一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，包括实时采集控制电气板和电量透传电气板，通过实时采集控制电气板采集用户进线和出线的电压电流、及开关位置信号，并实时上传I区主站，实现用户线路负荷实时采集功能，通过电量透传电气板采集用户侧表计数据，然后将表计数据上传给IV区用电信息采集系统，远程获得用户用电量信息，实现用户负荷实时监测功能；并且在特高压电网发生故障时，实时采集控制电气板接收I区主站直接下达的批量快速控制指令，快速将控制指令转换为分合闸继电器信号，快速切除用户侧相应的次要负荷线路，实现快速响应大电网事故下的快速负荷切除功能。
【专利说明】
一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端
技术领域
[0001]本发明涉及一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，属于电力系统智能控制技术领域。
【背景技术】
[0002]随着全球能源互联网时代的到来，特高压负荷的比例不断增大，未来电网将面临特高压大受端电网的挑战。大规模特高压直流集中馈入带来的动态无功补偿不足问题越来越突出，存在巨大的电压失稳风险;单回直流线路受电比例较大，一旦因设备、外破、灾害、故障闭锁等原因而停运发生双极闭锁将导致电网频率急剧下降，紧急情况下需快速切除部分大用户负荷。现有的负荷控制终端主要采用230M无线专网和GPRS无线公网两种通信方式与主站进行通信，接收主站下发的快速切除大负荷指令，响应速度较慢，无法满足特高压故障时快速切除负荷的应急响应要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，解决了现有技术中负荷控制终端无法及时响应特高压应急切除响应的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，包括实时采集控制电气板和电量透传电气板，
所述实时采集控制电气板包括主CPU板、多个模拟量采集板、I个或多个开关量输入板和多个开关量输出板，其中模拟量采集板的输出端连接主CHJ板的相应输入端，开关量输入板的输出端连接主CPU板的相应输入端，开关量输出板的输入端连接主CHJ板的相应输出端；
模拟量采集板，包括多路模拟量检测通道，模拟量检测通道用于检测用户侧进线和出线的电压或/和电流模拟量信号传递至主CR]板；
开关量输入板，包括多路开关量检测通道，开关量检测通道用于检测用户侧的开关位置信号传递至主(PU板；
主CPU板，包括主控制中心、AD转换单元和第一通讯单元，所述AD转换单元将从模拟量检测通道接收的模拟量信号转换为数字信号输出至主控制中心，主控制中心通过第一通讯单元实现与I区主站的双向通信，以实时向I区主站发送用户侧模拟量信号及开关位置信号和接收I区主站发送的负荷控制指令；
开关量输出板，包括多组继电器输出通道，继电器输出通道用于接收主CPU板端的负荷控制指令转换为分合闸继电器信号输出控制用户侧的负荷线路；
所述电量透传电气板，包括透传控制中心、上行通讯单元和下行通讯单元，透传控制中心通过下行通讯单元实现与用户侧表计的双向通讯，用以采集用户侧的负荷信息;透传控制中心通过上行通讯单元实现与IV区用户信息采集系统的双向通讯，用以将采集到的用户侧负荷信息向上透传给IV区用户信息采集系统。
[0005]进一步的，所述实时采集控制电气板和电量透传电气板均为独立的可插拔的电气板件。
[0006]进一步的，模拟量采集板包括3个，第一模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集4个支路全相电流或6个支路两相电流;第二模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压;第三模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压。
[0007]进一步的，开关量输入板包括30路开关量检测通道，每路开关量检测通道均设有用于指示有开关量输入的指示灯。
[0008]进一步的，多个模拟量采集板、I个或多个开关量输入板和多个开关量输出板通过总线与主CPU板之间连接。
[0009]进一步的，还包括人机接口板，人机接口板与主CPU板的相应端口双向连接，人机接口板包括液晶显示器和键盘。
[0010]进一步的，还包括语音告警单元，语音告警单元的输入端连接主控制中心的相应输出端。
[0011 ] 进一步的，还包括第二通讯单元，第二通讯单元连接主控制中心，第二通讯单元采用RS485/RS232串口通讯方式。
[0012]进一步的，还包括多个状态指示灯，所述状态指示灯的输入端连接主控制中心，用于显示主CPU板的工作状态。
[0013]进一步的，所述主CPU板上设有DSP芯片、第一FPGA芯片和第二FPGA芯片，其中主控制中心采用DSP芯片来实现；第一通讯单元采用第一 FPGA芯片实现，AD转换单元采用第二FPGA芯片实现数据采样控制，第二 FPGA芯片设于主CPU板的左侧，DSP芯片设于主CPU板的右侧。
[OOM] 进一步的，第一通讯单元采用100M光纤以太网通讯方式，上行通讯单元采用以太网通讯方式，下行通讯单元采用RS485/RS232串口通讯方式。
[0015]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:本发明通过实时采集控制电气板采集用户进线和出线的电压电流、及开关位置信号，并实时上传I区主站，实现用户线路负荷实时采集功能，并且在特高压电网发生故障时，具备快速响应大电网事故下的快速负荷切除功能，通过电量透传电气板采集用户侧表计数据，然后将表计数据上传给IV区用电信息采集系统，远程获得用户用电量信息，实现用户负荷实时监测功能。
【附图说明】
[0016]图1是本发明网荷互动终端的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0018]如图1所示，本发明的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，包括实时采集控制电气板和电量透传电气板， 所述实时采集控制电气板包括主CPU板、多个模拟量采集板、I个或多个开关量输入板和多个开关量输出板，其中模拟量采集板的输出端连接主CR]板的相应输入端，开关量输入板的输出端连接主CPU板的相应输入端，开关量输出板的输入端连接主CHJ板的相应输出端；
模拟量采集板，包括多路模拟量检测通道，模拟量检测通道用于检测用户侧进线和出线的电压或/和电流模拟量信号传递至主CR]板；
开关量输入板，包括多路开关量检测通道，开关量检测通道用于检测用户侧的开关位置信号传递至主(PU板；
主CPU板，包括主控制中心、AD转换单元和第一通讯单元，所述AD转换单元将从模拟量检测通道接收的模拟量信号转换为数字信号输出至主控制中心，主控制中心通过第一通讯单元实现与I区主站的双向通信，以实时向I区主站发送用户侧模拟量信号及开关位置信号和接收I区主站发送的负荷控制指令；
开关量输出板，包括多组继电器输出通道，继电器输出通道用于接收主CPU板端的负荷控制指令转换为分合闸继电器信号输出控制用户侧的负荷线路；
所述电量透传电气板，包括透传控制中心、上行通讯单元和下行通讯单元，透传控制中心通过下行通讯单元实现与用户侧表计的双向通讯，用以采集用户侧的负荷信息;透传控制中心通过上行通讯单元实现与IV区用户信息采集系统的双向通讯，用以将采集到的用户侧负荷信息向上透传给IV区用户信息采集系统。
[0019]其中，所述的I区主站，IV区用户信息采集系统为现有技术中电力系统中功能划分，电力系统中I区是实时控制区专网，II区是非控制区专网，III区是公网，IV区是管理信息系统专网。
[0020]本发明终端进行快速切除大用户负荷的具体过程为:当特高压电网发生故障时，省调EMS(能源管理系统)最先获得相关故障信息，由其发给同在I区的主站(负荷控制快速响应系统)，再由I区主站直接下达批量快速控制指令至现场网荷互动终端。本发明网荷互动终端主CPU板接收I区主站直接下达的批量快速控制指令，主CPU板快速将控制指令传输给开关量输出板转换为分合闸继电器信号，快速切除用户侧相应的次要负荷线路，并确保在稳控时间(一般稳控时间为300秒)结束前用户不能自行合闸。当I区主站发解除快速控制负荷线路的指令或稳控时间结束后恢复合闸条件时，网荷互动终端才允许用户给相应负荷线路供电。
[0021]本发明通过实时采集控制电气板采集用户进线和出线的电压电流、及开关位置信号，并实时上传主站，实现用户线路负荷实时采集功能，并且在特高压电网发生故障时，具备快速响应大电网事故下的快速负荷切除功能，通过电量透传电气板采集用户侧表计数据，然后将表计数据上传给IV区用电信息采集系统，远程获得用户用电量信息，实现用户负荷实时监测、远程预购电功能。其中远程预购电功能可参考现有技术中费控表预购电功能实现。
[0022]进一步的，所述实时米集控制电气板和电量透传电气板均为独立的可插拔的电气板件。网荷互动终端采用一体化设计，电气板采用前插式机箱结构，便于维修和更换电气板。
[0023]进一步的，本发明具备多路信号采集、多路控制输出。其中，模拟量采集板包括3个，第一模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集4个支路全相电流或6个支路两相电流;第二模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压;第三模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压。模拟量采集板按照用户侧进线和出线可以划分为进线模拟量采集板和出现模拟量采集板，提供传统CT/PT接入接口，共计有36个采样通道。进一步的，开关量输入板包括30路开关量检测通道，每路开关量检测通道均设有用于指示有开关量输入的指示灯。进一步的开关量输出板共有6组分合闸继电器输出，其中每组的分合闸继电器共用一个接点，每个继电器动作均有相应的指示灯。
[0024]进一步的，模拟量采集板、开关量输入板和开关量输出板通过总线与主CPU板之间连接。内部高速总线，提高传输速率，尤其是主CHJ板下发快速切除负荷控制指令时，快速将快速切除负荷控制指令传输到开关量输出板，进而快速切除大用户侧负荷线路。
[0025]进一步的，还包括人机接口板，人机接口板与主CPU板的相应端口双向连接，人机接口板包括I块320 X 240大屏点阵液晶、18个指示灯进行显示交互和12按键(3个专用键)键盘进行输入交互。
[0026]进一步的，还包括语音告警单元，语音告警单元的输入端连接主控制中心的相应输出端。当有故障时，主控制中心发出语音告警指令控制语音告警单元进行语音提示，语音告警单元可以采用现有技术中的喇叭、扬声器。
[0027]进一步的，还包括第二通讯单元，第二通讯单元连接主控制中心，第二通讯单元采用RS485/RS232串口通讯方式。第二通讯单元供电力系统中其他设备进行连接，与主控制中心进行信息交互。
[0028]进一步的，还包括多个状态指示灯，所述状态指示灯的输入端连接主控制中心，用于显示主CPU板的工作状态。如包括运行(R)、故障(ER)、告警(AL)等多个指示灯指示主CPU板件工作状态。
[0029]进一步的，所述主CPU板上设有DSP芯片、第一FPGA芯片和第二FPGA芯片，其中主控制中心采用DSP芯片来实现;第一通讯单元采用第一 FPGA芯片实现，第一 FPGA芯片内置MAC(媒质访问控制)软核模块，与物理层芯片PHY接驳，实现与外部网络设备的接口 ；本实施例中第一通讯单元采用第一 FPGA芯片实现100M光纤以太网。AD转换单元采用第二 FPGA芯片实现数据采样控制，第二FPGA芯片设于主CPU板的左侧，DSP芯片设于主CPU板的右侧。左右侧强弱电严格分开，提高抗干扰能力。
[0030]进一步的，所述电量透传电气板上透传控制中心采用外设丰富的单ARM芯片实现。
[0031]进一步的，上行通讯接口采用支持配置路由的以太网通讯方式，实现远程数据传输，下行通讯采用RS485/RS232串口通讯方式与现场测量表计等设备接口，实现通讯报文远程透传和表计串口服务管理双重功能。
[0032]综上所述，为实现快速切负荷，本实施例终端采用100M光纤以太网络与主站传输，确保切负荷指令的网络传输延迟能控制在200ms内，同时终端内1ms内完成响应快速切负荷指令，30ms内实现将控制指令转换为分合闸继电器信号，150ms实时开关跳闸快速切除用户侧相应的次要负荷线路，从主站发出控制指令到执行开关跳闸在Is内完成，实现秒级快速切负荷控制。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，包括实时采集控制电气板和电量透传电气板， 所述实时采集控制电气板包括主CPU板、多个模拟量采集板、I个或多个开关量输入板和多个开关量输出板，其中模拟量采集板的输出端连接主CR]板的相应输入端，开关量输入板的输出端连接主CPU板的相应输入端，开关量输出板的输入端连接主CHJ板的相应输出端； 模拟量采集板，包括多路模拟量检测通道，模拟量检测通道用于检测用户侧进线和出线的电压或/和电流模拟量信号传递至主CR]板； 开关量输入板，包括多路开关量检测通道，开关量检测通道用于检测用户侧的开关位置信号传递至主(PU板； 主CPU板，包括主控制中心、AD转换单元和第一通讯单元，所述AD转换单元将从模拟量检测通道接收的模拟量信号转换为数字信号输出至主控制中心，主控制中心通过第一通讯单元实现与I区主站的双向通信，以实时向I区主站发送用户侧模拟量信号及开关位置信号和接收I区主站发送的负荷控制指令； 开关量输出板，包括多组继电器输出通道，继电器输出通道用于接收主CPU板端的负荷控制指令转换为分合闸继电器信号输出控制用户侧的负荷线路； 所述电量透传电气板，包括透传控制中心、上行通讯单元和下行通讯单元，透传控制中心通过下行通讯单元实现与用户侧表计的双向通讯，用以采集用户侧的负荷信息;透传控制中心通过上行通讯单元实现与IV区用户信息采集系统的双向通讯，用以将采集到的用户侧负荷信息向上透传给IV区用户信息采集系统。2.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，所述实时采集控制电气板和电量透传电气板均为独立的可插拔的电气板件。3.根据权利要求2所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，模拟量采集板包括3个，第一模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集4个支路全相电流或6个支路两相电流;第二模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压;第三模拟量采集板设有12个模拟量检测通道，用于采集2个支路全相电流和2段母线全相电压;开关量输入板包括30路开关量检测通道，每路开关量检测通道均设有用于指示有开关量输入的指示灯。4.根据权利要求2所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，模拟量采集板、开关量输入板和开关量输出板通过总线与主(PU板之间连接。5.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，还包括人机接口板，人机接口板与主CPU板的相应端口双向连接，人机接口板包括液晶显示器和键盘。6.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，还包括语音告警单元，语音告警单元的输入端连接主控制中心的相应输出端。7.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，还包括第二通讯单元，第二通讯单元连接主控制中心，第二通讯单元采用RS485/RS232串口通讯方式。8.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，还包括多个状态指示灯，所述状态指示灯的输入端连接主控制中心，用于显示主(PU板的工作状??τ O9.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，所述主CPU板上设有DSP芯片、第一 FPGA芯片和第二 FPGA芯片，其中主控制中心采用DSP芯片来实现;第一通讯单元采用第一 FPGA芯片实现，AD转换单元采用第二 FPGA芯片实现数据采样控制，第二 FPGA芯片设于主CPU板的左侧，DSP芯片设于主CPU板的右侧。10.根据权利要求1所述的一种可快速切除大用户负荷的网荷互动终端，其特征是，第一通讯单元采用100Μ光纤以太网通讯方式，上行通讯单元采用以太网通讯方式，下行通讯单元采用RS485/RS232串口通讯方式。
【文档编号】H02J13/00GK106026110SQ201610623384
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月2日
【发明人】颜庆国, 丁晓, 黄奇峰, 钱立军, 范洁, 郑爱霞, 栾开宁, 许道强, 沈秋英, 郑海雁, 周玉, 李新家, 李澄, 陆玉军, 陈霄, 易永仙, 蒋泉, 蒋一泉, 熊政, 葛永高, 王伏亮, 陈颢, 宁艳, 赵勇, 严永辉, 王云峰, 王黎明, 孟嘉, 刘建
【申请人】江苏方天电力技术有限公司, 国网江苏省电力公司电力科学研究院, 国网江苏省电力公司, 国家电网公司