专利名称：一种相序可调的配网自动化终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种输入信号相序可调的配网自动化终端，更确切地说涉及馈线电路终端，适用配网馈线户外架空柱上，实时配网运行的数据监测与控制和管理。
背景技术：
配网自动化终端，是指配网馈线自动化系统远方馈线终端，安装在10千伏配电网馈线户外架空线柱上，与馈线一次设备配合，完成对馈线运行实现远方监控。当馈线发生故障时，主动上报，进行故障段隔离和非故障段恢复供电，从而缩小故障停电范围和停电时间，提高供电的可靠性和供电质量。
在配网正常进行时，该终端采集配网运行数据，如电压、电流、电量等数据，并进行相关数据分析，从而为配网运行科学管理提供依据和手段。
近年来国内外开发、生产的配网自动化终端，多数在遥控、遥测、遥信、时间记录上报、故障报警、掉电保护等方面具有特点，如南京南自电力有限公司NDA-900型综合管理终端。Mitsubishi Electric公司和PACS的配网自动化系统。但是在安装在户外架空柱上后，如果发现终端输入的电压、电流的相序接入错误时，唯一的办法到现场对终端重新人工接线纠正错误，有时还需要停电配合。接入相序错误时，终端所采集的功率、电量、功率因素数据将发生严重错误，无法作为运行管理依据。相序接入错误由多种现场因素造成，是施工中常见的错误。因此，也就迫切需要开发一种更为先进，不必到现场重新人工接线的自动化终端。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种配网自动化终端，该终端具有支持多信道并存、电量输入数据直接采集、识别和处理线路故障，支持双输入电源供电自动切换，还能实现相序接错后，不用去现场重新接线，只需通过重新配置相序关系，便可按正确的相序关系重新调整多路开关输入电路与输入接线端的连通关系，从而保证采集的各类电量数据的正确性。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种配网自动化终端，采用对输入电压(电压互感器PT)和电流(电流互感器CT)信号采样及DSP处理技术，完成方案的构思。终端采用模块设计，包括主控单元、交流采样单元、充电电源、后备电源、数传设备、操作开关、接线排单元、维护端口。
该终端采用双中央处理器工作模式，完成对输入信号的高速采集，事件的实时响应和控制。
所述的主控单元进一步包括CPU及外部电路、遥控电路；所述的交流采样单元包括中央处理器DSP、A/D电路和多路输入电路；上述单元模块之间的信号传递是主控单元与交流采样单元、数传设备、维护端口互联，接线排单元的遥信传递给主控单元；主控单元将信号传递给操作开关，操作开关再传递到接线排单元。接线排单元将各相序的电压电流输入信号传递给交流采样单元中的多路开关输入电路，经该开关电路的连通传递给DSP，DSP将处理结果再传递给主控单元。
上面所述的交流采样单元进一步包括二套多路开关输入电路有选择性的联通接线排输入的各相序电压和电流信号，本终端配置6路交流电压和6路交流电流输入；一中央处理器DSP，用于实时采样、数据计算；一双口RAM，用于将DSP采集和计算的数据传输给主控单元中CPU；一A/D转换器，用于数据转换；两只比较器，用于将交流电压电流信号整形为方波；一采样保持器，用于经过滤波的交流信号的保持；一CPLD逻辑电路，用于端口扩展和译码。
本实用新型的效果本实用新型与现有产品比较，允许在现场接线时有相序错误，发生错误时不需要到现场重新接线，只需将正确的相序关系重新配置，自动调整相序，不影响终端采集精度。
若现场接线错误，在重新配制终端前，终端仍可采集数据，但该数据是错误的，可根据系统的运行状态对正确的相序进行运算，从而求出正确的相序。若无法计算出正确的相序，则可进行试配置，下发各种可能的相序配置并采集数据，直至采集数据正常。
图1为本实用新型配网自动化终端的电气原理框图；图2为图1中主控单元中央处理器CPU及外围电路图；图3-a、3-b、3-c、3-d为图1中交流采样单元中DSP、A/D及输入调理电路。
具体实施方式
以下结合附图1～图3，说明本实用新型的一较佳的实施方式。
参照图1，这是本实用新型的终端的电路组成框图，包括主控单元1、交流采样单元2、操作单元3、充电电源4、后备电源5、接线排单元6、数传设备7、维护端口8。
上述的电路单元之间信号传递是主控单元1与交流采样单元2、数传设备7、维护端口8互联，接线排单元6的遥信传递给主控单元1，主控单元1将信号传递给操作开关，操作开关3再传递到接线排单元6。
参照图2，图中包括中央处理器CPU9及外部电路。主控单元以CPU为核心，外接可擦除的EPROM27SF020，FLASH29EE020，NVRAMDS1245并配合CPLDXC9536。
上述的中央处理器系统的功能是能实现63K的程序空间及128K数据空间，还可以实现程序下载，然后主控单元的CPU的命令把程序切换到FLASH中执行。
参照图3(a、b、c、d)，这是本实用新型中交流采样单元电气原理图，图中11为中央处理器DSP，采用TMS320F206，它为本终端提供高性能的数字处理能力，其主振频率20MHz。DSP对来自CT、PT交流信号的实时采样，计算出数据，并通过双口RAM19传输给主控单元1中CPU9。所述的CT24～29、PT30～35是由小型变压器输入的三路220V电压及三路0～5A电流信号变换为0～5V左右的交流信号，每路都经过采样保持电路17，再经过模拟开关14送到A/D转换器16中，由A/D16对同时采样的信号进行模数变换，然后送到DSP11中进行数据计算和处理，由DSP11负责实现远方相序设置。
所述的中央处理器DSP11，其应用软件根据A/D转换器16转换数据，由DSP11计算出电流、电压、功率、电量、零序电流、电压矢量和、相角、谐波、周波等数据。
从上述系统中的电路描述便可以看出，主控单元1从交流采样单元2取得它采样的交流量，并完成数字量的输入、输出，负责数据的处理、存储以及与控制中心的通讯管理等工作。在上述的自动化终端中，故障检测、定位和隔离是本终端一个基本功能。每半个周波DSP刷新电压电流有效值，主控软件读取这些采样值后，根据所设置的限值及时间整定值确定当前终端状态，判断出是否有越限、重合器动作、重合器闭锁等情况发生，可主动上报主控中心，并响应主控中心事件查询命令，将上述事件上报主控中心，作为主控中心故障定位和隔离命令。
检测电压电流输入信号之间的相位关系(相角)，并根据配置的相位关系调整输入相序是本终端的一个非常重要的功能。相位关系告诉CPU在端子排单元接入的多个电压或电流输入信号中，哪个是A相、哪个是C相，CPU则依据A、B、C的顺序依次选通多路开关的对应连接的输入路数，从而实现相序调整。
为了更详细说明本终端中交流采样单元的工作，特在此说明一下它的工作原理。
交流采样单元以DSP芯片作为中央处理器，实现对来自CT、PT交流信号的实时采样，计算电流/电压有效值、功率、相角、谐波等数据，并将数据通过双口RAM传送到主控单元。
DSP芯片TMS320F206，其主振频率20MHz，内部有32K字FLASHROM和4K字RAM。采用DSP芯片可为终端提供高性能的数字处理能力。数模转换选用16位AD芯片AD977AR，采样速率100KSPS，在DSP的控制下，以10Mbps速率与DSP的SPI端口高速通讯。A/D的基准源选用AD977内部基准。端口扩展及译码选用CPLDXC9536。
输入的6路交流电压和6路交流电流，经由电压、电流传感器，分别转化为小电流信号，经过放大调节至有效值0～5V交流电压，然后经过低通滤波，经过模拟开关ADG426BRS(按相序配置的顺序依次切换，到达采样保持器AD781，通过AD采样，至DSP，最后由DSP软件计算出各类数据。同时，第1和第2路交流的A相电压信号经过施密特比较器整形为方波，由CPU对其周期进行监视，保证测量精度。
DSP应用软件根据A/D转换数据，可计算出电流、电压、功率、电量、零序电流、电压矢量和、相角、谐波、周波等数据，为满足实时性要求，电流电压每半个周期(约10ms)计算一次，功率和电量每个周期(约20ms)计算一次，电流、电压、功率的计算公式如下I(有效值)＝[(I12+I22+I32+…+IN2)/N]1/2；U(有效值)＝[(U12+U22+U32+…+UN2)/N]1/2；P(有效值)＝(U1×I1+U2×I2+U3×I3+…+UN×IN)/N0。
权利要求1.一种相序可调的配网自动化终端，包括主控单元，用于数据存储、处理和主控中心的通讯，交流采样单元，用于馈线运行的电量数据采集、处理，充电电源、后备电源，用于各单元工作电源，数传设备，用于与主控中心的传输通讯，操作开关，接线排单元，用于连接终端与外部线路设备，维护端口，其特征在于所述的主控单元还包含中央处理器CPU、遥控电路；所述的交流采样单元还包含另一个中央处理器DSP、线选电路、A/D转换电路和多路开关输入电路；所述的主控单元与数传设备、交流采样单元、维护端口之间成电路互联，接线排单元将遥信传递给主控单元，又将信号传递给操作开关并通过操作开关及馈线给接线排单元；上述工作单元运行程序固化在中央处理器CPU和DSP中。
2.如权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于所述的交流采样单元进一步包括二套多路开关输入电路有选择性的联通接线排输入的各相序电压和电流信号，配置6路交流电压和6路交流电流输入；一中央处理器DSP，用于实时采样和数据处理；一双口RAM，用于将DSP采集处理后的数据传输给主控单元；一A/D转换器，用于模数转换；两只比较器，用于将交流电压电流信号整形为方波；一采样保持器，用于经过滤波的交流信号的保持；一CPLD逻辑电路，用于端口扩展和译码。
3，如权利要求1或2所述的配网自动化终端，其特征在于所述交流采样单元的中央处理器DSP，对来自PT、CT的交流电流、电压信号，通过双口RAM传递到主控单元的CPU。
4.如权利要求2所述的配网自动化终端，其特征在于所述的交流采样单元之中的CT、PT是由小型变压器输入的三路220V电压及三路5A电流信号变换为0～5V左右的交流信号，每路都经过多路开关有选择性的连续接至采样保持电路，再送到A/D转换器中，由A/D对同时采样的信号进行模数变换，然后送到DSP中进行数据计算和处理，多路开关按相序设置的关系选择切换连接输入的各相序电流或电压信号，从而实现相序调整。
5.如权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于所述的中央处理器DSP，其应用软件根据A/D转换器转换模数，由DSP计算出电流、电压、功率、电量、零序电流、电压矢量和、相角、谐波、周波的数据。
6.如权利要求1所述的配网自动化终端，其特征在于所述的CPU为80C196，所述的DSP为TMS320F206，A/D转换器为AD977AR，端口扩展及译码电路为XC9536。
专利摘要本实用新型涉及一种相序可调的配网自动化终端，包括主控单元、交流采样单元、电源、信传设备、操作开关、接线排单元和维护端口，所述的主控单元还包含CPU、遥控电路；交流采样单元还包含DSP、A/D电路及多路开关输入电路。上述的主控单元与交流采样单元，数传设备、维护端口电路互联，接线排单元的遥信传递给主控单元，主控单元将信号传递给操作开关，再传递到接线排单元；上述电路的运行程序固化在CPU和DSP中。本实用新型的终端与现有技术相比，该终端采用双CPU工程模式，完成对信号的高速采集，事件的实时响应和控制，线路故障判断和处理；并具有远方相序设置和调整功能，即发现输入的电压电流相序接错，纠错时不用到现场人工重新接线便可进行调整，具有一定先进性和明显的经济效益。
文档编号H02J3/00GK2660761SQ0323210
公开日2004年12月1日 申请日期2003年6月10日 优先权日2003年6月10日
发明者鲁春生, 潘丽钢, 王伟艺, 高莹, 刘宇怀, 叶毅, 陈颂华, 连凌, 钱颖 申请人:上海协同科技股份有限公司