專利名稱：一種基于iec61850標準的智能配電終端及智能配電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)控制和分布式發(fā)電并網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IEC61850標準的智能配電終端及智能配電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，配電網(wǎng)中一般采用安裝電能表、配變監(jiān)測終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端，無功補償?shù)妊b置實現(xiàn)電能采集、電量計費、負荷管理、線損分析、電能質(zhì)量分析、無功自動補償?shù)裙δ?。雖然滿足了功能需求，但設(shè)備的運行維護費用卻成倍增加，而且多個終端同時對同一配電設(shè)備進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)信息相互之間不能共享，每個終端只考慮了一種通信方式，缺乏多種通信資源的協(xié)同配合，所采集的數(shù)據(jù)重復(fù)又不完全一致，導(dǎo)致采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的及時性、準確性、完整性始終無法保證，不能為分析決策系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。滿足不了電力企業(yè)信息化建設(shè)和現(xiàn)代化企業(yè)管理的要求。隨著智能配電網(wǎng)的建設(shè)，配電自動化、信息化水平越來越高，要求智能配電終端具備模塊化、一體化設(shè)計特性，體現(xiàn)集約化，并具備高可靠性、高擴展性、高通信穩(wěn)定性和安全性。分布式電源及儲能裝置接入、需求側(cè)管理等新技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用，對智能配電終端的功能提出了更高的要求?，F(xiàn)有技術(shù)提供的部分智能配電終端僅能實現(xiàn)無功補償、配變監(jiān)測和電能質(zhì)量監(jiān)測等功能，無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于IEC61850標準的智能配電終端，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的部分智能配電終端僅能實現(xiàn)無功補償、配變監(jiān)測和電能質(zhì)量監(jiān)測等功能，無法滿足多功能要求的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種基于IEC61850標準的智能配電終端，該智能配電終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件，與人機界面、站級通信、IED通信輸入輸出通道相連接，用于將多路渠道獲取的信息進行快速綜合處理；模擬量采集板件，與模擬量輸入輸出通道相連接，用于控制并實現(xiàn)對模擬量信息的采集處理；遙信板件，與遙信量輸入輸出通道相連接，用于處理遠程傳遞信息，諸如開關(guān)位置或閥門位置等此類狀態(tài)信息；遙控板件，與開出信號通道相連接，用于實現(xiàn)對遠程信息的控制和處理；電源類模塊，與裝置電源相連接，用于實現(xiàn)對儲能元件的控制，為相應(yīng)的部件提供電能；高速串行總線，與所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊相連接，用于實現(xiàn)雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊信息交互與傳遞。
進一步，所述高速串行總線通過高速總線接口與所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊相連接。本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于IEC61850標準的智能配電系統(tǒng)，該智能配電系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層，包含數(shù)據(jù)獲取功能模塊、數(shù)據(jù)篩選功能模塊、數(shù)據(jù)存儲功能模塊，用于采集各種運行數(shù)據(jù)；過程層，包含任務(wù)調(diào)度功能模塊及信息傳遞功能模塊，用于管理終端運行時的系統(tǒng)資源，并進行任務(wù)調(diào)度以及任務(wù)間數(shù)據(jù)信息傳遞；應(yīng)用層，包含人機界面功能模塊及通信接口功能模塊，用于按照終端實際應(yīng)用要求，實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用功能。進一步，該智能配電系統(tǒng)設(shè)置的功能模塊包括配電監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的配電信息實時采集及控制處理；狀態(tài)監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘位置狀態(tài)量采集；實現(xiàn)配電設(shè)備溫度、直流電源、電纜頭溫度、SF6氣體、水位、火災(zāi)、環(huán)境溫度狀態(tài)量的在線監(jiān)測；電能質(zhì)量監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對I 50次諧波分量計算；三相不平衡度的分析計算，具有電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄本地存儲功能，電能質(zhì)量事件觸發(fā)的波形記錄功能；故障判斷功能模塊，用于通過采集線路的電壓、電流量，提供零序過電壓、零序過電流、線路過負荷、線路三相過電流檢測功能；根據(jù)采集到的電流大小及設(shè)置的定值自動快速判別線路是否發(fā)生故障，區(qū)分故障電流方向、識別單相接地或相間短路故障，并將故障信息和性質(zhì)及時主動上報給配電自動化系統(tǒng)；無功補償功能模塊，用于實現(xiàn)實時無功動態(tài)響應(yīng)，具備多種投切控制方式，可根據(jù)系統(tǒng)特點配置為前饋或反饋控制模型，并可兼顧諧波濾波控制；對電容單元容量進行靈活設(shè)置，并對電容器組狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)過壓、欠壓、缺相情況時，對電容器進行閉鎖保護；還可對無功補償電容的投切動作、開關(guān)機各種事件進行記錄，并打以時標；繼電保護功能模塊，針對每條出線設(shè)計有過負荷、過電流、零序電壓、零序電流集中繼電保護功能，過電流保護同時具有低壓閉鎖和重合閘功能，當(dāng)出線發(fā)生單相接地或短路故障時，能快速判別并跳相應(yīng)斷路器，切除故障線路；具有一次重合閘功能，瞬時性故障時通過配置重合閘功能，可快速排除故障，并恢復(fù)全線路供電；分布式電源接入監(jiān)測及儲能裝置監(jiān)測功能模塊，具有接入設(shè)備影響分析、接入設(shè)備故障診斷、隔離控制功能，具有遠程有線/無線通訊功能及設(shè)備間的拉手信息通報功能，確定最佳切換組合及分布式電源最優(yōu)配置類型及配置容量，解決用電高峰時段剛性電力供應(yīng)不足問題，改善由于切換控制和接入過程對智能配電網(wǎng)造成的沖擊擾動；需求側(cè)管理功能模塊，通過采集配電線路、配電變壓器、電力大用戶的用電信息和電網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成電能量數(shù)據(jù)的準確采集和抄收，并對數(shù)據(jù)進行準確計算、統(tǒng)計、分析，在此基礎(chǔ)上輔助系統(tǒng)主站準確分析出購電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)、用電側(cè)的電網(wǎng)電量信息及用電信息，及時分析當(dāng)前負荷缺口、線損、諧波、無功功率、供電情況，進行負荷管理、線損管理、電能質(zhì)量管理、防竊電的有效措施。進一步，該智能配電系統(tǒng)采用了 IEC61850的技術(shù)和方法對智能配電終端通信進行建模，規(guī)范配電終端的數(shù)據(jù)接口、通信方式、信息交換服務(wù)與通信方式間的映射關(guān)系，實現(xiàn)信息的標準化傳輸；I)信息建模分為3個邏輯設(shè)備(LD)，LDl主要完成常規(guī)SCADA功能，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控；LD2主要完成保護和故障檢測功能；LD3主要完成智能電源模塊管理，每個邏輯設(shè)備都包含LLNO和LPHD，LLNO包含物理裝置IED的相關(guān)信息、控制IED自檢；LPDH為物理裝置的公共
信息建模；2)信息交換信息交換包括主站與終端、終端與終端、終端與過程層設(shè)備電流互感器、電壓互感器、開關(guān)、配變的信息交換，在IEC61850中，主要由客戶/服務(wù)器模型、面向變電站事件的通用對象(GOOSE)模型、采樣值傳輸模型、時間同步模型實現(xiàn)配電終端的信息交換；3)服務(wù)映射按照IEC61850的標準，將配電終端用到的信息交換服務(wù)映射到具體的通信方式；①客戶/服務(wù)器模型，映射到制造業(yè)報文規(guī)范MMS (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上實現(xiàn)；②GOOSE報文，參照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層；③采用值傳輸，參照IEC61850-9-2進行映射；④時間同步采用簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(SNTP)進行映射；另外，采用IEC61850-6標準的自描述功能，取代遠動協(xié)議點表的人工配置和修改工作，自描述ICD文件由硬件編碼器自動生成，配電主站通過FTP方式獲取智能配電終端的ICD文件，從中解析出三遙信息表和網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，配電主站SCADA系統(tǒng)可據(jù)此實現(xiàn)前置協(xié)議點表和圖庫的自動生成功能，將以往遠動協(xié)議點表的“逐點對試”簡化為“抽點驗證”。本發(fā)明提出的基于IEC61850標準的配電智能終端，實現(xiàn)了目前智能配電網(wǎng)對終端功能的基本要求，模塊化的設(shè)計滿足了擴展不同功能的需求，通過采用IEC61850標準，規(guī)范了裝置間的通信協(xié)議，對推動智能配電終端在開放性、擴展型、互操作性方面起到很大的促進作用，該配電智能終端應(yīng)用實現(xiàn)了更廣闊的配電網(wǎng)監(jiān)測，體現(xiàn)了管理效益和經(jīng)濟效益，建立了更加可靠、靈活的配電網(wǎng)通信體系，具有較強的推廣與應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明實施例提供的基于IEC61850標準的智能配電終端的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實施例基于IEC61850標準的智能配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的智能配電終端的功能架構(gòu)示意圖。圖中11、雙核數(shù)據(jù)處理板件；12、模擬量采集板件；13、遙信板件；14、遙控板件；15、電源類模塊；16、高速串行總線；21、數(shù)據(jù)層；22、過程層；23、應(yīng)用層。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明實施例提供的基于IEC61850標準的智能配電終端的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該智能配電終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件11，與人機界面、站級通信、IED通信輸入輸出通道相連接，用于將多路渠道獲取的信息進行快速綜合處理；模擬量采集板件12，與模擬量輸入輸出通道相連接，用于控制并實現(xiàn)對模擬量信息的采集處理；遙信板件13，與遙信量輸入輸出通道相連接，用于處理遠程傳遞信息，諸如開關(guān)位置或閥門位置等此類狀態(tài)信息；遙控板件14，與開出信號通道相連接，用于實現(xiàn)對遠程信息的控制和處理；電源類模塊15，與裝置電源相連接，用于實現(xiàn)對儲能元件的控制，為相應(yīng)的部件提供電能；高速串行總線16，與所述雙核數(shù)據(jù)處理板件11、模擬量采集板件12、遙信板件13、遙控板件14及電源類模塊15相連接，用于實現(xiàn)雙核數(shù)據(jù)處理板件11、模擬量采集板件12、遙信板件13、遙控板件14及電源類模塊15信息交互與傳遞。在本發(fā)明實施例中，高速串行總線16通過高速總線接口與雙核數(shù)據(jù)處理板件11、模擬量采集板件12、遙信板件13、遙控板件14及電源類模塊15相連接。如圖2所不,本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于IEC61850標準的智能配電系統(tǒng)，該智能配電系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層21，包含數(shù)據(jù)獲取功能模塊、數(shù)據(jù)篩選功能模塊、數(shù)據(jù)存儲功能模塊，用于采集各種運行數(shù)據(jù)；過程層22，包含任務(wù)調(diào)度功能模塊及信息傳遞功能模塊，用于管理終端運行時的系統(tǒng)資源，并進行任務(wù)調(diào)度以及任務(wù)間數(shù)據(jù)信息傳遞；應(yīng)用層23，包含人機界面功能模塊及通信接口功能模塊，用于按照終端實際應(yīng)用要求，實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用功能。在本發(fā)明實施例中，該智能配電系統(tǒng)設(shè)置的功能模塊包括配電監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的配電信息實時采集及控制處理；狀態(tài)監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘位置狀態(tài)量采集；實現(xiàn)配電設(shè)備溫度、直流電源、電纜頭溫度、SF6氣體、水位、火災(zāi)、環(huán)境溫度狀態(tài)量的在線監(jiān)測；電能質(zhì)量監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對I 50次諧波分量計算；三相不平衡度的分析計算，具有電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄本地存儲功能，電能質(zhì)量事件觸發(fā)的波形記錄功能；故障判斷功能模塊，用于通過采集線路的電壓、電流量，提供零序過電壓、零序過電流、線路過負荷、線路三相過電流檢測功能；根據(jù)采集到的電流大小及設(shè)置的定值自動快速判別線路是否發(fā)生故障，區(qū)分故障電流方向、識別單相接地或相間短路故障，并將故障信息和性質(zhì)及時主動上報給配電自動化系統(tǒng)；無功補償功能模塊，用于實現(xiàn)實時無功動態(tài)響應(yīng)，具備多種投切控制方式，可根據(jù)系統(tǒng)特點配置為前饋或反饋控制模型，并可兼顧諧波濾波控制；對電容單元容量進行靈活設(shè)置，并對電容器組狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)過壓、欠壓、缺相情況時，對電容器進行閉鎖保護；還可對無功補償電容的投切動作、開關(guān)機各種事件進行記錄，并打以時標；
繼電保護功能模塊，針對每條出線設(shè)計有過負荷、過電流、零序電壓、零序電流集中繼電保護功能，過電流保護同時具有低壓閉鎖和重合閘功能，當(dāng)出線發(fā)生單相接地或短路故障時，能快速判別并跳相應(yīng)斷路器，切除故障線路；具有一次重合閘功能，瞬時性故障時通過配置重合閘功能，可快速排除故障，并恢復(fù)全線路供電；分布式電源接入監(jiān)測及儲能裝置監(jiān)測功能模塊，具有接入設(shè)備影響分析、接入設(shè)備故障診斷、隔離控制功能，具有遠程有線/無線通訊功能及設(shè)備間的拉手信息通報功能，確定最佳切換組合及分布式電源最優(yōu)配置類型及配置容量，解決用電高峰時段剛性電力供應(yīng)不足問題，改善由于切換控制和接入過程對智能配電網(wǎng)造成的沖擊擾動；需求側(cè)管理功能模塊，通過采集配電線路、配電變壓器、電力大用戶的用電信息和電網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成電能量數(shù)據(jù)的準確采集和抄收，并對數(shù)據(jù)進行準確計算、統(tǒng)計、分析，在此基礎(chǔ)上輔助系統(tǒng)主站準確分析出購電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)、用電側(cè)的電網(wǎng)電量信息及用電信息，及時分析當(dāng)前負荷缺口、線損、諧波、無功功率、供電情況，進行負荷管理、線損管理、電能質(zhì)量管理、防竊電的有效措施。在本發(fā)明實施例中，該智能配電系統(tǒng)米用了 IEC61850的技術(shù)和方法對智能配電終端通信進行建模，規(guī)范配電終端的數(shù)據(jù)接口、通信方式、信息交換服務(wù)與通信方式間的映射關(guān)系，實現(xiàn)信息的標準化傳輸；I)信息建模分為3個邏輯設(shè)備(LD)，LDl主要完成常規(guī)SCADA功能，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控；LD2主要完成保護和故障檢測功能；LD3主要完成智能電源模塊管理，每個邏輯設(shè)備都包含LLNO和LPHD，LLNO包含物理裝置IED的相關(guān)信息、控制IED自檢；LPDH為物理裝置的公共
信息建模；2)信息交換信息交換包括主站與終端、終端與終端、終端與過程層22設(shè)備電流互感器、電壓互感器、開關(guān)、配變的信息交換，在IEC61850中，主要由客戶/服務(wù)器模型、面向變電站事件的通用對象(GOOSE)模型、采樣值傳輸模型、時間同步模型實現(xiàn)配電終端的信息交換；3)服務(wù)映射按照IEC61850的標準，將配電終端用到的信息交換服務(wù)映射到具體的通信方式；①客戶/服務(wù)器模型，映射到制造業(yè)報文規(guī)范MMS (Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上實現(xiàn)；②GOOSE報文，參照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC 8802-3以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層；③采用值傳輸，參照IEC61850-9-2進行映射；④時間同步采用簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(SNTP)進行映射；另外，采用IEC61850-6標準的自描述功能，取代遠動協(xié)議點表的人工配置和修改工作，自描述ICD文件由硬件編碼器自動生成，配電主站通過FTP方式獲取智能配電終端的ICD文件，從中解析出三遙信息表和網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，配電主站SCADA系統(tǒng)可據(jù)此實現(xiàn)前置協(xié)議點表和圖庫的自動生成功能，將以往遠動協(xié)議點表的“逐點對試”簡化為“抽點驗證”。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。圖1為智能配電終端的硬件結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，該智能終端的硬件結(jié)構(gòu)包含以下幾部分雙核數(shù)據(jù)處理板件11，與人機界面、站級通信、IED通信輸入輸出通道相連接，用于將多路渠道獲取的信息進行快速綜合處理；模擬量采集板件12，與模擬量輸入輸出通道相連接，用于控制并實現(xiàn)對模擬量信息的采集處理；遙信板件13，與遙信量輸入輸出通道相連接，用于處理遠程傳遞信息，諸如開關(guān)位置或閥門位置等此類狀態(tài)信息；遙控板件14，與開出信號通道相連接，用于實現(xiàn)對遠程信息的控制和處理；電源類模塊15，與裝置電源相連接，用于實現(xiàn)對儲能元件的控制，為相應(yīng)的部件提供電能；高速總線接口，與上述的所有板件及模塊部分相連接，用于實現(xiàn)各個部件的信息通過高速總線接口傳送到高速串行總線16上。圖2為本發(fā)明智能配電終端的軟件總體架構(gòu)圖，終端軟件總體設(shè)計采用分層設(shè)計的思想，軟件總體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)層21、過程層22和應(yīng)用層23。數(shù)據(jù)層21，包含數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)存儲功能模塊，是終端實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)的采集；過程層22，包含任務(wù)調(diào)度、信息傳遞等功能模塊，用于管理終端運行時的系統(tǒng)資源，并進行任務(wù)調(diào)度以及任務(wù)間數(shù)據(jù)信息傳遞；應(yīng)用層23，包含人機界面、通信接口等功能模塊，用于按照終端實際應(yīng)用要求，實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用功能，如通信協(xié)議管理、人機界面、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸出等。圖3為本發(fā)明智能配電終端的功能架構(gòu)圖，如圖所示，本智能配電終端包含以下幾個功能模塊配電監(jiān)測，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的配電信息實時采集及控制處理；狀態(tài)監(jiān)測，用于實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘位置等狀態(tài)量采集；實現(xiàn)配電設(shè)備溫度、直流電源、電纜頭溫度、SF6氣體、水位、火災(zāi)、環(huán)境溫度等狀態(tài)量的在線監(jiān)測；電能質(zhì)量監(jiān)測，用于實現(xiàn)對I 50次諧波分量計算；三相不平衡度的分析計算。具有電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄本地存儲功能；電能質(zhì)量事件觸發(fā)的波形記錄功能；故障判斷，用于通過采集線路的電壓、電流量，提供零序過電壓、零序過電流、線路過負荷、線路三相過電流等檢測功能；根據(jù)采集到的電流大小及設(shè)置的定值，能夠自動快速判別線路是否發(fā)生故障，區(qū)分故障電流方向、識別單相接地或相間短路故障，并將故障信息和性質(zhì)及時主動上報給配電自動化系統(tǒng)，以便進行相應(yīng)的故障處理；無功補償，用于實現(xiàn)實時無功動態(tài)響應(yīng)，具備多種投切控制方式，可根據(jù)系統(tǒng)特點配置為前饋或反饋控制模型，并可兼顧諧波濾波控制。裝置可對電容單元容量進行靈活設(shè)置，并對電容器組狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)過壓、欠壓、缺相等情況時，對電容器進行閉鎖保護。另外，可對無功補償電容的投切動作、開關(guān)機等各種事件進行記錄，并打以時標；繼電保護，針對每條出線設(shè)計有過負荷、過電流、零序電壓、零序電流集中繼電保護功能，過電流保護同時具有低壓閉鎖和重合閘功能，當(dāng)出線發(fā)生單相接地或短路故障時，能快速判別并跳相應(yīng)斷路器，切除故障線路；具有一次重合閘功能，瞬時性故障時通過配置重合閘功能，可以快速排除故障，并恢復(fù)全線路供電；分布式電源接入監(jiān)測及儲能裝置監(jiān)測，具有接入設(shè)備影響分析、接入設(shè)備故障診斷、隔離控制功能，具有遠程有線/無線通訊功能及設(shè)備間的拉手信息通報功能，有效的確定最佳切換組合及分布式電源最優(yōu)配置類型及配置容量，解決用電高峰時段剛性電力供應(yīng)不足問題，改善由于切換控制和接入過程對智能配電網(wǎng)造成的沖擊擾動；需求側(cè)管理,需求側(cè)管理不僅包括負荷控制,還包括調(diào)動需方積極參與激勵電價、冷熱儲能、自備電源協(xié)調(diào)等措施和管理方法。裝置通過采集配電線路、配電變壓器、電力大用戶的用電信息和電網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成電能量數(shù)據(jù)的準確采集和抄收，并對數(shù)據(jù)進行準確計算、統(tǒng)計、分析。在此基礎(chǔ)上輔助系統(tǒng)主站準確分析出購電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)、用電側(cè)的電網(wǎng)電量信息及用電信息，及時分析當(dāng)前負荷缺口、線損、諧波、無功功率、供電情況，進行負荷管理、線損管理、電能質(zhì)量管理、防竊電等有效措施；三、工作原理為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。智能配電終端采用模塊化硬件設(shè)計和分層面向?qū)ο筌浖O(shè)計。采用按功能需求、可兼容和擴展的設(shè)計思想對硬件模塊進行劃分，如圖1所示。硬件由配變監(jiān)測基本硬件、無功補償基本硬件、分布式電源接入和儲能監(jiān)測基本硬件、繼電保護基本硬件和公共硬件等組成。硬件平臺以高速雙核處理芯片OMAP和高速串行總線16作為核心技術(shù)，包含了大容量的程序FLASH、RAM、I/O接口、IIC、SPI, SD接口等資源。硬件平臺基于高速串行總線16擴展板件，簡化了硬件的復(fù)雜程度，提高了硬件的靈活性和可靠性。終端軟件總體設(shè)計采用分層設(shè)計的思想。軟件總體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)層21、過程層22和應(yīng)用層23。數(shù)據(jù)層21是終端實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)的采集。過程層22負責(zé)管理終端運行時的系統(tǒng)資源，并進行任務(wù)調(diào)度以及任務(wù)間數(shù)據(jù)信息傳遞。應(yīng)用層23是指按照終端實際應(yīng)用要求，實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用功能，如通信協(xié)議管理、人機界面、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸出等。終端軟件總體架構(gòu)如圖2所示。本裝置考慮與配變監(jiān)測、臺區(qū)集中器、無功補償裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置等設(shè)備的功能融合，并結(jié)合智能配電網(wǎng)的建設(shè)需求，集成狀態(tài)監(jiān)測、分布式電源及儲能接入監(jiān)測、需求側(cè)管理和繼電保護等新的功能。裝置實現(xiàn)的功能如圖3所示。隨著IEC61850技術(shù)的逐漸成熟和廣泛應(yīng)用，其技術(shù)和方法逐漸推廣至變電站自動化以外的其他應(yīng)用領(lǐng)域。本裝置采用了 IEC61850的技術(shù)和方法對智能配電終端通信進行建模，規(guī)范配電終端的數(shù)據(jù)接口、通信方式、信息交換服務(wù)與通信方式間的映射關(guān)系，實現(xiàn)了信息的標準化傳輸。其具體的信息建模如下將裝置分為3個邏輯設(shè)備(LD)，LDl主要完成常規(guī)SCADA功能，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控；LD2主要完成保護和故障檢測功能；LD3主要完成智能電源模塊管理。每個邏輯設(shè)備都包含LLNO和LPHD。LLNO包含物理裝置IED的相關(guān)信息、控制IED自檢等；LPDH為物理裝置的公共信息建模，如銘牌信息、裝置自檢結(jié)果等。
權(quán)利要求
1.一種基于IEC61850標準的智能配電終端，其特征在于，該智能配電終端包括 雙核數(shù)據(jù)處理板件，與人機界面、站級通信、IED通信輸入輸出通道相連接，用于將多路渠道獲取的信息進行快速綜合處理； 模擬量采集板件，與模擬量輸入輸出通道相連接，用于控制并實現(xiàn)對模擬量信息的采集處理； 遙信板件，與遙信量輸入輸出通道相連接，用于處理遠程傳遞信息，諸如開關(guān)位置或閥門位置等此類狀態(tài)信息； 遙控板件，與開出信號通道相連接，用于實現(xiàn)對遠程信息的控制和處理； 電源類模塊，與裝置電源相連接，用于實現(xiàn)對儲能元件的控制，為相應(yīng)的部件提供電倉泛; 高速串行總線，與所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊相連接，用于實現(xiàn)雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊信息交互與傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的智能配電終端，其特征在于，所述高速串行總線通過高速總線接口與所述雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件及電源類模塊相連接。
3.一種基于IEC61850標準的智能配電系統(tǒng)，其特征在于，該智能配電系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)層，包含數(shù)據(jù)獲取功能模塊、數(shù)據(jù)篩選功能模塊、數(shù)據(jù)存儲功能模塊，用于采集各種運行數(shù)據(jù)； 過程層，包含任務(wù)調(diào)度功能模塊及信息傳遞功能模塊，用于管理終端運行時的系統(tǒng)資源，并進行任務(wù)調(diào)度以及任務(wù)間數(shù)據(jù)信息傳遞； 應(yīng)用層，包含人機界面功能模塊及通信接口功能模塊，用于按照終端實際應(yīng)用要求，實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用功能。
4.如權(quán)利要求3所述的智能配電系統(tǒng)，其特征在于，該智能配電系統(tǒng)設(shè)置的功能模塊包括 配電監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的配電信息實時采集及控制處理； 狀態(tài)監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘位置狀態(tài)量采集；實現(xiàn)配電設(shè)備溫度、直流電源、電纜頭溫度、SF6氣體、水位、火災(zāi)、環(huán)境溫度狀態(tài)量的在線監(jiān)測； 電能質(zhì)量監(jiān)測功能模塊，用于實現(xiàn)對I 50次諧波分量計算；三相不平衡度的分析計算，具有電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄本地存儲功能，電能質(zhì)量事件觸發(fā)的波形記錄功能； 故障判斷功能模塊，用于通過采集線路的電壓、電流量，提供零序過電壓、零序過電流、線路過負荷、線路三相過電流檢測功能；根據(jù)采集到的電流大小及設(shè)置的定值自動快速判別線路是否發(fā)生故障，區(qū)分故障電流方向、識別單相接地或相間短路故障，并將故障信息和性質(zhì)及時主動上報給配電自動化系統(tǒng)； 無功補償功能模塊，用于實現(xiàn)實時無功動態(tài)響應(yīng)，具備多種投切控制方式，可根據(jù)系統(tǒng)特點配置為前饋或反饋控制模型，并可兼顧諧波濾波控制；對電容單元容量進行靈活設(shè)置，并對電容器組狀態(tài)進行實時監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)過壓、欠壓、缺相情況時，對電容器進行閉鎖保護；還可對無功補償電容的投切動作、開關(guān)機各種事件進行記錄，并打以時標； 繼電保護功能模塊，針對每條出線設(shè)計有過負荷、過電流、零序電壓、零序電流集中繼電保護功能，過電流保護同時具有低壓閉鎖和重合閘功能，當(dāng)出線發(fā)生單相接地或短路故障時，能快速判別并跳相應(yīng)斷路器，切除故障線路；具有一次重合閘功能，瞬時性故障時通過配置重合閘功能，可快速排除故障，并恢復(fù)全線路供電； 分布式電源接入監(jiān)測及儲能裝置監(jiān)測功能模塊，具有接入設(shè)備影響分析、接入設(shè)備故障診斷、隔離控制功能，具有遠程有線/無線通訊功能及設(shè)備間的拉手信息通報功能，確定最佳切換組合及分布式電源最優(yōu)配置類型及配置容量，解決用電高峰時段剛性電力供應(yīng)不足問題，改善由于切換控制和接入過程對智能配電網(wǎng)造成的沖擊擾動； 需求側(cè)管理功能模塊，通過采集配電線路、配電變壓器、電力大用戶的用電信息和電網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成電能量數(shù)據(jù)的準確采集和抄收，并對數(shù)據(jù)進行準確計算、統(tǒng)計、分析，在此基礎(chǔ)上輔助系統(tǒng)主站準確分析出購電偵彳、供電偵彳、售電側(cè)、用電側(cè)的電網(wǎng)電量信息及用電信息，及時分析當(dāng)前負荷缺□、線損、諧波、無功功率、供電情況，進行負荷管理、線損管理、電能質(zhì)量管理、防竊電的有效措施。
5.如權(quán)利要求3所述的智能配電系統(tǒng)，其特征在于，該智能配電系統(tǒng)采用了 IEC61850的技術(shù)和方法對智能配電終端通信進行建模，規(guī)范配電終端的數(shù)據(jù)接口、通信方式、信息交換服務(wù)與通信方式間的映射關(guān)系，實現(xiàn)信息的標準化傳輸； 1)信息建模 分為3個邏輯設(shè)備(LD)，LDl主要完成常規(guī)SCADA功能，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控；LD2主要完成保護和故障檢測功能；LD3主要完成智能電源模塊管理，每個邏輯設(shè)備都包含LLNO和LPHD，LLNO包含物理裝置IED的相關(guān)信息、控制IED自檢；LPDH為物理裝置的公共信息建模； 2)信息交換 信息交換包括主站與終端、終端與終端、終端與過程層設(shè)備電流互感器、電壓互感器、開關(guān)、配變的信息交換，在IEC61850中，主要由客戶/服務(wù)器模型、面向變電站事件的通用對象(GOOSE)模型、采樣值傳輸模型、時間同步模型實現(xiàn)配電終端的信息交換； 3)服務(wù)映射 按照IEC61850的標準，將配電終端用到的信息交換服務(wù)映射到具體的通信方式； ①客戶/服務(wù)器模型，映射到制造業(yè)報文規(guī)范麗S(Manufacturing MessageSpecification)或者 IEC60870-5-101 / 104 上實現(xiàn)； ②GOOSE報文，參照IEC61850-8-1直接映射到IS0/IEC8802-3以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層； ③采用值傳輸，參照IEC61850-9-2進行映射； ④時間同步采用簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(SNTP)進行映射； 另外，采用IEC61850-6標準的自描述功能，取代遠動協(xié)議點表的人工配置和修改工作，自描述ICD文件由硬件編碼器自動生成，配電主站通過FTP方式獲取智能配電終端的ICD文件，從中解析出三遙信息表和網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，配電主站SCADA系統(tǒng)可據(jù)此實現(xiàn)前置協(xié)議點表和圖庫的自動生成功能，將以往遠動協(xié)議點表的“逐點對試”簡化為“抽點驗證”。
全文摘要
本發(fā)明公開了了一種基于IEC61850標準的配電智能終端及智能配電系統(tǒng)，該終端包括雙核數(shù)據(jù)處理板件、模擬量采集板件、遙信板件、遙控板件、電源類模塊、高速串行總線；本發(fā)明實現(xiàn)了目前智能配電網(wǎng)對終端功能的基本要求，模塊化的設(shè)計滿足了擴展不同功能的需求，通過采用IEC61850標準，規(guī)范了裝置間的通信協(xié)議，對推動智能配電終端在開放性、擴展型、互操作性方面起到很大的促進作用，該配電智能終端應(yīng)用實現(xiàn)了更廣闊的配電網(wǎng)監(jiān)測，體現(xiàn)了管理效益和經(jīng)濟效益，建立了更加可靠、靈活的配電網(wǎng)通信體系，具有較強的推廣與應(yīng)用價值。
文檔編號H02J13/00GK103023149SQ201210539430
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者梁偉, 王楠, 王旭東, 時燕新, 王崢, 陳培育, 王瑤 申請人:天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司