一种基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种智能柱上断路器综合保护装置，特别是一种基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置。

背景技术：

电力系统的中低压变电站中，在常规的有人值班变电站中，人工操作断路器，当出现上述故障时，可由控制开关kk或及时断开该路控制电源，人工切断操作电流。因此，烧毁分合闸线圈的故障较少。即使目前已大量采用的弹簧储能操作机构的断路器，特别在调试、检修中也多次发生在机械闭锁状态下错误进行电动操作而烧线圈的事。

目前,各电力系统都在大力发展无人值班或综合自动化的变电站。其控制方式与常规的人工经就地kk开关操作截然不同。遥控或保护装置的执行继电器,其触点遮断直流有感电流的能力是极其有限的。在无人值班情况下,若不能及时切断操作电源,即会造成烧毁分闸线圈、合闸接触器或合闸线圈等故障。更为严重的是,还会烧毁跳闸或合闸保持继电器,甚至烧毁遥控或保护装置的印刷线路，给安全运行带来严重隐患。而且现有断路器保护设备大多采用有线或zigbee技术进行实时数据监控，布线繁琐且zigbee技术传输距离有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置。该装置是专为智能化电网需求而创新设计的一种融计量、保护、测量、控制、通讯功能为一体综合保护装置，它完全符合智能化电站要求的控制网络化、功能一体化、信息互动化的特征要求。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置，包括mcu主控制模块和通过通讯模块连接的自组网通讯模块；

所述mcu主控制模块分别连接数据加密模块、断路器控制模块、液晶显示模块和三相数字监控控制模块；

所述自组网通讯模块包括lora自组网通讯模块和ipv6自组网通讯模块；lora自组网通讯模块通过自组网网络集中控制器连接至lora自组网终端。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案。

优选的，所述三相数字监测控制模块包括三相参数测量和电能计量单元、保护单元、控制单元、事件记录单元和通讯单元。

优选的，所述lora自组网通讯模块包括主机，与主机连接的lora集中控制器，lora集中控制器连接若干个lora终端模块。

优选的，所述lora集中控制器包括与主机连接的人机交互接口、人机交互接口依次连接数据应用服务模块、lora网络管理服务模块和lora网关节点。

优选的，所述ipv6自组网通讯模块包括自组网控制模块、自组网终端模块、柱状路由器和通讯管理器。

优选的，所述通讯管理器分别连接上位机和柱状路由器，柱状路由器通信连接自组网终端模块，自组网终端模块连接自组网控制模块。

本实用新型是专为智能化电网需求而设计的一种安全、有效、快速的自组网通讯的断路器保护设备，其融保护、测量、控制、通讯功能为一体，大大减少了用户现场的安装和调试工作量。避免了烧毁分闸线圈、合闸接触器或合闸线圈的现象。并且采用两种先进的自组网通讯技术即ipv6自组网通讯和lora自组网通讯技术，即插即用的联网方式，标准通讯规约，大大提高了系统的兼容性及可靠性。本实用新型广泛适用于电力、水利、石油、化工等行业35kv及以下电压等级系统，作为柱上断路器等相关电气设备的主保护或后备保护，该装置体积小、功耗低、外接线简单、便于现场安装。

附图说明

图1是本实用新型基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置系统框图；

图2是lora自组网通讯系统框图；

图3是ipv6自组网通讯系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型的基于自组网带计量模组的漏电断路器保护装置，包括mcu主控制模块和通过通讯模块连接的自组网通讯模块。

mcu主控制模块分别连接数据加密模块、断路器控制模块、液晶显示模块和三相数字监控控制模块；自组网通讯模块包括lora自组网通讯模块和ipv6自组网通讯模块；lora自组网通讯模块通过自组网网络集中控制器连接至lora自组网终端。其中，三相数字监测控制模块包括三相参数测量和电能计量单元、保护单元、控制单元、事件记录单元和通讯单元。

其中，数据加密模块主要完成数据加密和权限管理。数据加密模块采用先进的数据加密芯片实现终端采集数据的加密和用户权限管理，在用户端与后台服务器中的链路动态协商密钥进行通道层的加解密，并根据业务需要，应使用安全芯片中的业务密钥进行必要的加解密；mcu主控制模块与采集终端进行数据传输时，应通过安全芯片中的业务密钥，实现对重要业务数据的加解密功能。用户端通过安全芯片对口令信息、隐私数据和重要业务数据等敏感信息在本地存储时进行加密保护，并做好访问权限控制。

断路器控制模块用于断路器分合闸、远方/就地、储能、触头温度监测。液晶显示模块采用3.5寸中文液晶触摸显示器，友好的人机界面，全汉化菜单式操作，用户操作更方便。

断路器控制模块可通过app或是web端平台进行远程分合闸操作。

三相参数测量和计量单元可实时监测一回线路或设备的三相全电量包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、有功电能、无功电能、不平衡度和谐波。保护单元主要可实现一组越限报警功能，参数可选择电流、电压、频率、总功率、功率因数、不平衡、谐波总畸变等，根据设置的上限或下限报警值，驱动可配置的do实现越限报警功能。也能实现复合电压闭锁(方向)电流速断保护、复合电压闭锁(方向)限时电流速断保护、复合电压闭锁(方向)定时限过电流保护、反时限过电流(一般、非常、极端)保护、零序过流告警和跳闸(小接地系统)、低电压保护、过电压保护、零序过电压保护、合闸后加速保护和过负荷保护等。

控制单元功能主要实现开关量动作控制、远方定值修改和远方保护投/退的功能；事件记录单元也就是数据信息储存单元包括对保护事件、告警事件、遥信变位事件、操作记录事件、以及事故变位次数的统计和存储。

如图2所示，lora自组网通讯模块的网络搭建实施具体过程如下：

lora自组网通讯模块包括与主机连接的lora集中控制器，lora集中控制器连接若干个lora终端模块。lora集中控制器包括与主机连接的人机交互接口、人机交互接口依次连接数据应用服务模块、lora网络管理服务模块和lora网关节点。

lora网关模块与lora终端模块采用星型网络结构无线连接，从lora终端模块接收用户数据；lora网络管理服务器模块提供ui界面，对网关模块进行配置，以及对lora终端模块进行连接性管理、鉴权管理、分组管理，具体如何进行连接性管理、鉴权管理、分组管理、完整性检验、网关配置，可以采用通信领域中通用的方法进行，例如，通过密码比对进行鉴权，根据鉴权是否通过来决定是否允许终端节点进行连接，通过终端节点的位置或应用特性对终端节点进行分组管理，通过发送报文的crc校验进行完整性检验等。数据应用服务器模块对主机提供数据推送服务和消息订阅发布服务。

lora终端模块与lora终端模块之间通过射频芯片组网，lora模块与网关节点通过射频芯片组网。

如图3所示，ipv6自组网通讯模块据图实施过程如下：

ipv6自组网通讯模块包括自组网控制模块、自组网终端模块、柱状路由器和通讯管理器。

通讯管理器分别连接上位机和柱状路由器，柱状路由器通信连接自组网终端模块，自组网终端模块连接自组网控制模块。

整个网络通过柱状路由器实现ipv6网络搭建、认证、注册，ip地址分配和路由查找判断，柱状路由器所采用的ipv6网络，它使用组播监听发现协议multicastlistenerdiscoveryforipv6(简称mld)，使ipv6路由器采用mld来发现与其直连的ipv6组播监听者的出现，并进行组成员关系的收集和维护，将收集的信息提供给ipv6路由器，使组播包传送到存在ipv6监听者的所有链路上，使用tcp的2351端口发送和接收路由信息。组播地址：使用ff02:10作为链路本地范围内的ripng路由器组播地址。路由前缀：使用128比特的ipv6地址作为路由前缀。下一跳地址：使用128比特的ipv6地址。

进一步地，ipv6自组网通讯模块和lora自组网通讯模块，都可任意连接终端数据采集设备，如本短路器保护设备的三相数据采集模块、环境温湿度采集模块、数字电表采集模块等等，用户可根据自己的需要连接适合的设备，实现了即插即用，方便快捷的组网。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。