專利名稱：配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于監(jiān)視饋線的運(yùn)行方式和負(fù)荷、實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的饋線終
端單元。背景技術(shù)：
配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的作用是提高供電的可靠性與質(zhì)量，減少配電網(wǎng)運(yùn)行與檢修費(fèi) 用。在饋線自動(dòng)化的所有功能中，故障定位、隔離及恢復(fù)非故障區(qū)域供電是一個(gè)主要的功 能。該功能對(duì)于縮小故障停電范圍，減少對(duì)用戶的停電時(shí)間，提高供電可靠性起到重要作 用。饋線終端單元(FTU)是自動(dòng)化系統(tǒng)與一次設(shè)備聯(lián)結(jié)的接口，主要用于配電系統(tǒng)變壓器、 斷路器、重合器、分段器、柱上負(fù)荷開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、調(diào)壓器、無(wú)功補(bǔ)償電容器的監(jiān)視和控制，與 饋線主站通信，提供配電系統(tǒng)運(yùn)行控制及管理所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行主站給出的對(duì)配電設(shè)備的 控制調(diào)節(jié)指令，以實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的各項(xiàng)功能。FTU實(shí)質(zhì)上是介于遠(yuǎn)方終端(RTU)與繼電保 護(hù)之間的一種自動(dòng)化終端。饋線終端單元作為饋線自動(dòng)化中重要的一環(huán)，具有對(duì)配電網(wǎng)進(jìn) 行遙測(cè)、遙信、遙控、事故記錄等功能，所以要提高配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，關(guān)鍵在于提高饋線 終端單元FTU的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，實(shí) 現(xiàn)饋線的運(yùn)行方式和負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為故障定位、隔離及恢復(fù)非故障區(qū)域供電提供基本 信息。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種配電網(wǎng)饋線故障定位 終端單元，采用模塊化設(shè)計(jì)，包括電源、CPU系統(tǒng)板和接口電路，所述電源連接到CPU系統(tǒng)板 和接口電路，所述CPU系統(tǒng)板包括CPU、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器、 時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，以及接口電路均連接到CPU。 該實(shí)用新型進(jìn)一步具體為 所述電源包括太陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組及隔離DC/DC變換器， 所述太陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組依次相連，太陽(yáng)能電池板組件通過(guò)太陽(yáng)能 控制器給蓄電池組充電，太陽(yáng)能控制器的輸出端同時(shí)連接到隔離DC/DC變換器，所述隔離 DC/DC變換器連接到CPU系統(tǒng)板和接口電路。 所述蓄電池組采用鉛酸蓄電池組。 所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器包括程序運(yùn)行存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 作為一實(shí)施例，所述程序運(yùn)行存儲(chǔ)器采用SRAM ;程序存儲(chǔ)器采用N0RFLASH，型號(hào)
為；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用NAND FLASH。 所述CPU系統(tǒng)板為獨(dú)立的嵌入式模塊。 所述接口電路包括蓄電池電壓隔離電路、RS-232串行接口、 GPRS通信模塊、紅外 通信接口 、開關(guān)量輸入輸出接口 、A/D轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口 ，所述電源的蓄電池組通過(guò)蓄電池電壓隔離電路連接到A/D轉(zhuǎn)換器，所述RS-232串行接口、 GPRS通信模塊、紅外通信接 口、開關(guān)量輸入輸出接口、A/D轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口均連接到CPU系統(tǒng)板中的CPU。 本實(shí)用新型配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，采 集相應(yīng)開關(guān)的運(yùn)行情況；當(dāng)故障發(fā)生后，將檢測(cè)的故障信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)發(fā)送到主 站，主站軟件接收接收并分析故障信息，及時(shí)準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段，并可通過(guò)遠(yuǎn)方控制開關(guān) 實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的隔離及非故障區(qū)域的供電恢復(fù)，從而減少運(yùn)行巡視人員的工作量，減少安 全隱患，提高了配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化水平。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1是本實(shí)用新型配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元硬件結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是本實(shí)用新型配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元的軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖l，本實(shí)用新型配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元采用模塊化設(shè)計(jì)，包括電 源、CPU系統(tǒng)板和接口電路。 所述電源采用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)供電，包括太陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電 池組及隔離DC/DC變換器。該電源安裝方便，在饋線失電時(shí)，終端仍可以正常工作。所述太 陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組依次相連，太陽(yáng)能電池板組件通過(guò)太陽(yáng)能控制器 給蓄電池組充電，太陽(yáng)能控制器的輸出端同時(shí)連接到隔離DC/DC變換器，所述隔離DC/DC變 換器連接到CPU系統(tǒng)板和接口電路，提供CPU系統(tǒng)板和接口電路的電源。太陽(yáng)能控制器的 輸出同時(shí)可以做為該終端的操作檢測(cè)電源。本實(shí)施例中，蓄電池組可以采用免維護(hù)鉛酸蓄 電池組。 所述CPU系統(tǒng)板包括CPU、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片(RTC)、復(fù)位芯片及它們的外圍電 路。所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片，以及復(fù)位芯片均連接到CPU。 本實(shí)施例中，CPU選用32位ARM微控制器，該CPU集成了豐富的外設(shè)，為不同的 應(yīng)用環(huán)境提供較大的設(shè)計(jì)冗余。外擴(kuò)存儲(chǔ)器包括3部分程序運(yùn)行存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器。所述程序運(yùn)行存儲(chǔ)器采用SRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)；程序存儲(chǔ)器采用NOR FLASH(閃 存)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用NANDFLASH。 CPU系統(tǒng)板設(shè)計(jì)為獨(dú)立的嵌入式模塊，將CPU的硬件資源以雙列插座形式預(yù)留出， 通過(guò)擴(kuò)展不同的接口電路實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。 所述接口電路包括蓄電池電壓隔離電路、RS-232串行接口、 GPRS通信模塊、紅外 通信接口、開關(guān)量輸入輸出接口、A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口等。所述電源的蓄 電池組通過(guò)蓄電池電壓隔離電路連接到A/D轉(zhuǎn)換器，所述RS-232串行接口 、GPRS通信模塊、 紅外通信接口、開關(guān)量輸入輸出接口、 A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口均連接到CPU 系統(tǒng)板中的CPU。 所述CPU具有兩個(gè)串行異步通信接口，一個(gè)接口作為計(jì)算機(jī)的軟件調(diào)試接口 ；另 一個(gè)連接到GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)與主站的GPRS通信。電流互感器CT測(cè)得的電流量通過(guò)A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換后送入CPU中進(jìn)行處理。[0023] 所述紅外通信接口采用集成式紅外收發(fā)管實(shí)現(xiàn)CPU與手持終端的通信。CPU同時(shí) 擴(kuò)展了 3路繼電器型開關(guān)量輸出及6路隔離的開關(guān)量輸入作為開關(guān)量輸入輸出接口。開 關(guān)量輸出用于開關(guān)的分閘、合閘及儲(chǔ)能控制；6路開關(guān)量用于檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)、故障指示器報(bào) 警、現(xiàn)地遠(yuǎn)方控制切換、開關(guān)儲(chǔ)能完成情況等。 所述故障信號(hào)接收口采用ZigBee RF(射頻)芯片，可以接收終端附近故障指示器 的故障信號(hào)，如果FTU的故障檢測(cè)失效，則會(huì)以故障指示器的信息為依據(jù)，判斷饋線是否故 障，提高了故障檢測(cè)可靠性。 該配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元的工作過(guò)程如下所述在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，實(shí) 時(shí)采集A、C相電流、蓄電池電壓，通過(guò)串行總線送到CPU，CPU將數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)控規(guī)約打 包，并進(jìn)行小時(shí)凍結(jié)，定時(shí)通過(guò)GPRS通信模塊傳送到主站系統(tǒng)，其定時(shí)上傳時(shí)間間隔由上 位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定并下發(fā)至終端。當(dāng)FTU通過(guò)開關(guān)量輸入輸出接口檢測(cè)到開關(guān)發(fā)生變位、 故障信號(hào)或者通過(guò)故障信號(hào)接收口接收到故障信號(hào)時(shí)，終端將變位信息和故障信息記錄并 保存，實(shí)時(shí)上報(bào)給主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)可以根據(jù)終端上傳的故障信息判斷出故障所在區(qū)域。 本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于終端整體采用模塊化設(shè)計(jì)，CPU系統(tǒng)板設(shè)計(jì)為獨(dú)立的嵌入 式模塊，通過(guò)擴(kuò)展不同的接口電路實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用；電源采用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)供電，克服了 傳統(tǒng)供電方式在饋線失電情況下無(wú)法正常工作的缺點(diǎn)。通信規(guī)約采用《Q/GDW130-2005電 力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》(簡(jiǎn)稱"負(fù)控規(guī)約")，可以同各種類型的主站系統(tǒng)接口 ，實(shí) 用性強(qiáng)；通信方式為GPRS，不需要另外鋪設(shè)通信線路，上級(jí)系統(tǒng)可以非常方便地獲取現(xiàn)地 信息；數(shù)據(jù)采集方式采用工業(yè)同步串行方式，采集速度快，硬件電路簡(jiǎn)單；擴(kuò)展無(wú)線通信接 口 ，能接收附近故障指示器的故障信號(hào)，故障檢測(cè)的可靠性高。
權(quán)利要求一種配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于采用模塊化設(shè)計(jì)，包括電源、CPU系統(tǒng)板和接口電路，所述電源連接到CPU系統(tǒng)板和接口電路，所述CPU系統(tǒng)板包括CPU、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，以及接口電路均連接到CPU。
2. 如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述電源包括太陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組及隔離DC/DC變換器，所述太陽(yáng)能電池板組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組依次相連，太陽(yáng)能電池板組件通過(guò)太陽(yáng)能控制器給蓄電池組充電，太陽(yáng)能控制器的輸出端同時(shí)連接到隔離DC/DC變換器，所述隔離DC/DC變換器連接到CPU系統(tǒng)板和接口電路。
3. 如權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述蓄電池組采用鉛酸蓄電池組。
4. 如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器包括程序運(yùn)行存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
5. 如權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述程序運(yùn)行存儲(chǔ)器采用SRAM ;程序存儲(chǔ)器采用NOR FLASH ;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用NAND FLASH。
6. 如權(quán)利要求l所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述CPU系統(tǒng)板為獨(dú)立的嵌入式模塊。
7. 如權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，其特征在于所述接口電路包括蓄電池電壓隔離電路、RS-232串行接口 、 GPRS通信模塊、紅外通信接口 、開關(guān)量輸入輸出接口、 A/D轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口，所述電源的蓄電池組通過(guò)蓄電池電壓隔離電路連接到A/D轉(zhuǎn)換器，所述RS-232串行接口 、GPRS通信模塊、紅外通信接口 、開關(guān)量輸入輸出接口 、A/D轉(zhuǎn)換器、故障信號(hào)接收口均連接到CPU系統(tǒng)板中的CPU。
專利摘要一種配電網(wǎng)饋線故障定位終端單元，采用模塊化設(shè)計(jì)，包括電源、CPU系統(tǒng)板和接口電路，所述電源連接到CPU系統(tǒng)板和接口電路，所述CPU系統(tǒng)板包括CPU、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片、復(fù)位芯片，以及接口電路均連接到CPU。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，采集相應(yīng)開關(guān)的運(yùn)行情況；當(dāng)故障發(fā)生后，將檢測(cè)的故障信息主動(dòng)發(fā)送到主站，主站軟件接收接收并分析故障信息，及時(shí)準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段，并可通過(guò)遠(yuǎn)方控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的隔離及非故障區(qū)域的供電恢復(fù)，從而減少運(yùn)行巡視人員的工作量，減少安全隱患，提高了配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化水平。
文檔編號(hào)G01R19/25GK201527460SQ200920183109
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者楊耿杰, 汪曉強(qiáng), 賴安定, 郭謀發(fā) 申請(qǐng)人:泉州科力電氣有限公司