配网线路故障控制终端的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种配网线路故障控制终端。

背景技术：

目前在大量使用的配网自动化终端设备，可以包括馈线自动化终端(FTU)、配网自动化测控终端(DTU)、分界开关控制器、微机继电保护装置、电缆故障指示器等，这些设备对于实现配网故障快速隔离、防止事故扩大、提高供电可靠性、保证电网安全稳定运行起到了关键性的作用。

而上述配网自动化终端设备功能单一，分界开关控制器及继电保护装置只能应用在支线上实现故障的自动切除或者隔离；配网自动化测控终端(DTU)只能通过主站实现故障隔离及自愈；电缆故障指示器只能进行故障定位；馈线自动化终端(FTU)虽然可以应用于环网供电线路实现故障的自动隔离及自愈，但必须要求变电站出线保护具备二次重合闸功能。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：因配电网架结构比较复杂且频繁变化，而分界开关控制器及继电保护装置只能应用在支线上实现故障的自动切除或者隔离，因此当配电网架结构变化时，就会造成配网自动化终端设备无法使用。

技术实现要素：

基于此，有必要针对在配电网架结构变化时终端设备无法使用的问题，提供一种配网线路故障控制终端。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案的实施例为：

提供了一种配网线路故障控制终端，包括中央处理器以及分别连接中央处理器的数据输入回路和输出回路；

数据输入回路，包括模拟量采集电路和开入量采集电路；模拟量采集电路向中央处理器输入实时采集的配网线路开关两侧、电缆侧和母线侧的电压数据以及配网线路电流数据；开入量采集电路向中央处理器输入实时采集的各配网线路的开关量输入数据；

中央处理器接收电压数据、线路电流数据和开关量输入数据，并根据电压数据、线路电流数据和开关量输入数据向输出回路输出控制信号；

输出回路，包括继电器输出电路；继电器输出电路接收控制信号，并根据控制信号控制与继电器输出电路相连接的配网线路断路器或负荷开关的通断。

上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型配网线路故障控制终端，可以解决终端通用性问题，通过控制配网线路断路器或负荷开关，实现多个配网自动化终端设备的就地故障隔离与自愈、采用主站集中进行故障隔离与自愈或者进行故障定位；保证在配电网架结构变化时，也能够使用多个终端设备。本实用新型通用性强，可以通过控制断路器或负荷开关的通断在多种工作模式(例如电压电流型、电压时间型、分界断路器型、分界负荷开关型、数据传输单元型、故障指示器型、继电保护型等工作模式)之间进行切换，从而适应配电网架结构的变化。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型配网线路故障控制终端实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型配网线路故障控制终端一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型配网线路故障控制终端实施例1：

为了解决在配电网架结构变化时终端设备无法使用的问题，本实用新型提供了一种配网线路故障控制终端实施例1；图1为本实用新型配网线路故障控制终端实施例1的结构示意图；如图1所示，可以包括中央处理器110以及分别连接中央处理器的数据输入回路120和输出回路130；

数据输入回路120，包括模拟量采集电路122和开入量采集电路124；模拟量采集电路122向中央处理器110输入实时采集的配网线路开关两侧、电缆侧和母线侧的电压数据以及配网线路电流数据；开入量采集电路124向中央处理器110输入实时采集的各配网线路的开关量输入数据；

中央处理器110接收电压数据、线路电流数据和开关量输入数据，并根据电压数据、线路电流数据和开关量输入数据向输出回路130输出控制信号；

输出回路130，包括继电器输出电路132；继电器输出电路132接收控制信号，并根据控制信号控制与继电器输出电路相连接的配网线路断路器或负荷开关的通断。

具体而言，本实用新型配网线路故障控制终端实施例1可以应用中压环网柜或者柱上开关上，用于对中压开关设备进行控制，实现故障自动隔离、自愈或者定位。在一个具体的示例中，本实用新型配网线路故障控制终端实施例1可安装在配网线路的不同地点，包括架空线路或者电缆线路、环网供电线路或者单辐射线路与分支线路、小电阻接地系统或者消弧线圈接地系统、断路器或者负荷开关上。可通过现有的计算机编程技术，将本实用新型配网线路故障控制终端实施例1配置为电压电流型模式、电压时间型模式、DTU模式、故障指示器模式、分界负荷开关模式(俗称负荷开关狗)、分界断路器模式(俗称断路器狗)、继电保护模式。既可实现故障的就地隔离及自愈，又可通过主站集中模式实现故障的隔离与自愈或者组建故障定位系统。

在一个具体的实施例中，还包括一端连接数据输入回路、另一端连接中央处理器的存储器；存储器包括程序存储器、数据存储器以及定值存储器；

在一个具体的实施例中，程序存储器为FLASH(Flash Memory)、数据存储器为RAM(Random-Access Memory：随机存取存储器)；定值存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦可编程只读存储器)。

具体而言，存储器可以包括程序存储器、数据存储器、定值存储器；分别用于不同类型以及用途的数据存储，从而提高本实用新型的数据处理速率。

在一个具体的实施例中，模拟量采集电路、开入量采集电路以及继电器输出电路分别通过数据总线连接中央处理器。

具体而言，本实用新型的数据输入回路、输出回路和中央处理器可以采用CPU(中央处理器：Central Processing Unit)数字电路的连接方式进行连接。

在一个具体的实施例中，还包括连接中央处理器的时钟电路；时钟电路为时钟芯片。

具体而言，所述时钟芯片为高精度时钟芯片，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行实时计时。

在一个具体的实施例中，还可以包括开关电源模块。

具体而言，开关电源模块用于给本实用新型各模块供电，可以提供包括5V以及24V的电源电压。即终端供电可以由高性能宽范围开关电源提供。

在一个具体的实施例中，模拟量采集电路包括连接中央处理器的模数转换器以及分别连接模数转换器的多个电压互感器和多个电流互感器。

具体而言，输入回路分为模拟量及开入量，模拟量采集有开关两侧电缆侧及母线侧的A、B、C三相电压、零序电压及A、B、C三相电流、零序电流，外部的高电压通过内部PT(即电压互感器)转换成低电压，然后直接传输给模数转换器进行采集。

在一个具体的实施例中，还包括连接开入量采集电路的第一光电隔离器；第一光电隔离器的输入端连接中央处理器、输出端连接各配网线路开关侧。

具体而言，开入量采集可以有12路开关量输入。第一光电隔离器可以实现抗干扰，保证输入与输出之间没有电气联系，而是通过光信号联系，因此普通电磁干扰对本实用新型的相关信号传输过程不会造成影响。

在一个具体的实施例中，还包括连接继电器输出电路的第二光电隔离器；第二光电隔离器的输入端连接中央处理器、输出端连接各断路器或负荷开关。

具体而言，输出回路可以包括继电器输出部分及通信部分，继电器输出分别为电气防跳、保护合闸、保护跳闸、遥控合闸、遥控跳闸。即通过第二光电隔离器控制各断路器或负荷开关的通断，来实现电气防跳、保护合闸、保护跳闸、遥控合闸、遥控跳闸。

在一个具体的实施例中，输出回路还包括连接中央处理器的通讯单元；通讯单元包括RS485通信模块和以太网通信模块。

具体而言，通信部分可以包括一路RS485通信接口及一路以太网通信接口。

在一个具体的实施例中，中央处理器为32位单片机。

具体而言，本实用新型可以通过32位高速单片机实现相关的电流电压数据处理。

本实用新型配网线路故障控制终端实施例1，可以解决终端通用性问题，通过控制配网线路断路器或负荷开关，实现多个配网自动化终端设备的就地故障隔离与自愈、采用主站集中进行故障隔离与自愈或者进行故障定位；保证在配电网架结构变化时，也能够使用多个终端设备。本实用新型通用性强，可以通过控制断路器或负荷开关的通断在多种工作模式(例如电压电流型、电压时间型、分界断路器型、分界负荷开关型、数据传输单元型、故障指示器型、继电保护型等工作模式)之间进行切换，从而适应配电网架结构的变化。

本实用新型配网线路故障控制终端一具体实施例：

为了解决在配电网架结构变化时终端设备无法使用的问题，同时进一步纤细阐述本实用新型的技术方案，特以安装在配网线路的不同地点，包括架空线路或者电缆线路、环网供电线路或者单辐射线路与分支线路、小电阻接地系统或者消弧线圈接地系统、断路器或者负荷开关上的本实用新型为例，说明本实用新型的具体实现过程：

图2为本实用新型配网线路故障控制终端一具体实施例的结构示意图，即一体化故障控制终端的硬件原理图；如图2所示，终端的数字部分可以包括32位高速单片机及模数转换器、程序存储器、数据存储器、定值存储器、高精度时钟芯片等，并配有按键及中文液晶显示器人机接口回路。输入回路分为模拟量及开入量，模拟量采集有开关两侧电缆侧及母线侧的A、B、C三相电压、零序电压及A、B、C三相电流、零序电流，开入量采集有12路开关量输入。输出回路则分为继电器输出部分及通信部分，继电器输出分别为电气防跳、保护合闸、保护跳闸、遥控合闸、遥控跳闸，通信部分由一路RS485通信接口及一路以太网通信接口组成。终端供电则由高性能宽范围开关电源提供。

而为了解决在配电网架结构变化时终端设备无法使用的问题，配网线路故障控制终端的软件可以采用C语言编程，模块化设计，主要配置以下功能：1、相间故障告警；2、接地故障告警；3、带后加速元件的三相三段过电流保护；4、带后加速元件及相电流闭锁元件的零序过电流保护；5、带后加速元件及相电流闭锁元件的自产零序过电流保护；6、带后加速元件的零序过电压保护；7、带过电流记忆元件、欠电流闭锁元件的低电压保护；8、带电压闭锁元件的有压合闸功能；9、带电压闭锁元件的联络备自投功能；10、三相二次重合闸功能。

基于上述10种保护及功能的组合，本终端可以基于现有的编程技术，工作在以下7种模式：

1.电压电流型模式，适合环网供电线路，采用断路器，通过变电站一次重合闸实现就地故障自动隔离及自愈；

具体而言，即本实用新型配网线路故障控制终端可以采用断路器的环网供电线路，通过电压电流型逻辑，与变电站出线开关的一次重合闸配合，不依赖任何通信及主站，经过1分钟左右的时间完成故障的就地自动隔离及自愈。

2.电压时间型模式，适合环网供电线路，采用负荷开关，通过变电站二次重合闸实现就地故障自动隔离及自愈；

具体而言，即本实用新型配网线路故障控制终端可以采用负荷开关的环网供电线路，通过电压时间型逻辑，与变电站出线开关的二次重合闸配合，不依赖任何通信及主站，经过100秒左右的时间完成故障的就地自动隔离及自愈。

而上述电压电流型模式及电压时间型模式的保护功能组合适用中性点经小电阻接地系统，如果是中性点经消弧线圈接地系统，则只需将穿芯零序后加速保护变更为零序过电压后加速保护即可。

3.DTU模式，适合环网供电线路，通过与配网主站通信，实现故障自动隔离及自愈；

具体而言，即可以采用负荷开关的环网供电线路，运行于DTU模式，必须依赖通信及主站才能实现故障的隔离及自愈。

4.故障指示器模式，适合配网线路的所有地点，通过与配网主站通信，实现故障自动定位；

具体而言，采用负荷开关的环网供电线路，本实用新型可以工作在故障指示器模式，实现故障的自动定位。与DTU模式比较，最大的优势就是因采用电流电压复合判据来判别故障，其定值的适用范围更宽，几乎不用因配电网络的变化而需要调整整定值。

5.分界断路器模式，适合单辐射或者分支线路，采用断路器，实现故障的自动切除；

具体而言，分界断路器模式其保护功能与普通继电保护装置相同，只不过可接无线或者光纤通信将动作后的故障信息上传至配网主站系统。

6.分界负荷开关模式，适合单辐射或者分支线路，采用负荷开关，通过与上级重合闸配合，实现故障的自动隔离；

具体而言，分界负荷开关模式就是充分利用负荷开关与继电保护的特点，采用与上级重合闸的配合，实现故障的自动隔离，且因负荷开关是在失压后才跳闸，不存在继电保护时间级差的配合问题。

7.继电保护模式，适合终端用户，采用断路器，实现故障的自动切除。

具体而言，继电保护模式适合采用断路器的末端用户，通过与上级保护时间级差的配合，实现故障的自动切除。

本实用新型配网线路故障控制终端的一具体实施例，可以解决终端通用性问题，通过控制配网线路断路器或负荷开关，实现多个配网自动化终端设备的就地故障隔离与自愈、采用主站集中进行故障隔离与自愈或者进行故障定位；保证在配电网架结构变化时，也能够使用多个终端设备。本实用新型通用性强，可以通过控制断路器或负荷开关的通断在多种工作模式(例如电压电流型、电压时间型、分界断路器型、分界负荷开关型、数据传输单元型、故障指示器型、继电保护型等工作模式)之间进行切换，从而适应配电网架结构的变化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。