng)口用于讀取傳感器計量數(shù)據(jù)；另一個以太網(wǎng)口和主機背板實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
[0036]具體的，電能計量單元通過以太網(wǎng)口讀取本回路的電流、電壓、頻率、相位等參數(shù)。其裝置計量精度:電壓、電流、頻率、相位、有功功率、無功功率及電量精度等同傳感器轉(zhuǎn)換精度。采樣測量值傳輸類模型采用的是測量值信息的公共數(shù)據(jù)類中的采樣值SAV，采樣測量值的交換基于發(fā)布/訂閱機制。鑒于本電能計量單元需做電能量和高次諧波的計算，采樣值設(shè)為256個點/周波。
[0037]在保護測控單元中，其從變電站傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù)，對實時數(shù)據(jù)進行分析計算，并根據(jù)計算結(jié)果分別處理；如過流保護，當發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)過流情況時，立即啟動三段過流保護并將事件發(fā)生的時間存儲并上報至主控單元。其所具有的保護功能包括:重合閘、三相涌流檢測、過壓保護、過負荷告警、PT斷線/失壓告警、故障錄波等功能。當此類事件發(fā)生后，保護測試單元會自動的即時處理，同時作為事件記錄通過以太網(wǎng)依照IEC61850協(xié)議上報主控單元。
[0038]在本發(fā)明中，電能質(zhì)量監(jiān)測單元在電能質(zhì)量監(jiān)測中，其所采集的數(shù)據(jù)包括:基波:具體有電壓、電流有效值；電壓、電流相位；有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、分相功率因數(shù)；諧波:具體有電壓、電流總諧波畸變率；2?50次諧波電壓、電流有效值(含有率)；諧波電壓、電流相位；以及三相不平衡度:具體有電壓、電流各序分量及不平衡度。另夕卜，還有電壓閃變:具體有電壓長時閃變、電壓短時閃變；電壓事件:具體有電壓暫升、暫降波形數(shù)據(jù)及事件參數(shù)、短時中斷波形數(shù)據(jù)及事件參數(shù)；基本量:具體有頻率、電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率以及功率因數(shù)等。
[0039]在本發(fā)明中，電