专利名称：10kV载波通信智能馈线自动化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种IOkV载波通信智能馈线自动化系统，该系统通过IOkV载波通信， 对线路智能开关进行监控；对智能变压器进行监测，并对智能变压器台区集抄信息进行召唤和回传；而且，对IOkV电力线路状态进行检测，可实现对IOkV架空线路和电缆线路的温度、绝缘水平、电压、电流变化实时监测，实现线路状态异常告警以及事故信息报告。
背景技术：
目前，IOkV架空线路和电缆线路运行存在以下问题线路接点发热导致线路断线故障、电缆过负荷发热导致绝缘损坏故障、绝缘子污秽严重导致污闪故障，以及线路设备绝缘损坏导致接地故障，造成大面积停电，严重影响工、农业生产和居民正常生活用电。需要建立一个实时监测、即时识别、快速处理的智能馈线自动化系统。IOkV载波通信系统的研发应用，将成为中低压配电系统与电力监控的重要通道， 解决配网智能化应用中通信系统的瓶颈，促进智能配电网快速发展转折点。国内、外许多科研单位、通信和电气设备公司都在大力进行IOkV载波通信系统和集成一体化智能设备的研究、开发和应用，目前，还未提出较为成熟的应用技术和设备。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种IOkV电力载波通信智能馈线自动化系统。该系统改进了 IOkV载波通信调制、解调、滤波、降噪、抗强电磁干扰的技术，使 IOkV电力载波通信技术达到国内领先水平。采用电力载波通信特有的树枝状通信网络，不需要架设通信线路，不需要配置光纤通信的光端子、ONU等设备，大幅度降低了建设成本。采用IOkV载波通信集成一体化智能开关和IOkV载波通信集成一体化智能变压器组网，使配电网络结构简单实用；建立了智能设备档案库和动态数据库，配置了设备识别认证码，使系统能够对智能设备自动识别、自动显示、自动建帐、自动记录，实现了对智能设备的远程遥控、遥测、遥信、遥调。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的IOkV载波通信智能馈线自动化系统，其特征是在IOkV电力线路的主干线和支线上，连接所需数量的专利号为200820122981. 7的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能开关3和专利号为200820122977.0的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能变压器2，构成的配电网络、载波通信网络、智能监控网络三网合一的IOkV载波通信智能馈线自动化系统。所述配电网络由IOkV电力线路1，IOkV集成一体化载波通信智能变压器2，IOkV 集成一体化载波通信智能开关3组成。IOkV集成一体化载波通信智能变压器2，IOkV集成一体化载波通信智能开关3，通过IOkV电力线路的主干线和支线连接。所述载波通信网络由设有载波通信单元的线路监控主机14，高频电缆12，IOkV 耦合器11，IOkV电力线路1，IOkV集成一体化载波通信智能开关3的IOkV耦合电源模块32、通信模板33，IOkV集成一体化载波通信智能变压器2的IOkV耦合器22、信模板23组成；所述线路监控主机设置在IOkV线路主干线的主站点，线路监控主机的载波通信单元经高频通信电缆12和IOkV耦合器11与IOkV电力线路1进行信号连接，设置在IOkV电力线路的主干线和支线上的一体化载波通信智能开关3的IOkV耦合电源模块32、通信模板33， 以及集成一体化载波通信智能变压器2的IOkV耦合器22、通信模板23与IOkV电力线路的主干线和支线进行信号连接；所述智能监控网络由载波通信监控站4、载波通信集成一体化智能开关3的智能监控装置34、IOkV载波通信一体化智能变压器2的智能监控装置M组成；所述载波通信监控站4，由监控工作站16、系统监控服务器15、线路监控主机14组成，相互之间进行电连接；其中监控工作站由监控操作系统及显示器组成；系统监控服务器由SCADA\GIS监控系统、实时动态数据库、设备档案数据库组成，相互进行电连接；系统监控服务器与线路监控主机连接，并通过总线与监控工作站连接；线路监控主机由载波通信单元和监控管理单元组成。所述线路监控主机的载波通信单元，由自适应耦合器、收/发切换电路、专用调制解调器、ARM7微处理器系统、FPGA可编程阵列、载波通信号输入输出接口、其他通讯信号输入输出接口组成；载波通信号输入输出接口与自适应耦合器连接，自适应耦合器与收/发切换电路、ARM7微处理器系统连接，收/发切换电路与专用调制解调器、FPGA可编程阵列连接， FPGA可编程阵列与ARM7微处理器系统、收/发切换电路、专用调制解调器连接，专用调制解调器经总线与ARM7微处理器系统连接，其他通讯信号输入输出接口即光纤通信接口、 RS232通信接口，经总线与ARM7微处理器系统连接；载波通信输入信号通过载波通信单元输入输出接口经自适应耦合器识别传给 ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定解调模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳方式接收信号；载波通信输出信号通过监控管理单元信号经主板通信接口并经总线传给ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定调制模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳模式发送信号。所述线路监控主机的监控管理单元，由ARMll微处理器系统、异常信息分析编程、 可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口组成；可执行编程存储器由智能设备识别编程、运行方式执行编程组成；ARMll微处理器系统与异常信息分析编程、可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口连接；监控管理单元与系统监控服务器连接，并通过总线与监控工作站连接； 监控管理单元经主板通信接口与载波通信单元连接。所述载波通信集成一体化智能开关3的智能监控装置34，由载波通信模板、ARMll 微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成； ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接。所述IOkV载波通信集成一体化智能变压器2的智能监控装置24，由载波通信模板、ARMll微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成；ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接。IOkV智能馈线自动化系统监控信息传输载波通信监控站将监控信息通过线路监控主机-IOkV耦合器传输到电路线路，并经电力线路传输到IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器；同样反过来，IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压将状态及检测信息通过其一体化智能设备内部的载波通信模板和IOkV耦合器经IOkV电路线路-IOkV线路的IOkV耦合器-线路监控主机传输到载波通信监控站。IOkV智能馈线自动化系统自动识别智能设备识别编程经IOkV智能馈线自动化系统监控站的设备档案数据库和实时动态数据库通过IOkV电力载波通信网络与IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器的智能监控装置的设备识别认证编码构成IOkV智能馈线设备自动识别系统。智能设备识别编程是针对不同的智能设备的特征编制的可执行程序，所述设备识别认证编码是表征该设备的名称、型号、参数、位置、投入状态的自动执行程序。IOkV载波通信智能馈线化系统，采用国内领先的IOkV电力载波通信技术，建立起载波通信特有的树枝状通信网络。采用IOkV载波通信集成一体化智能开关和IOkV载波通信集成一体化智能变压器组网，形成简单实用的配电网络；建立了智能设备档案库和动态数据库，配置了设备识别认证码，使系统能够对智能设备自动识别、自动显示、自动建帐、自动记录，实现了系统对智能设备的远程遥控、遥测、遥信、遥调。IOkV载波通信智能馈线化系统，结构简单，安装、运行方便，系统投资仅为光纤通信馈线自动化系统的1/5，且安装周期短，运行维护费用低，可大幅度减少建设和运行维护费用，非常适合大规模推广应用。
图1是本发明的载波通信监控站的结构示意图；图2是本发明的载波通信一体化智能变压器的结构示意图；图3是本发明的载波通信一体化智能开关的结构示意图；图4是本发明的载波通信网络及智能监控网络连接结构示意图；图5是本发明的IOkV载波通信智能馈线自动化系统的结构示意图。以上附图只是本发明的结构示意图，实际的结构是有各种不同的繁简差别，在本发明的构思范围内，各种不同的繁简差别方案均属本发明的保护范围，不受本附图的影响。
具体实施例方式下面结合和实施例对本发明做进一步的说明实施例，参见附图，一种IOkV载波通信智能馈线自动化系统，其特征是在IOkV电力线路的主干线和支线上，连接所需数量的专利号为200820122981. 7的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能开关3 和专利号为200820122977.0的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能变压器2，构成的配电网络、载波通信网络、智能监控网络三网合一的IOkV载波通信智能馈线自动化系统。
所述配电网络由电力线路1，IOkV集成一体化载波通信智能开关3，IOkV集成一体化载波通信智能变压器2组成。IOkV集成一体化载波通信智能变压器2，IOkV集成一体化载波通信智能开关3，通过IOkV电力线路的主干线和支线连接。所述载波通信网络由设有载波通信单元的线路监控主机14，高频电缆12，IOkV 耦合器11，电力线路1，IOkv集成一体化载波通信智能开关3的IOkV耦合电源模块32、通信模板33，IOkV集成一体化载波通信智能变压器2的IOkV耦合器22、信模板23组成；所述线路监控主机设置在IOkV线路主干线的主站点，线路监控主机的载波通信单元经高频通信电缆12和IOkV耦合器11与IOkV主干线1进行信号连接，设置在IOkV电力线路的主干线和支线上的一体化载波通信智能开关3的IOkV耦合电源模块32、通信模板33，以及集成一体化载波通信智能变压器2的IOkV耦合器22、通信模板23与IOkV电力线路的主干线和支线进行信号连接；所述智能监控网络由载波通信监控站4、载波通信集成一体化智能开关3的智能监控装置34、IOkV载波通信一体化智能变压器2的智能监控装置M组成；所述载波通信监控站4，由监控工作站16、系统监控服务器15、线路监控主机14组成，相互之间进行电连接；其中监控工作站由监控操作系统及显示器组成；系统监控服务器；由SCADA\GIS监控系统、实时动态数据库、设备档案数据库组成，相互进行电连接；系统监控服务器与线路监控主机连接，并通过总线与监控工作站连接；线路监控主机由载波通信单元和监控管理单元组成。所述线路监控主机的载波通信单元，由自适应耦合器、收/发切换电路、专用调制解调器、ARM7微处理器系统、FPGA可编程阵列、载波通信号输入输出接口、其他通讯信号输入输出接口组成；载波通信号输入输出接口与自适应耦合器连接，自适应耦合器与收/发切换电路、ARM7微处理器系统连接，收/发切换电路与专用调制解调器、FPGA可编程阵列连接， FPGA可编程阵列与ARM7微处理器系统、收/发切换电路、专用调制解调器连接，专用调制解调器经总线与ARM7微处理器系统连接，其他通讯信号输入输出接口即光纤通信接口、 RS232通信接口，经总线与ARM7微处理器系统连接；载波通信输入信号通过载波通信单元输入输出接口经自适应耦合器识别传给 ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定解调模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳方式接收信号；载波通信输出信号通过监控管理单元信号经主板通信接口并经总线传给ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定调制模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳模式发送信号。所述线路监控主机的监控管理单元，由ARMll微处理器系统、异常信息分析编程、 可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口组成；可执行编程存储器由智能设备识别编程、运行方式执行编程组成；ARMll微处理器系统与异常信息分析编程、可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口连接；监控管理单元与系统监控服务器连接，并通过总线与监控工作站连接； 监控管理单元经主板通信接口与载波通信单元连接。
所述载波通信集成一体化智能开关3的智能监控装置34，由载波通信模板、ARMll 微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成； ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接。所述IOkV载波通信集成一体化智能变压器2的智能监控装置24，由载波通信模板、ARMll微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成；ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接。IOkV智能馈线自动化系统监控信息传输载波通信监控站将监控信息通过线路监控主机-IOkV耦合器传输到电路线路，并经电力线路传输到IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器；同样反过来，IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压将状态及检测信息通过其一体化智能设备内部的载波通信模板和IOkV耦合器经IOkV电路线路-IOkV线路的IOkV耦合器-线路监控主机传输到载波通信监控站。IOkV智能馈线自动化系统自动识别智能设备识别编程经IOkV智能馈线自动化系统监控站的设备档案数据库和实时动态数据库通过IOkV电力载波通信网络与IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器的智能监控装置的设备识别认证编码构成IOkV智能馈线设备自动识别系统。智能设备识别编程是针对不同的智能设备的特征编制的可执行程序，所述设备识别认证编码是表征该设备的名称、型号、参数、位置、投入状态的自动执行程序。本实例的IOkV载波通信智能馈线自动化系统运行报告2010年3月初，在某供电支公司变电站，两条线路各安装了 3套共6台IOkV集成一体化载波通信智能开关，变电站建立了载波通信监控子站，并投入运行。载波通信监控子站系统运行正常，遥控操作动作正确，遥测信号正常，保护动作可靠。IOkV集成一体化电力载波通信智能开关保护与变电站线路保护匹配，保护动作情况2010年3月12日18:49时，599线路刘村分支过流保护动作正确跳闸；2010年4月M 日12:02时，599线路王村分支过流保护动作正确跳闸；2011年2月18日15:30时，595线路浮峪河分支速断保护动作正确跳闸。经过近一年炎热夏天、雷雨环境和严冬风雪运行检验，IOkV集成一体化载波通信智能开关运行正常，远程遥控及保护动作正确可靠，数据传输稳定。达到了预期的指标要求。本实例创新成果省电力公司专家评审意见2011年3月四日，某省电力公司组织对《10kV载波通信的IOkV智能馈线自动化系统》项目进行了创新成果评审。评审专家听取了项目组汇报，审查了相关技术资料，经过质询和讨论，形成评审意见如下1、项目组提供的评审资料齐全完整，符合评审要求。2、该系统在现有电力载波通信技术的基础上进行研究和改进，使电力载波信号传输距离达到14公里；建立了树技状IOkV电力载波通信网，采用集成一体化智能设备并组网；采用智能设备自动识别系统，实现了智能设备自动识别、自动显示、自动建帐、自动记录等功能。3、该系统实现了基于载波通信的IOkV集成一体化智能开关的遥测、遥信、遥控功能，数据准确，动作正确。采用集成一体化载波通信智能开关和一体化载波通信智能变压器组网，结构简单、运行检修简便，节省了投资，降低了运行成本。该项目在智能化配电网发展方面，取得有效进展，完成了预期计划，达到了预期目标，同意通过验收。项目在电力载波通信技术的通信调制、解调、滤波、抗干扰等方面达到国内领先水平。建议加快系统的实用化运行，扩大应用范围。
权利要求
1. 一种IOkV载波通信智能馈线自动化系统，其特征是在IOkV电力线路的主干线和支线上，连接所需数量的专利号为200820122981. 7的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能开关(3)和专利号为200820122977.0的中国专利公开的IOkV集成一体化电力载波通信智能变压器O)，构成的配电网络、载波通信网络、智能监控网络三网合一的IOkV载波通信智能馈线自动化系统；所述配电网络由电力线路(1)，IOkV集成一体化载波通信智能开关(3)，IOkV集成一体化载波通信智能变压器( 组成；IOkV集成一体化载波通信智能变压器( 和IOkV集成一体化载波通信智能开关(3)通过IOkV电力线路的主干线和支线连接；所述载波通信网络由设有载波通信单元的线路监控主机(14)，高频电缆(l)2，10kV 耦合器(11)、电力线路(I)UOkV集成一体化载波通信智能开关(3)的IOkV耦合电源模块 (32)和通信模板(33)、10kV集成一体化载波通信智能变压器( 的IOkV耦合器0 和通信模板23组成；所述线路监控主机设置在IOkV线路主干线的主站点，线路监控主机的载波通信单元经高频通信电缆(12)和IOkV耦合器(11)与IOkV主干线⑴进行信号连接，设置在IOkV电力线路的主干线和支线上的一体化载波通信智能开关(3)的IOkV耦合电源模块(32)、通信模板(33)，以及集成一体化载波通信智能变压器O)的IOkV耦合器(22)、通信模板03)与IOkV电力线路的主干线和支线进行信号连接；所述智能监控网络由载波通信监控站G)、载波通信集成一体化智能开关(3)的智能监控装置(34)、10kV载波通信一体化智能变压器O)的智能监控装置04)组成；所述载波通信监控站G)，由监控工作站(16)、系统监控服务器(15)、线路监控主机 (14)组成，相互之间进行电连接；其中监控工作站由监控操作系统及显示器组成；系统监控服务器由SCADA\GIS监控系统、实时动态数据库、设备档案数据库组成，相互进行电连接；系统监控服务器与线路监控主机连接，并通过总线与监控工作站连接； 线路监控主机由载波通信单元和监控管理单元组成。所述线路监控主机的载波通信单元，由自适应耦合器、收/发切换电路、专用调制解调器、ARM7微处理器系统、FPGA可编程阵列、载波通信号输入输出接口、其他通讯信号输入输出接口组成；载波通信号输入输出接口与自适应耦合器连接，自适应耦合器与收/发切换电路、 ARM7微处理器系统连接，收/发切换电路与专用调制解调器、FPGA可编程阵列连接，FPGA 可编程阵列与ARM7微处理器系统、收/发切换电路、专用调制解调器连接，专用调制解调器经总线与ARM7微处理器系统连接，其他通讯信号输入输出接口即光纤通信接口、RS232通信接口，经总线与ARM7微处理器系统连接；载波通信输入信号通过载波通信单元输入输出接口经自适应耦合器识别传给ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定解调模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳方式接收信号；载波通信输出信号通过监控管理单元信号经主板通信接口并经总线传给ARM7微处理器系统，ARM7微处理器系统确定调制模式，发送指令，由收/发切换电路、专用调制解调器以最佳模式发送信号；所述线路监控主机的监控管理单元，由ARMll微处理器系统、异常信息分析编程、可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口组成；可执行编程存储器由智能设备识别编程、运行方式执行编程组成；ARMll微处理器系统与异常信息分析编程、可执行编程存储器、主板通信接口、监控工作站接口连接；监控管理单元与系统监控服务器连接，并通过总线与监控工作站连接；监控管理单元经主板通信接口与载波通信单元连接；所述载波通信集成一体化智能开关(3)的智能监控装置(34)，由载波通信模板、ARMll 微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成； ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接；所述IOkV载波通信集成一体化智能变压器O)的智能监控装置(M)，由载波通信模板、ARMll微处理器系统、设备识别认证编码、控制执行单元、设备运行数据库、PLC通信接口组成；ARMll微处理器系统与设备识别认证编码、控制执行单元、PLC通信接口连接；控制执行单元与设备运行数据库连接；IOkV智能馈线自动化系统监控信息传输载波通信监控站将监控信息通过线路监控主机-IOkV耦合器传输到电路线路，并经电力线路传输到IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器；同样反过来，IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压将状态及检测信息通过其一体化智能设备内部的载波通信模板和IOkV耦合器经IOkV电路线路-IOkV线路的IOkV耦合器-线路监控主机传输到载波通信监控站；IOkV智能馈线自动化系统自动识别智能设备识别编程经IOkV智能馈线自动化系统监控站的设备档案数据库和实时动态数据库通过IOkV电力载波通信网络与IOkV载波通信集成一体化智能开关、IOkV载波通信集成一体化智能变压器的智能监控装置的设备识别认证编码构成IOkV智能馈线设备自动识别系统。智能设备识别编程是针对不同的智能设备的特征编制的可执行程序，所述设备识别认证编码是表征该设备的名称、型号、参数、位置、投入状态的自动执行程序。
全文摘要
本发明涉及一种10kV载波通信智能馈线自动化系统，在10kV电力线路的主干线和支线上，连接载波通信智能开关和载波通信智能变压器，构成的配电网络、载波通信网络、智能监控网络三网合一的10kV载波通信智能馈线自动化系统；采用电力载波通信特有的树枝状通信网络，不需要架设通信线路，不需要配置光纤通信的光端子、ONU等设备，大幅度降低了建设成本。采用10kV载波通信集成一体化智能开关和10kV载波通信集成一体化智能变压器组网，使配电网络结构简单实用；建立了智能设备档案库和动态数据库，配置了设备识别认证码，使系统能够对智能设备自动识别、自动显示、自动建帐、自动记录，实现了对智能设备的远程遥控、遥测、遥信、遥调。
文档编号H04B3/54GK102227090SQ20111017452
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者关新田, 吴万军, 孙晋萍, 席中华, 张勇, 张建忠, 翟利民, 谢志远, 赵云峰, 郑为民, 郭以贺, 靳建云, 魏琦 申请人:华北电力大学(保定), 山西省电力公司临汾供电分公司