一种能源控制器的拓扑识别模组的制作方法

1.本实用新型属于台区拓扑识别技术领域，具体涉及一种能源控制器的拓扑识别模组。


背景技术：

2.近年来各电网公司在智能电网建设方面，投入了大量的精力、物力、人力，智能电网建设取得了重大的进展，利用智能电网的基础数据进行大数据分析解决电网的安全、故障抢修、线损管理等实际问题也初现成效。
3.现阶段利用现有智能电网的采集系统，通过大数据分析解决电网安全、故障抢修、线损管理、反窃电等有一定的作用，但随着智能电网在低压配网领域的深入，发现准确的低压台区拓扑关系是智能电网建设的基础。只有在准确知道低压台区拓扑的基础上，才能展开台区线损精准计算、三相不平衡治理、反窃电、停电位置及区间判断等精益化管理功能，才能适应高密度可再生能源的接入，才能推进低压配电网的智能化。然而由于低压台区用户多，结构复杂，投入不足，导致其运维困难、故障频发、线损率高。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能源控制器的拓扑识别模组，可以实现台区变、线、户自动辨识以及低压电网拓扑结构的实时测量，为电网精准线损治理提供基础依据。
5.本实用新型提供一种能源控制器的拓扑识别模组，包括mcu单元、接口单元、ad采样接收单元和脉冲激励信号发送单元，mcu单元上行通过接口单元与能源控制器连接，下行一路通过串行外设接口与ad采样接收单元交互连接，另一路通过下发识别控制信号的方式与脉冲激励信号发送单元交互连接；接口单元包括弱电插针和强电插针，弱电插针连接能源控制器的主控模块，ad采样接收单元与脉冲激励信号发送单元通过强电插针与台区电网各相线相连。
6.作为本实用新型的进一步技术方案，还包括电源管理单元，电源管理单元由dcdc电路构成，电源单元分别连接mcu单元、ad采样接收单元和脉冲激励信号发送单元的电源端；dcdc电路为spx3819电路，为mcu单元输送3.3v、1.8v和1.2v电压，为ad采样接收单元传输3.3v电压，升压产生12v电压至脉冲激励信号发送单元。
7.进一步的，mcu单元为基于arm9平台的nuc97x微处理器，nuc97x微处理器包含外设存储器，mcu单元具有基于sp706sen看门狗电路。
8.进一步的，mcu单元通过标准usb2.0总线经由接口单元与能源控制器交互连接。
9.进一步的，ad采样接收单元包括包含stm32f446处理器、ad73360芯片以及外围信号采样电路，stm32f446处理器上行通过串行外设接口与mcu单元相连，下行通过串行外设接口连接ad73360芯片。
10.进一步的，脉冲激励信号发送单元下发识别控制信号ctrl通过npn型三极管t6构
成信号放大电路驱动可控硅脉冲变压器l2，可控硅脉冲变压器l2的次级输出驱动可控硅开关管t1，可控硅开关管t1与共模电感l1相连。可控硅脉冲变压器l2的次级输出与电网母线之间设有强电保护电路。
11.本实用新型的有益效果为：
12.1.该模组上行以标准usb总线形式与能源控制器交互，下行通过脉冲激励信号发送至电网来实现台区拓扑识别关系的建立，可以准确可靠地识别所有用户，不会误判，也不存在无法识别的用户。
13.2.该模组可实现台区变、线、户自动辨识以及低压电网拓扑结构的实时测量，为电网精准线损治理提供基础依据。
14.3.该模组符合国家电网公司的《能源控制器功能模组技术规范》系列标准，与电网相连的采样接收电路和脉冲激励信号发送电路均具有全面的强电保护电路，电磁兼容性能优良，能抵御高压尖峰脉冲、强磁场、强静电、雷击浪涌的干扰，且具有较强的温度自适应能力范围。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意框图；
16.图2为本实用新型的脉冲激励信号发送单元电路示意图。
具体实施方式
17.请参阅图1，本实施例提供一种能源控制器的拓扑识别模组，包括mcu单元、接口单元、ad采样接收单元和脉冲激励信号发送单元，mcu单元上行通过接口单元与能源控制器连接，下行一路通过串行外设接口与ad采样接收单元交互连接，另一路通过下发识别控制信号的方式与脉冲激励信号发送单元交互连接；接口单元包括弱电插针和强电插针，弱电插针连接能源控制器的主控模块，ad采样接收单元与脉冲激励信号发送单元通过强电插针与台区电网各相线相连。
18.以下对本模组中各单元进行详细的说明。
19.mcu单元基于arm9平台的nuc97x系列微处理器，包含flash、ram等外设存储器件，具备较大的存储容量，具备足够的运算处理能力。
20.mcu单元具备基于sp706sen外部看门狗电路，实时监控微处理器运行状态，异常时复位微处理器，提高产品稳定性。
21.mcu单元上行通过标准的usb2.0总线经由接口单元与能源控制器交互，下行通过spi的串口方式与ad采样接收单元交互，通过下发识别控制信号的方式与脉冲激励信号发送单元交互。mcu单元软件方面采用linux操作系统，引入嵌入式数据库sqlite、面向对象开发两项新技术，按照平台化、层次化、模块化、规范化的实施原则，进行设计开发。
22.接口单元主要包含强电插针和弱电插针的结构件，已能源控制器对应插座相连，起信号的桥接作用。
23.电源管理单元包含一系列不同规格的dcdc电路，例如spx3819系列电路产生3.3v、1.8v、1.2v，升压dcdc产生12v给脉冲激励信号发送单元等。
24.ad采样接收单元主要包含cortex
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m4内核的处理器stm32f446和多通道adc芯片
ad73360以及外围信号采样电路。处理器stm32f446上行通过spi与mcu单元进行交互，下行通过spi的串口形式与adc芯片ad73360交互，处理器stm32f446可对ad73360返回的数据进行简单运算处理，再上传给mcu单元。adc芯片ad73360是一款面向工业电能计量或多通道模拟输入等通用应用的6通道模拟输入前端(afe)处理器。配有6个16位a/d转换通道，在声带信号带宽下，各通道均可实现77 db的信噪比。同时集成一个可编程输入增益放大器（pga），增益设置分为8级：从0 db至38 db。ad73360特别适用于工业电能计量，因为各通道同时进行采样，可将转换间的时间（相位）延迟降至极低水平，为模组拓扑识别提供既稳定又实时的基础。
25.脉冲激励信号发送单元如图2所示。mcu单元下发的识别控制信号ctrl通过npn型三极管t6等组成的信号放大电路驱动可控硅脉冲变压器l2，脉冲变压器l2的次级输出驱动可控硅开关管t1，该可控硅开关t1还与共模电感l1相连以将电感l1蓄能形成相位台区识别所需的脉冲激励信号分次释放诶电网。进一步的，上述可控硅脉冲变压器l2的次级输出与电网母线之间连接有全面的强电保护电路。
26.该模组上行以标准usb总线形式与能源控制器交互，下行通过脉冲激励信号发送至电网来实现台区拓扑识别关系的建立。脉冲激励信号发送是基于脉冲电流的电力线相位识别技术，模组发送特征性的脉冲电流激励识别信号，模组采样返回的电流识别信号，由于同一环路内的电流处处相等，由脉冲激励信号发送电路产生的脉冲电流不会耦合到其它环路，耦合的只是电压波动，检测出的电流信号不会向共高压电源和共低压零线的配变传输，也不会传播到其它线路上，而且传输距离可以非常远。因此该方法可以准确可靠地识别所有用户，不会误判，也不存在无法识别的用户。
27.由于采用底转换延时的adc芯片ad73360和基于cortex
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m4内核的处理器stm32f446，再配以基于arm9平台的主处理器nuc97x系列，运算处理能力极为出众，可实现台区变、线、户自动辨识，低压电网拓扑结构的实时测量，为电网精准线损治理提供基础依据。
28.该模组符合国家电网公司的《能源控制器功能模组技术规范》系列标准，与电网相连的采样接收电路和脉冲激励信号发送电路均具有全面的强电保护电路，电磁兼容性能优良，能抵御高压尖峰脉冲、强磁场、强静电、雷击浪涌的干扰，且具有较强的温度自适应能力范围。
29.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。