基于分组传送网和无线网的智能配电网故障检测装置的制作方法

本发明涉及智能配电网检测领域，具体设计基于分组传送网和无线网的智能配电网故障检测装置。

背景技术：

传统的配电网故障检测主要依赖于配电主站，由配电主站进行统一对时。但是此类方式因对主站的过度依赖而可靠性较差。分布式差动保护的提出能够有效地解决此类问题，但是仍然处于技术及装置研究阶段，且无法回避分布式差动装置间对时同步这一技术瓶颈。

而PTN(分组传送网，Packet Transport Network)通过光传送网络架构，在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本(TCO)，同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。另外在配网应用时有些配电区域进行光缆敷设困难较大，采用4G无线通讯是一种有效地解决方法。但是这些技术尚未在配电网故障检测分布式差动保护方向应用，且如何有效地结合两种通讯交互方式也是一项解决高效分布式差动保护应用问题的一项关键技术。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的传统配电网故障检测对主站过渡依赖、分布式差动保护同步瓶颈等技术问题，鉴于此，本发明的目的是：基于分组传送网和无线网的智能配电网故障检测装置，采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，利用网络链路的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步，进一步实现通讯与保护相对独立、无线信息交互和光纤信息交互方式互为备用或混合使用的分布式差动保护。

本发明采用以下技术方案。

一种基于分组传送网和无线网的智能配电网故障检测装置，所述智能配电网故障检测装置包括管理模块、采集模块、差动保护模块、测量控制模块、信息交互与对时端子和内部总线；其特征在于：

管理模块、采集模块、差动保护模块、测量控制模块和信息交互与对时端子全部通过内部总线进行连接。

采集模块通过实际电气量的二次接入测量本智能配电网故障检测装置所对应的实际电路的电压电流信息和开关的分合信息，并通过内部总线传输到管理模块，由管理模块分发至差动保护模块和测量控制模块；

测量控制模块通过信息交互与对时端子完成和相邻智能配电网故障检测装置的数据交互和对时功能；

差动保护模块根据采集模块测量的电压电流信息和开关的分合信息以及测量控制模块接收的相邻智能配电网故障检测装置的数据根据预先设定的差动保护算法进行差动保护判断，包括差动保护计算单元和定值同步切换单元，实现分布式差动保护功能，并通过跳闸调控的方式，通过测量控制模块输出。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述测量控制模块包括信息获取单元、控制单元和对时单元，其中控制单元控制信息获取单元、对时单元使用信息交互与对时端子实现与相邻智能配电网故障检测装置进行数据交互和对时功能；

信息交互与对时端子支持无线网TD-LTE通讯和支持光纤分组传送网PTN通讯功能。

所述测量控制模块能够将信息获取单元设定三种信息交互方式：

其中，所述交互方式1表示智能配电网故障检测装置仅接受光纤分组传送网PTN进行信息交互，此时数据和同步信号均从PTN获取；所述交互方式2表示智能配电网故障检测装置仅接受无线网TD-LTE进行信息交互，此时数据和同步信号均从无线终端接入设备获取；所述交互方式3表示智能配电网故障检测装置通过PTN、TD-LTE混合组网进行信息交互，此时设置PTN优先级高于TD-LTE。

智能配电网故障检测装置默认信息获取单元以交互方式1进行信息交互，在收到的数据和同步不能满足要求时，自动切换至交互方式2运行；若数据和同步仍然不能满足要求，则认为数据通道异常，上报告警；若当前智能配电网故障检测装置与相邻的智能配电网故障检测装置既有以交互方式1，又有以交互方式2进行信息交互的情形下，那么该智能配电网故障检测装置则切换为交互方式3运行。

所述对时单元时间采用IRIG-B同步协议，并以IEEE1588V2作为备选同步协议，通过信息交互与对时端子采用2pin RS422双绞线同步传输媒介，实现光纤PTN通讯、无线TD-LTE交互下分别提供的IEEE1588V2、IRIG-B对时功能，该对时功能与所述交互方式对应，交互方式1和交互方式3时采用光纤IEEE1588V2对时方式，交互方式2是采用无线TD-LTE均提供IRIG-B对时方式。

所述差动保护模块包括差动保护计算单元和定值同步切换单元；所述差动保护计算单元根据预先设定的差动保护算法进行差动保护判断，并通过跳闸调控的方式，通过测量控制模块输出，实现分布式差动保护功能；

当配网拓扑发生变化，差动保护模块的定值同步切换单元通过与测量控制模块配合，接收测量控制模块发来的拓扑配置信息和定值，在线同步更改运行对应的保护配置及定值参数，与其他智能配电网故障检测装置进行同步，根据拓扑配置信息，执行母线差动保护和线路差动保护；相邻的两台智能配电网故障检测装置间通过测量控制模块实现IEC61850 9-2格式的SV报文交互数据进行线路差动保护判断。

本发明的有益效果是：

(1)PTN1588高精度对时：采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，利用网络链路的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步。

(2)PTN与无线的同步切换：支持PTN和无线的区域的通用化使用，终端装置实现定值切换后的自动适配，使得装置的通用性更强。

(3)保护配置切换灵活且与对时同步及控制功能完全独立：保护的功能实现和升级更加方便。

附图说明

图1为本发明智能配电网故障检测装置结构框图；

图2为通信组网图；

图3为PTN与无线的同步切换的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明提供基于分组传送网和无线网的智能配电网故障检测装置，如图1所示，包括管理模块、采集模块、差动保护模块、测控控制模块和信息交互与对时端子。保护与对时同步及控制功能分别由智能分布式保护终端的差动保护模块和测量控制模块来实现。

管理模块、采集模块、差动保护模块、测量控制模块和信息交互与对时端子全部通过内部总线进行连接。

采集模块通过实际电气量的二次接入测量本智能配电网故障检测装置所对应的实际电路的电压电流信息和开关的分合信息，并通过内部总线传输到管理模块，由管理模块分发至差动保护模块和测量控制模块。

测量控制模块通过信息交互与对时端子完成和相邻智能配电网故障检测装置的数据交互和对时功能；所述测量控制模块包括信息获取单元、控制单元和对时单元，其中控制单元控制信息获取单元、对时单元使用信息交互与对时端子实现与相邻智能配电网故障检测装置进行数据交互和对时功能。

信息交互与对时端子支持无线网TD-LTE通讯和支持光纤分组传送网PTN通讯功能。

所述测量控制模块能够将信息获取单元设定三种信息交互方式：

其中，所述交互方式1表示智能配电网故障检测装置仅接受光纤分组传送网PTN进行信息交互，此时数据和同步信号均从PTN获取；所述交互方式2表示智能配电网故障检测装置仅接受无线网TD-LTE进行信息交互，此时数据和同步信号均从无线终端接入设备获取；所述交互方式3表示智能配电网故障检测装置通过PTN、TD-LTE混合组网进行信息交互，此时设置PTN优先级高于TD-LTE。

智能配电网故障检测装置默认信息获取单元以交互方式1进行信息交互，在收到的数据和同步不能满足要求时，自动切换至交互方式2运行；若数据和同步仍然不能满足要求，则认为数据通道异常，上报告警；若当前智能配电网故障检测装置与相邻的智能配电网故障检测装置既有以交互方式1，又有以交互方式2进行信息交互的情形下，那么该智能配电网故障检测装置则切换为交互方式3运行。

所述对时单元时间采用IRIG-B同步协议，并以IEEE1588V2作为备选同步协议，通过信息交互与对时端子采用2pin RS422双绞线同步传输媒介，实现光纤PTN通讯、无线TD-LTE交互下分别提供的IEEE1588V2、IRIG-B对时功能，该对时功能与所述交互方式对应，交互方式1和交互方式3时采用光纤IEEE1588V2对时方式，交互方式2是采用无线TD-LTE均提供IRIG-B对时方式。

差动保护模块根据采集模块测量的电压电流信息和开关的分合信息以及测量控制模块接收的相邻智能配电网故障检测装置的数据根据预先设定的差动保护算法进行差动保护判断，包括差动保护计算单元和定值同步切换单元，实现分布式差动保护功能，并通过跳闸调控的方式，通过测量控制模块输出。

其中，所述差动保护模块包括差动保护计算单元和定值同步切换单元；所述差动保护计算单元根据预先设定的差动保护算法进行差动保护判断，并通过跳闸调控的方式，通过测量控制模块输出，实现分布式差动保护功能；当配网拓扑发生变化，差动保护模块的定值同步切换单元通过与测量控制模块配合，接收测量控制模块发来的拓扑配置信息和定值，在线同步更改运行对应的保护配置及定值参数，与其他智能配电网故障检测装置进行同步，根据拓扑配置信息，执行母线差动保护和线路差动保护；相邻的两台智能配电网故障检测装置间通过测量控制模块实现IEC61850 9-2格式的SV报文交互数据进行线路差动保护判断。

在本申请的具体实施例中，所述差动保护模块和测量控制模块均为DSP ADSP21469芯片，差动保护模块用于接收SV、goose数据执行分布式差动保护逻辑功能，与管理模块交互CAN网数据、内部以太网数据；

测量控制模块包括信息获取单元、控制单元和对时单元，实现对时功能、与相邻装置交互SV数据和goose数据，与接收管理模块基于内部总线通过内部规约送过来的INI文件实现交互管理信息，与差动保护模块通过内部的50M双向port口交互数据。所述装置采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，利用网络链路的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步。

进一步的，差动保护模块搭载现在通用的差动保护算法，仅在差动定值上增加了定值同步切换单元，当配网拓扑发生变化，差动保护模块通过与通讯模块配合根据收到的拓扑配置信息和定值，在线同步更改运行对应的配置及定值参数，与其他智能配电网故障检测装置进行同步，根据拓扑配置信息，执行母线差动保护和线路差动保护模块。相邻的两台智能配电网故障检测装置间通过测量控制模块实现IEC61850 9-2格式的SV报文交互数据进行线路差动保护判断。

进一步的，所述测量控制模块的信息获取单元通过与信息交互与对时端子的无线接入端子和光纤接入端子配合，并进行相应的如图2所示的通信组网，分别实现支持光纤PTN通讯和支持无线TD-LTE，且具备同步切换的功能，切换方式如下：

将智能配电网故障检测装置的测量控制模块设定为三种信息交互方式：交互方式1、交互方式2和交互方式3。所述交互方式1表示装置仅接受光纤PTN进行信息交互，此时数据和同步均从PTN获取；所述交互方式2表示装置仅接受无线TD-LTE进行信息交互，此时数据和同步均从CPE获取；所述交互方式3表示装置可PTN、TD-LTE混合组网进行信息交互，此时设置PTN优先级高于TD-LTE。

智能配电网故障检测装置默认以交互方式1进行信息交互，在收到的数据和同步不能满足要求时，自动切换至交互方式2运行；若数据和同步仍然不能满足要求，则认为数据通道异常，上报告警；系统侦听数据和同步通道，根据优先级和通道情况，自动设为相应的交互方式工作。

进一步的，对时模块时间同步协议采用IRIG-B，IEEE1588V2作为备选方案，同步的传输媒介采用2pin RS422双绞线。实现光纤PTN通讯、无线TD-LTE交互下分别提供的IEEE1588V2、IRIG-B对时功能，该功能与所述交互方式对应，交互方式1和交互方式3时采用光纤IEEE1588V2对时方式，交互方式2是采用无线TD-LTE均提供IRIG-B对时方式。

进一步的，管理模块负责协调管理模块与测量控制模块数据交换，协调配电主站与管理模块之间的数据格式转换。以及各种事件发生时差动保护运行状态的更新。管理模块与测量控制模块通过内部总线交互，通信速率为200Kbps。如图3所示提供如下基本功能：

a)操作测量控制模块常用的定值、开入、开出、模拟量、录波等数据。

b)调阅测量控制模块软件版本。

c)投退差动保护模块差动保护功能(而不是单个差动功能，主要用于拓扑结构动态更新时闭锁保护，防止保护误动)。

d)切换网络通信方式功能(主要用于PTN及无线的双网切换或主备网切换)。

e)测量控制模块使用的*.ini文件传输功能。

进一步的，采集模块通过实际电气量的二次接入测量实际电路的电压电流信息和开关的分合信息，并通过内部总线传输到管理模块，由管理模块分发至差动保护模块进行差动保护判断，分发至测量控制模块进行与其他装置的数据转发与交互。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。