一种配电终端全覆盖区域分布式自愈系统的制作方法

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种配电终端全覆盖区域分布式自愈系统。

背景技术：

电力系统是人类社会的供血系统，关系到人类社会的生存和发展。配网系统就像毛细血管系统，为家庭、公共事业、服务行业、企业源源不断地提供必不可少的电力核活力，配电系统的馈线作为配电网络最基本的末端供电网络单位，其运行、维护的好坏，直接影响到用电客户的用电质量。配电网自动化系统是电力系统为改善配电和供电质量而建立的提高供电运行和维护自动化程度及效率的一套自动化系统。

作为配电自动化系统最基本且最重要部分——馈线自动化fa，是配电自动化系统的基础。它提供了配电网馈线的“故障定位、故障隔离和故障恢复”的至关重要的自动化逻辑。

当前，超过85％的故障停电是由于配电网故障造成的。因此，配电网故障处理对于提高供电可靠性具有重要意义。随着配电自动化终端覆盖率的不断提升，集中式配电自动化主站处理配电终端的数量少则几千台，多则几万台，集中式配电自动化主站承受的压力日益加重，无论采取什么样的热备用机制都无法杜绝主站服务器和通信线路及通信设备的故障，其实的任何一个环节出现故障都会导致馈线自动化动作失败；同时大量数据汇集到主站进行分析处理，对主站服务器的处理能力和调度人员也提出的更高的要求。

针对上述问题，现有的配电自动化覆盖区域自愈系统都需要依赖主通信网实现分区自愈，且仍需要大量配电终端以及大量馈线自动化fa设备，数量多，成本高。因现有的自动化fa设备数量较多，所需空间较大，对于安装及携带十分不便，增加了人力成本。此外，现有的配电自动化覆盖区域自愈系统通信方式复杂，其中的任何一台设备出现故障，任何一个节点出现通信异常，都会导致fa分区自愈动作的失败。目前市场上对就地自愈的系统要求较高，依赖对等通信，大部分是采用goose报文广播机制，一方面要求交换机支持goose报文，一方面在自愈的区域必须是同一个厂家配电终端，才能正常工作，因此无法大面积推广。即现有的配电自动化覆盖区域自愈系统无法兼容多种通信方式，若切换通信方式，则需要更换厂家的配电终端来实现对等通信，大大提高了运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种配电终端全覆盖区域分布式自愈系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种配电终端全覆盖区域分布式自愈系统，用于分布式馈线网络，包括配电主站服务器、多个开关出线保护装置、多个fa成套装置以及多个配电终端，开关出线保护装置的数量与分布式馈线网络中的开关站的数量相同，每一个开关出线保护装置连接一个开关站，每一个开关出线保护装置连接一个fa成套装置，每一个fa成套装置各自连接多个配电终端，且每一个fa成套装置连接一个一次开关设备，各fa成套装置与配电主站服务器通过光纤或无线连接，多个fa成套装置放置在一个5u的19英寸箱体内。各fa成套装置与配电终端通过光纤通信网络连接。

所述的fa成套装置包括fa控制器，所述的fa控制器包括电源板和控制主板，电源板连接控制主板，所述的控制主板包括主控制芯片模组、多个rs485串行接口以及网络接口，rs485串行接口、网络接口从5u的19英寸箱体的背部凸出设置，fa成套装置与对应的开关出线保护装置通过rs485串行接口网络接口连接。

所述的电源板包括直流电源模块组、8路遥信输入端口以及4路继电器输出接口，所述的8路遥信输入端口、所述的4路继电器输出接口连接一次开关设备的遥测和遥控接口。优选地，所述的直流电源模块组为lhe15-20b05电源模块。

优选地，所述的fa成套装置还包括设于5u的19英寸箱体正面的指示面板，该指示面板与控制主板连接、电源板分别连接，该指示面板包括多个线路开关状态指示灯、报警闪烁指示灯。

所述的控制主板的网络接口连接其所属的fa成套装置对应的开关出线保护装置的网络口，或控制主板的rs485串行接口连接其所属的fa成套装置对应的开关出线保护装置的rs485串行接口。

优选地，在一个5u的19英寸箱体内，fa成套装置的数量为1～6个。

本发明的各fa成套装置通过iec104规约与配电主站服务器通信，每一个开关出线保护装置通过iec103规约或iec104规约与一个fa成套装置通信，每一个fa成套装置通过iec103规约或iec104规约与多个配电终端通信。

本发明系统的工作原理为：

1)馈线线路发生故障后，fa成套装置采用对等式的光纤通信网络与配电终端互相通信，收集与其连接的开关站出线保护装置和线路上配电终端的信息，比较后确定发生故障的区段；

2)fa成套装置根据预先配置的就地型馈线自动化功能逻辑，跳开故障区段两端的一次开关设备，完成故障隔离动作，并且恢复非故障区间供电，随后将结果上报配电主站服务器；

3)fa成套装置将整条线路的开关位置信号及故障告警信息通过指示灯进行展示。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明设计了一种fa成套装置，并将该装置一端与对应的开关出线保护装置连接，另一端连接多个配电终端，一个fa成套装置可收集多个配电终端的采集数据，利用最低的成本最快的速度在配电自动化覆盖区域实现智能分布式馈线自动化的升级改造，能够实时监控各配电终端运行状况，减少主站管理配电终端的数量，大大降低了成本；

二、本发明的fa成套装置的个数与所要连接的开关出线保护装置的个数相同，1～6个fa成套装置可放置在一个5u的19英寸箱体内，节省空间，方便携带、安装，减少了人力成本；

三、本发明的fa成套装置设有指示面板，该面板包括线路开关状态指示灯、报警闪烁指示灯，各指示灯分别连接控制主板，用于对线路开关状态以及线路异常报警进行显示，具有直观的警示作用；

四、本发明的配电主站服务器采用iec104规约与开关出线保护装置通信，fa成套装置与开关出线保护装置之间采用iec104规约通信，fa成套装置与多个配电终端采用iec103规约或iec104规约通信，与现有技术相比，本发明不依赖主通信网，只需具备区域通信正常就能实现分区自愈，无需更换同为一厂家的配电终端即可实现对等通信，兼容任何遵循iec104通信规约配电终端设备，大大降低了运行成本，且实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例中智能分布式馈线自动化处理过程示意图；

图2为本发明实施例中典型的双电源手拉手线路网架拓扑结构图；

图3为本发明实施例中配电终端全覆盖区域分布式自愈系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中fa成套装置中fa控制器的正视结构图；

图5为本发明实施例中fa成套装置中fa控制器的电源板的主要结构示意图；

图6为本发明实施例中fa成套装置中fa控制器的控制主板的主要结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

分布式馈线自动化具备就地快速处理故障的特点，是实现智能配电网的重要技术手段之一；智能分布式馈线自动化是国网“配电自动化技术导则”规定的就地型馈线自动化方式之一，智能分布式配电终端是智能分布式馈线自动化的重要组成装置，其独立于主站与子站，具有分布式、自治式的优点。

与主站集中式相比较，分布式馈线自动化更加快速、可靠，分布式馈线自动化可视为一种区域保护，也可视为变电站10kv出线保护的一种延伸，主要应用于10kv配电线路分段开关为负荷开关的线路上。当发生故障时，系统应能在配电线路故障发生的同时，根据预设条件实现快速故障定位；在变电站出口断路器跳闸切除故障后，快速的进行故障隔离，并恢复非故障区域供电。智能分布式馈线自动化处理的过程如图1所示。

以一条典型的双电源手拉手线路所包含的配电站自动化设备作为目标对象，该线路由2个变电站(配置保护的大型配电站，有些地方称为开关站)、若干台配电终端(不配置保护的配电站或环网站)串接组成。如图2所示，电源点两个开关站已配备配电自动化及保护装置，具备保护、遥测、遥信、遥控功能，配电站安装配电自动化终端设备。

本发明涉及一种配电终端全覆盖区域分布式自愈系统，该系统在多个开关出线保护装置处设置多个fa成套装置，本发明的fa成套装置的个数与所要连接进行通信的开关出线保护装置的个数相同，多个fa成套装置可放置在一个5u的19英寸箱体内。优选地，fa成套装置的数量不超过6个，可节省空间，方便携带、安装。

针对上述技术原则和应用的典型双电源手拉手线路网架拓扑结构，如图3所示，该系统包括配电主站服务器、第一开关出线保护装置、第二开关出线保护装置、第一fa成套装置、第二fa成套装置以及多个配电终端。

配电主站服务器分别与第一开关出线保护装置、第二开关出线保护装置无线连接。第一开关出线保护装置连接第一fa成套装置，第二开关出线保护装置连接第二fa成套装置。各fa成套装置与配电主站服务器光纤或无线连接。第一fa成套装置、第二fa成套装置分别采用对等式的光纤通信网络与多个配电终端互相通信。各fa成套装置一方面通过网络的方式与常规配电终端通信交换数据，获取环网柜开关位置、电流、电压及过流等数据；一方面通过网络或串口的方式与相应的出线保护装置通信交换数据，获取变电站出线开关位置、电流、电压及保护动作的数据；同时与对端电源侧的fa成套装置采用通过光纤通信网络通信，获取对端保护装置的变电站出线开关位置、电流、电压及保护动作的数据。

配电主站服务器采用iec104规约分别与第一fa成套装置、第二fa成套装置通信。各开关出线保护装置通过iec103规约或iec104规约与相应的fa成套装置通信，各fa成套装置通过iec103规约或iec104规约通信配电终端。

每一个fa成套装置包括fa控制器和指示面板，fa控制器包括电源板和控制主板，电源板与控制主板通过can总线连接。指示面板设于5u的19英寸箱体正面，指示面板与控制主板连接。电源板与控制主板、指示面板分别连接。

电源板包括直流电源模块组、8路遥信输入接口以及4路继电器输出接口，8路遥信输入接口和4路继电器输出接口可以直接连接一次开关设备的遥测和遥控接口，用于通过硬节点信号控制开关分合闸动作。直流电源模块组采用lhe15-20b05电源模块。

控制主板包括主控制芯片模组、4个rs485串行接口和2个网络接口。各个接口分别与主控制芯片模组连接。4个rs485串行接口和2个网络接口从5u的19英寸箱体的背部凸出设置。控制主板的网络接口连接其所属的fa成套装置对应的开关出线保护装置的网络口，或控制主板的rs485串行接口连接其所属的fa成套装置对应的开关出线保护装置的rs485串行接口，控制主板通过iec104规约，将主控制芯片模组对获取的信息数据判断后的结果上报配电主站服务器。

指示面板上设有多个指示灯，包括线路开关状态指示灯、报警闪烁指示灯，各指示灯分别连接控制主板。

本发明的工作原理为：

在每个变电站开关出线的位置增加fa成套装置，与现有的配电终端及开关出线保护装置进行通信。馈线线路发生故障后，fa成套装置采用对等式的光纤通信网络与配电终端互相通信，收集与其连接的开关出线保护装置和线路上常规配电终端的信息，综合比较后确定出发生故障的区段，根据fa成套装置中预先配置的就地型馈线自动化功能逻辑，跳开故障区段两端的一次开关设备，如断路器或负荷开关，完成故障隔离动作，并且恢复非故障区间供电，然后将结果上报配电主站服务器，这样fa成套装置在投入运行的情况就可以快速实现本线路的就地自愈的全部功能。fa成套装置一方面通过网络的方式与常规配电终端通信交换数据，一方面通过网络或串口的方式与开关出线保护装置通信交换数据，同时与对端电源侧的fa成套装置通信，收集本线路全部遥测、遥信、及装置本身的运行状态等信息，并将整条线路的开关位置信号及告警信息通过指示灯展示出来。

本发明设计了一种fa成套装置，并将该装置连接对应的开关出线保护装置以及多个配电终端，并连接一次开关设备，一个fa成套装置可收集多个配电终端的采集数据，利用最低的成本最快的速度在配电自动化覆盖区域实现智能分布式馈线自动化的升级改造，能够实时监控各配电终端运行状况，减少主站管理配电终端的数量，大大降低了成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。