一种配电网综合配电终端制造技术

本发明专利技术涉及一种配电网综合配电终端，包括：馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元、以太网交换单元、数据集中处理单元和时钟同步单元；时钟同步单元与数据集中处理单元、馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元分别相连以进行对时；以太网交换单元与数据集中处理单元通过以太网口相连；馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元均与以太网交换单元相连以进行以太网通信；馈线采集控制单元、电能质量监测单元均通过SPI接口与同步相量采集单元相连以进行SPI通信。本发明专利技术能够实现对配电网各个节点数据的同步采集，实现配电网设备的监控和数据采集，并进行电能质量在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网综合配电终端
本专利技术涉及配电网自动化领域，特别涉及一种配电网综合配电终端。
技术介绍
配电网自动化终端是实现配电自动化的基础环节，一般指用于配电网监控的馈线终端设备(FTU)，配电变压器配电终端(TTU)，开闭所、环网柜远方监控终端(DTU)。其主要功能是实现配电网设备的监控和数据采集，具有遥信、遥测、遥控、故障电流检测、通信转发及故障的诊断、隔离、定位及恢复功能。虽然目前配电网自动化终端已经开始在智能配电网中起着重要作用，但是仍有许多问题急需解决。其中尤为显著的是，传统的配电自动化(远方)终端存在数据延迟过大、边界测量不足、元件参数不精确等问题，使得配电网的状态估计精度和实时性都遇到了很大的挑战。同时，传统配电自动化远方终端只能提供稳态的、不同步的电网时间段面数据，使得上层子站或中心主站不能及时掌握系统的动态信息进而采取措施。另外，传统配电自动化远方终端由于测量数据精度有限以及时标不统一，只能利用大量冗余测量数据通过求解非线性方程组来得到电力系统的状态，计算时间比较长，实时性差，且无法应用于暂态过程的分析。此外，传统的配电网自动化终端无法实现电能质量监测功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种高精度时间同步的配电网综合配电终端，能够实现对配电网各个节点数据的同步采集，从而获得全网络瞬时剖面的精确状态，实现配电网设备的监控和数据采集，并进行电能质量在线监测。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配电网综合配电终端，包括：综合测控模块和通信管理模块；所述综合测控模块包括馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元和以太网交换单元；所述通信管理模块包括数据集中处理单元和时钟同步单元；所述时钟同步单元与所述数据集中处理单元、馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元分别相连以进行对时；所述以太网交换单元与所述数据集中处理单元通过以太网口相连；所述馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元均与所述以太网交换单元相连以进行以太网通信；所述馈线采集控制单元、电能质量监测单元均通过SPI接口与所述同步相量采集单元相连以进行SPI通信。优选的，所述配电网综合配电终端还包括A/D转换芯片；所述同步相量采集单元与A/D转换芯片相连以采集交流模拟量。优选的，所述时钟同步单元基于GPS、北斗、IEEE1588和/或IRIG-B时钟进行对时。优选的，所述时钟同步单元与所述数据集中处理单元、馈线采集控制单元FTU、同步相量采集单元PMU、电能质量监测单元PQ分别通过一路串行接口和一路秒脉冲接口相连。优选的，所述时钟同步单元与所述数据集中处理单元、馈线采集控制单元FTU、同步相量采集单元PMU、电能质量监测单元PQ之间均设置有磁耦隔离器ADUM1200。优选的，所述馈线采集控制单元和电能质量监测单元均通过以太网口与所述以太网交换单元相连。优选的，所述同步相量采集单元通过具有SPI接口转网口功能的网络接口芯片与所述以太网交换单元相连。优选的，所述馈线采集控制单元采用型号为STM32F407的CPU。优选的，所述同步相量采集单元、电能质量监测单元和时钟同步单元均采用型号为STM32F427的CPU。优选的，所述数据集中处理单元采用型号为AM-335X的核心板。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术具备传统FTU、DTU功能，能够实现配电网设备的监控和数据采集，具有遥信、遥测、遥控、故障电流检测、通信转发及故障的诊断、隔离、定位及恢复功能等功能；同时具有电能质量在线监测功能，具备电压暂降和短时电压中断同步监测和存储功能；(2)传统的配电网自动化终端往往采用简单网络时间协议SNTP，能达到的最高同步精度只在毫秒级，无法满足主动配电网对采样值等实时信息时间同步精度的要求，而本专利技术通过增加基于GPS/北斗/IEEE1588/IRIG-B四种的高精度时钟同步功能，使同步精度达到亚微秒级；(3)本专利技术通过高精度时钟同步采样技术实现对配电网各个节点数据的同步采集，以及对配电网中关键节点的电压、电流、频率、相量等基础参数进行监测；使各节点所测量的节点数据有一致的时间标准，不同地点测量和计算得到的数据加上对应的时标与角度，通过通信网络传送到控制中心，从而获得全网络瞬时剖面的精确状态，为配电网安全合环控制提供数据支撑；(4)本专利技术电压电流同步量测精度达到0.2级，测量误差小于0.2％(传统配电自动化远方终端0.5级)，具备电压暂降和短时电压中断同步监测和存储功能，支持配电网电压暂降和短时电压中断的全网同步监测；(5)本专利技术采用每周波256点采样数据，较传统配电自动化远方终端64个采样点具有更高的采样精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的配电网综合配电终端的整体结构图；图2是本专利技术实施例的综合测控模块的原理框图；图3是本专利技术实施例的时钟同步单元的原理框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1所示，本专利技术实施例的配电网综合配电终端，包括：综合测控模块10和通信管理模块20；所述综合测控模块10包括馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102、电能质量监测单元103和以太网交换单元104；所述通信管理模块包括数据集中处理单元201和时钟同步单元202；所述时钟同步单元202与所述数据集中处理单元201、馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102、电能质量监测单元103分别相连以进行对时；所述以太网交换单元104与所述数据集中处理单元201通过以太网口相连；所述馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102、电能质量监测单元103均与所述以太网交换单元104相连以进行以太网通信；所述馈线采集控制单元101、电能质量监测单元103均通过SPI接口与所述同步相量采集单元102相连以进行SPI通信；所述数据集中处理单元通过以太网口以104规约对调度中心30通信。具体的，所述综合测控模块10可采用三块线路板来实现，包括：综合测控板、时钟板、底板。参见图2所示，综合测控板包含馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102和电能质量监测单元103三个功能单元，每个功能单元都有一个独立的CPU，另外还包含一个以太网交换单元104芯片，完成这三个功能单元和数据集中处理单元201之间的通信。本实施例中，馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102、电能质量监测单元103各使用一路RS485接口，一路秒脉冲接口(定时器捕捉引脚)，用RS485报文修订日期、时、分、秒，秒，脉冲校准毫秒及以下时钟。RS485和秒脉冲均经过ADUM1200进行磁耦隔离。具体的，所述馈线采集控制单元101、同步相量采集单元102、电能质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网综合配电终端，其特征在于，包括：综合测控模块和通信管理模块；所述综合测控模块包括馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元和以太网交换单元；所述通信管理模块包括数据集中处理单元和时钟同步单元；所述时钟同步单元与所述数据集中处理单元、馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元分别相连以进行对时；所述以太网交换单元与所述数据集中处理单元通过以太网口相连；所述馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元均与所述以太网交换单元相连以进行以太网通信；所述馈线采集控制单元、电能质量监测单元均通过SPI接口与所述同步相量采集单元相连以进行SPI通信。

【技术特征摘要】
1.一种配电网综合配电终端，其特征在于，包括：综合测控模块和通信管理模块；所述综合测控模块包括馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元和以太网交换单元；所述通信管理模块包括数据集中处理单元和时钟同步单元；所述时钟同步单元与所述数据集中处理单元、馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元分别相连以进行对时；所述以太网交换单元与所述数据集中处理单元通过以太网口相连；所述馈线采集控制单元、同步相量采集单元、电能质量监测单元均与所述以太网交换单元相连以进行以太网通信；所述馈线采集控制单元、电能质量监测单元均通过SPI接口与所述同步相量采集单元相连以进行SPI通信。2.根据权利要求1所述的配电网综合配电终端，其特征在于，所述配电网综合配电终端还包括A/D转换芯片；所述同步相量采集单元与A/D转换芯片相连以采集交流模拟量。3.根据权利要求1所述的配电网综合配电终端，其特征在于，所述时钟同步单元基于GPS、北斗、IEEE1588和/或IRIG-B时钟进行对时。4.根据权利要求1所述的配电网综合配电终端，其特征在于，所述时钟同步单元与所述数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖福，刘文亮，熊军，张逸，刘骏腾，任超华，郭国彬，陈金旺，沈晓波，陈咏梅，王先伟，陈斌，郭明盛，李慧，
申请(专利权)人：厦门远通电子技术有限公司，国网福建省电力有限公司厦门供电公司，
类型：发明
国别省市：福建,35