专利名称：馈线自动化终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种馈线自动化终端，尤其是一种基于配电网系统保护的馈 线自动化终端。
背景技术：
目前有电流型、电压型和远动型三种馈线自动化终端。他们的主要缺点 是低可靠性、低安全性、无选择性、反应速度慢、不能构成阶梯后备以及 不能在复杂网络下组合，这些缺点困扰着国内配电自动化实用化推广。
馈线自动化终端又叫馈线终端单元(FTU)，是馈线自动化实施的基础设 备。随着国内配电自动化系统的广泛应用，实现数据采集和远方控制的配电 终端技术也逐渐成熟。采用保护方式实现配电自动化具有快速故障隔离的优 点，这要求分段开关或环网柜进线开关必须使用断路器。利用通信通道实现 配电网保护也取得了较多的研究成果，这类技术实现的关键是得到相邻保护 单元的故障状态，因此，通信方式的选择至关重要。
而目前利用保护方式完成的配电自动化方案一般需专用光纤通道实现点 对点通信，这样将成倍地增加通信网的成本。不用专用通道的方案并没有实 现真正意义上的点对点故障信息传递，只是在与监控与数据采集(SCADA) 系统通信时，分时利用通信信道，这X寸通信时间和保护的可靠性都有影响。
发明内容
为克服上述不足，本发明提供了一种保护型馈线自动化终端，通过本地 故障分析和信道数据交换，实现故障的快速、最小范围就地切除，以达到快 速、可靠、灵敏和选择性的要求。
本发明在馈线系统保护实现配电自动化的基础上，借用光复用技术的基
本思想，利用光纤通信信道，在光调制解调器(Modem)种将通信功能和电 平(故障标志)传输功能分开，光Modem之间的帧传送是自主的，每经过一 个光Modem,信道编码帧都会重新生成，其他站有故障也不会影响本站的重 新生成帧。故障标志只在相邻Modem间快速地传送。同时，FTU的SCADA 通信功能不受影响。FTU利用交换的故障信息完成故障检测、隔离和网络重 构。该光Modem只是在编码中增加了电平位，不额外增加硬件成本。
本发明的馈线自动化终端的结构特点是由SCADA单元和保护单元组 成。所述SCADA单元具有配电自动化需要的数据采集、处理和控制功能， 采用FFT算法计算0次至15次谐波，为配电自动化系统中谐波分析提供依据， 用递推傅里叶算法计算保护所需的电流、电压等基波值；所述保护单元作出 判断并启动配电网断路器进行配电网络的故障切除、根据来电的方向和故障 切除信息完成配电故障点的安全隔离和系统恢复。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在
1、 借用光复用技术，利用光纤通信信道，在相邻Modem之间快速传送 故障标志，大大提高了通信的可靠性，而且不需额外增加硬件即可实现。
2、 故障范围选择准确。不会出现多切、重复切除等问题。解决了故障切 除范围扩大的毛病，系统恢复极为简单。
3、 故障切除动作迅速。能达到毫秒级，在10—20ms内即可完成故障的 动作信息交换，在30—40ms内完成故障的判别与动作输出。
4、 智能重构。能判断单侧失电或单侧来电，在无故障闭锁前提下，单侧 来电延时合闸，两侧来电禁止合闸。可以縮小停电范围。
图1是依照本发明的馈线自动化终端的结构框图； 图2是依照本发明的光Modem的结构框图； 图3是依照本发明的故障边界检须幅号逻辑图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的优选实施例的FTU由SCADA单元和保护单元2 部分组成。FTU由保护系统通信、监控系统通信和通信网的网管系统通信3 套通信系统，通过复合光设备完成通信的合成。每套FTU的保护系统都是一 个独立的功能单元，能够单独完成设定的保护。
遥测数据和保护数据的采集、计算，运算量大，实时性要求高，因此选 用具有强大数据处理能力的数字信号处理器(DSP)。本馈线终端优选采用 TMS320LF2407DSP作为采集主控芯片。由于该芯片内A/D转换器为10位， 16通道的采样是依次完成的，不能满足系统对采样精度的要求和同步采样的 要求，需外接高速同步采样A/D转换器。该外接高速同步采样A/D转换器， 优选采用ADS8364转换器，它是专门针对高速同步采集而设计的，具有16 位A/D，片内有6个独立的A/D转换通道，分为A、 B、 C3组，每组包括2 个通道，每个输入通道都采用差分输入，采样频率为250KHZ，自带片内参 考源。
SCADA单元具有配电自动化需要的数据采集、处理和控制功能，以及 自诊断、远方定值下载和远程维护等功能。FTU采用FFT算法计算0次至15 次谐波，为配电自动化系统中谐波分析提供依据。用递推傅里叶算法计算所 需的电流、电压等基波值。
系统保护单元是基于配电网系统保护原理，采用保护方式实现配电自动 化系统的快速故障检测、隔离和网络重构。
图2示出改进的光Modem的结构。光Modem的功能模块包括线路编码 及控制模块、光/电转换模块、异步数据接口电路、报警输出电路、网管控 制电路、电源模块等部分。光Modem设计西向、东向、南向、北向共4对光 接口。东西向和南北向的物理光接口设计成模块，需要时可以随时增加，设 备内部提供4套信道编码器，分别对应4个光方向。这样，就可以使用光Modem
组成一个非常灵活的网络拓扑。
通过修改光Modem的信息帧结构，添加一个数据位Ex (1 bit)到信息
帧中，用来携带电平状态标志，完成电平信号的交换。光Modem被收到电平 标志后，为防止抖动帧电平，采用3取2或8取5的方式输出接点信号。改 造后的光Modem仍具备多方向的链接功能。
复合光Modem中电平传输性能如下
1) 帧传送时间理论设计间隔为9.4um。
2) 光Modem之间的帧传送是自主的，每经过一个光Modem,信道编码 帧都会重新生成，其他光Modem或FTU有故障也不会影响本Modem的重新 生成帧。
3) 对于电平传输，本段线路故障不会影响其他段工作，但是RS—232 异步数据会因为倒换而产生少许误码。
对于双光口 Modem,可以组成链状网络、环状网络和辐射网络，通信有 自愈功能。配电自动化系统可以在局部区域设立通信主一辅站，可在通信故 障下自动切换，通信故障修复后能自动恢复。
对于有3个及以上光接口的光Modem，允许一个主站多个辅站方式运行。 除具有普通双向的光Modem的功能外，还可以组成分支网络、多环相切网络、 星型网络。在主站因故障退出后，辅站之间相互协商自动选择出一个辅助站 升级为主站。
图3示出故障边界检测信号逻辑。故障隔离中需确定故障点最近的断路 器，称为故障边界。故障边界的检测方法是利用系统保护接收故障启动握手 信号的时间来确定变价，辅助以本保护装置无电流且失压作为判据。
权利要求
1. 一种馈线自动化终端(FTU)，其特征在于由监控与数据采集(SCADA)单元和保护单元组成；所述SCADA单元具有数据采集、处理模块和控制模块，包括采用FFT算法计算谐波，用递推傅里叶算法计算保护所需的电流、电压基波值；所述保护单元作出判断并启动配电网断路器进行配电网络的故障切除、根据来电的方向和故障切除信息完成配电故障点的安全隔离和系统恢复。
2、 如权利要求i戶;M馈线自动化终端，其特征在于采用双方向闭锁式方向过电流保护，各相邻FTU保护之间采用光纤通信信道形成信号回路。
3、 如权利要求1戶;M馈线自动化终端，其特征在于采用复合光Modem, 它既會隨行 通信，又能点对点交换电平信号。
4、 如权利要求3戶腿复合光Modem,其特征在于信息帧中添加了一个数 据位，用来携带电平状态标志，完成电刑言号的交换。
全文摘要
本发明在馈线系统保护实现配电自动化的基础上，借用光复用技术的基本思想，利用光纤通信信道，在光调制解调器(Modem)种将通信功能和电平(故障标志)传输功能分开，光Modem之间的帧传送是自主的，每经过一个光Modem，信道编码帧都会重新生成，其他站有故障也不会影响本站的重新生成帧。故障标志只在相邻Modem间快速地传送。同时，FTU的SCADA通信功能不受影响。FTU利用交换的故障信息完成故障检测、隔离和网络重构。该光Modem只是在编码中增加了电平位，不额外增加硬件成本。
文档编号H02H7/22GK101207278SQ20071013034
公开日2008年6月25日 申请日期2007年7月18日 优先权日2007年7月18日
发明者雷 李 申请人:珠海市伊特高科技有限公司