一种城市配电中的10kV环网柜终端控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及城市配电系统运行的安全，尤其是环网柜故障报警、定位与抢修。
【背景技术】
[0002] 在我国城市大部分lOkV配电系统中，采用环形网络供电方式，每一个用电负荷可 W从两个方向获得电能，可W提高系统的可靠性W及稳定性，用电负荷分别通过两个负荷 开关与两个方向的母线相连接，当一侧故障或者进行检修时，则断开故障侧负荷开关，闭合 另外一侧负荷开关，大大降低了用户停电率，而且检修供电故障的效率也得到了相应的提 高。其次，在城市配网中，基本都采用电缆供电，所W大大增加了环网柜应用。作为环形网络 供电网络的组成，主要应用在小区、学校等用电总负荷比较低的地方，环网柜的出口处配有 真空断路器，可W及时有效的切除短路故障，同时避免了负荷开关频繁操作。
[0003] "智能电网2.0"的提出，确定了建立通信网络的基础上电网将已经成熟的传，感和 测量技术、最优的控制方法应用在系统的决策中，实现对电网的检测、控制和保护，构成坚 强、统一智能电网。本实用新型提出一种城市配电中的lOkV环网柜终端控制系统 【实用新型内容】
[0004] 针对上述技术问题，提出的具体技术方案如下：
[000引1)一种城市配电中的lOkV环网柜终端控制系统，它的组成包括：终端控制器1， GPRS网络4, Internet网络5,122电力抢险车6,6IS系统7,城市电网调度中屯、8,工作过程:终 端控制器1检测到lOkV环网柜出线端用户负荷侧发生短路故障，由其上GPRS天线模块3发出 信息，通过GPRS网络4和Internet网络引尋信息发至城市电网调度中屯、8,122电力抢险车同 时接到信息，城市电网调度中屯、8通过其内的GIS系统7与控制器1的GPS模块2实施故障定 位。
[0006] 2)终端控制器1组成为微处理器9、交流采样模块10、GPS天线模块2，GPRS模块3,供 电模块11，微处理器9是控制核，交流采样模块10是控制核的输入部分，控制核的输出部分 是GPRS天线模块3和GI^模块2,供电模块11为各模块提供电源。
[0007] 3)微处理器9是DSP微处理器或者ARM处理器。
[000引 4)交流采样模块10采用MCU+ASIC结构。
[0009] 本实用新型有如下积极技术效果：
[0010] (1)环网柜一般装设在母线的馈线分支处，在多个出线端安装有真空断路器，也被 称为分界开关，作为系统的责任分界，环网柜进线端接有负荷开关，负荷开关可W切断负荷 电流，由于没有灭弧装置，所W不能切断短路电流，在运种背景下，需要环网柜具备能控制 断路器的先进的控制终端。
[0011] (2)因为环网柜体积相对较小，成本少，而构成环网结构时需要的保护算法复杂， 故需设计一款低成本、高性能且具备保护功能的先进环网柜控制终端，
[0012] (3)具有微机保护W及故障上传功能的lOkV馈线端城市配电环网柜控制终端，从 而具备了配电网自愈技术、实现配电网自动化要求、提高了供电稳定性w及可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是lOkV环网柜终端巧制系统组成图。
[0014] 图2是终端控制器的组成图。
[0015] 图3是ZBC300-2D24EN电源控制模块内部原理图。
[0016] 图4是ATT7022E外围电路。
[0017] 图5是SIM900A外围电路。
[001引图中：1为终端控制器，2为GPS模块，3为GPRS天线模块，4为GPRS网络，5为Internet 网络，6为122电力抢险车，7为GIS系统，8为城市电网调度中屯、，微处理器9，交流采样模块 10,供电模块11。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图具体说明如何实施。
[0020] 1.终端控制器
[0021] 终端控制器的组成如图2所示，构成智能环网柜控制终端的模块主要有:核屯、控制 单元、供电、交流信号采集、GPRS天线模块和GPS模块通信考虑到输入输出的模块需要24V的 驱动电压，系统按照电压等级分成两块电路板(5VW下和5VW上各一块），做到强弱电之间 的隔离，完成弱电控制强电，两块板子之间用接插件连接。
[0022] 本次设计采用内部RC振荡器，在振荡模式下工作，其外部元件:外接一个12M化的 晶体和电容C)(i与CX2，就可W形成基本模式的振荡电路。
[0023] 本次设计采用SWD模式调试、下载接口，SWD比JTAG在高速下面更可靠，在大数据量 的情况下面JTAG的下载会出错，但是SWD发生的几率会小很多，而且SWD模式占用的引脚比 较少，W及在需要的PCB面积比较小。JTAG与复位忍片的手动复位输入引脚想连接(也可W 不连接），SWDCLK是时钟信号引脚，SWDI0是数据的输入输出引脚，+3.3V引脚与J-1 ink的一 号引脚相连接(也可W不连接）。
[0024] CAT811是复位忍片，它的引脚特性为：
[00巧]①方凉为手动复位输入管脚；
[0026] ②CAT811的是推挽输出（低有效），复位管脚的状态将保持到齐凉返回高电 平后的140ms，可W有效的防抖动，忽略瞬时的电压信号；
[0027] ③Vcc为监控的电源电压，当Vcc低至1.0V时输出可保证仍处于正确状态。
[0028] 根据用户要求W及行业标准，本控制器终端需要具备实时时钟功能。基于上述的 要求，所W本次设计采用I2C总线与时钟模块进行连接，时钟模块PCF8563T具备计时功能， 通过SIM900A获取实时时间发送给LPC1778,在通过I2C总线写入时钟模块，时钟模块开始计 时。
[0029] ①将电源信号通过反向保护二极管给时钟忍片供电，电解电容可W对波纹进行有 效的滤波；
[0030] ②S化时钟线和SDA数据线通过上拉电阻分别与LPC1778的电S化、SDA相连接；
[0031 ] @为了实现?〔。8563巧十时功能，在05(：1引脚与05〇)之间接一个32.7681化的晶振。
[0032] 2.供电模块
[0033] 根据用户需求及行业标准要求，对电源控制模块有如下要求：
[0034] ①具备后备电源的充放电管理功能；
[0035] ②一侧电源失压后，实现对电源的切换，并给出告警信号；
[0036] ③就地/远程活化功能；
[0037] 因为在采用环网供电的区域，当一个方向上的母线因为故障被负荷开关断开，线 路上将不在有电压，电池需要切换到另一侧正常运行的线路上，保证控制终端的正常工作。
[0038] 本次设计选择ZKA-5-220G双电源切换器实现双路电源输入和自动切换功能。同 时，采用ZBC300-2D24EN电源控制模块完成充电管理功能，在欠压等情况下可W给出告警输 出，可W就地活化电池，W及采集远程信号实现遥控活化电池。
[0039] VC、P0K、册K、化W及VH为告警信号，本次设计通过化P521-4隔离电池控制模块W 及LPC1778,实现对告警信号的采集。
[0040] HK、HG、BG W及VG为电池活化控制模块，其中VG为公共端，分别与HK、HG W及BG通过 开关相连接，可W作为光禪的输入端，VG公共节点，将光禪的输出侧二极管作为一个开关， 正极不接任何电压，不串联电阻，所W在电源控制模块的输入端没有漏电流。
[0041 ]本系统外部输入电源为DC24V，然后通过DC24V，转化为其他电压等级的供电电源。 DC24V用来驱动储能继电器，FH24V用来提供输出的分合闽信号，使用隔离电路将DC24V与 FH24V信号隔离开，做EMC实验时，形成对电池模块的保护，而DC15V用来驱动IGB巧E动忍 片，产生分、合闽动作;系统内部各器件的工作电压有Ξ种分别为5V、4V和3.3V，其中5V是用 来给2272M4或者315M无线模块供电，而GPRS无线模块SIM900A则需要4V的直流电源来供电， 其余器件则需要3.3V供电。
[0042] 在所接的负载工作时，电源会产生一纹波，波纹会影响精度要求比较高的电子元 器件。本次设计采用后置电感、电容来滤除波纹，因为电容量一定时，负载电流决定放电时 间，当电容放电时间大于波纹的半个周期时，得到的电源信号就会相对比较平滑。按照负载 电流选择电容容量的大小，一般可供参考的电流、容量配比为：负载2A/4000uF、0.5~1A/ 1000uF、0.1 ~0.5A/500uF、0.05 ~0.14/200 ~500uF、0.05A 及 W 下配200uF。