一种感知控制终端及分布式能源配电网的监测点布置方法与流程

1.本发明涉及电力系统测控保护技术领域，尤其涉及一种感知控制终端及分布式能源配电网的监测点布置方法。


背景技术：

2.随着大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入配电网，配电网的运行状态变得更加复杂，噪声更趋严重，潮流变化更加频繁，导致配电网安全可靠运行受到很大威胁。为实现配电网的安全可靠运行，需要采用态势感知终端对配电网的状态进行全面监测。
3.现有的感知控制终端采用多cpu架构，并采用fpga进行同步采样，存在成本高及体积大的缺陷。而配电网安装环境较主网差别较大，在安装位置上，主网是安装在变电站标准屏柜中，而配电网可能安装在配电房的开关柜和壁挂式机柜甚至杆塔上，因此体积大的感知控制终端并不适应于运用在配电网中。上述缺陷导致现有感知控制终端在配电网应用场景的适用性较差。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种感知控制终端及分布式能源配电网的监测点布置方法，解决了现有感知控制终端成本高及体积大的技术问题。
5.本发明第一方面提供一种感知控制终端，包括通信模块、多核cpu模块、外部接口模块、故障行波检测模块、模/数转换模块、互感模块和电源模块；
6.所述故障行波检测模块，其输出端连接所述外部接口模块，输入端连接第一航空插头，用于检测安装点处的故障行波；
7.所述互感模块，其输出端通过所述模/数转换模块与所述外部接口模块连接，输入端连接第二航空插头，用于测量电压、电流及保护电流；
8.所述多核cpu模块，与所述外部接口模块及通信模块连接，用于根据定时中断控制所述模/数转换模块进行同步采样，并进行数据的传输及处理；
9.所述电源模块，用于为所述通信模块、多核cpu模块、外部接口模块、故障行波检测模块、模/数转换模块及互感模块供电。
10.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述多核cpu模块包括通信连接的dsp核心和arm核心；
11.所述dsp核心连接所述外部接口模块，所述arm核心连接所述通信模块。
12.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述通信模块包括光纤通信单元、无线通信单元和通信控制单元；
13.所述光纤通信单元通过第三航空插头与第一通信接口连接，用于和与所述第一通信接口连接的设备进行有线通信；
14.所述通信控制单元通过第四航空插头与第二通信接口连接，用于向与所述第二通信接口连接的设备发送控制信号。
15.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一通信接口包括rj45接口和光纤接口；所述第二通信接口包括r485接口、rs232接口和rj45接口。
16.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，还包括数据加密模块；
17.所述数据加密模块的输入端连接所述光纤通信单元及所述无线通信单元，所述数据加密模块的输出端连接所述arm核心。
18.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，还包括gps模块；
19.所述gps模块连接所述arm核心，用于输出等间隔同步采样脉冲信号；
20.所述arm核心具体用于接收所述等间隔同步采样脉冲信号，并根据所述间隔同步采样脉冲信号修正所述定时中断的时间偏差，根据修正后的定时中断发出a/d同步采样信号；
21.所述模/数转换模块具体用于根据所述a/d同步采样信号对所述互感模块的数据进行采用并处理得到数字量数据；
22.所述dsp核心具体用于对由所述模/数转换模块传送的数字量数据进行相量计算。
23.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述电源模块为双电源供电模式，为交流或直流电源。
24.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述电源模块的输入端连接第五航空插头。
25.本发明第二方面提供一种分布式能源配电网的监测点布置方法，所述方法包括：
26.确定分布式能源配电网的各节点对应的接入容量，所述节点包括分布式能源并网点、柔性负荷并网点、储能并网点以及公共连接点；
27.将接入容量大于预置的容量阈值的节点作为一级监测点，在所述一级监测点处安装如上任一项能够实现的方式所述的感知控制终端。
28.根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：
29.将接入容量不大于预置的容量阈值的节点作为二级监测点，在所述二级监测点处安装配电网用传感器。
30.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
31.本发明的感知控制终端包括通信模块、多核cpu模块、外部接口模块、故障行波检测模块、模/数转换模块、互感模块和电源模块；本发明的感知终端采用单cpu的硬件架构，由多核cpu模块根据定时中断实现同步采样、数据传输及处理，简化了硬件电路设计，能够有效降低成本，且故障行波检测模块和互感模块均采用航空插头进行接口连接，能够有效节省空间，降低终端体积，从而可以广泛适应于配电网的各种应用场景。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1为本发明一个可选实施例提供的一种感知控制终端的结构原理图；
34.图2为本发明实施例提供的一种分布式能源配电网的监测点布置方法的流程图。
35.附图说明：
36.1-通信模块；2-多核cpu模块；3-外部接口模块；4-故障行波检测模块；5-模/数转换模块；6-互感模块；7-电源模块；8-数据加密模块；9-gps模块；11-光纤通信单元；12-无线通信单元；13-通信控制单元；21-dsp核心；22-arm核心；a-第一航空插头；b-第二航空插头；c-第三航空插头；d-第四航空插头；e-第五航空插头。
具体实施方式
37.本发明实施例提供了一种感知控制终端及分布式能源配电网的监测点布置方法，用于解决现有感知控制终端成本高及体积大的技术问题。
38.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种感知控制终端的结构原理图。
40.本发明实施例提供的一种感知控制终端，包括通信模块1、多核cpu模块2、外部接口模块3、故障行波检测模块4、模/数转换模块5、互感模块6和电源模块7；
41.所述故障行波检测模块4，其输出端连接所述外部接口模块3，输入端连接第一航空插头a，用于检测安装点处的故障行波；
42.所述互感模块6，其输出端通过所述模/数转换模块5与所述外部接口模块3连接，输入端连接第二航空插头b，用于测量电压、电流及保护电流；
43.所述多核cpu模块2，与所述外部接口模块3及通信模块1连接，用于根据定时中断控制所述模/数转换模块5进行同步采样，并进行数据的传输及处理；
44.所述电源模块7，用于为所述通信模块1、多核cpu模块2、外部接口模块3、故障行波检测模块4、模/数转换模块5及互感模块6供电。
45.其中，该互感模块6可以采用测量级电流互感器进行电流采集，以及采用保护级电流互感器实现保护电流的采集，使得本发明实施例的感知控制终端可以兼顾测量和保护功能。电流互感器的额定电压支持100v或者380v，以使得感知控制终端的电压信号可以取自二次额定电压100v的pt(电压互感器)，也可以直接取自380v低压侧。
46.在一种能够实现的方式中，所述多核cpu模块2包括通信连接的dsp核心21和arm核心22；
47.所述dsp核心21连接所述外部接口模块3，所述arm核心22连接所述通信模块1。
48.本发明实施例中，多核cpu模块2选取dsp加arm的架构，在dsp核心21侧进行ad采样和同步相量计算等实时性要求高的任务，而在arm核心22侧进行数据通信等对实时性要求相对较低的任务。基于dsp加arm的架构可以满足同步相量测量装置的要求，增加执行元件即可融合保护测控等装置功能，且成本较传统态势感知控制终端低。从而，本发明实施例的感知控制终端不仅可以应用于主网，同时可以应用于配电网中，具有低成本、宽应用的优点。
49.在一种能够实现的方式中，所述通信模块1包括光纤通信单元11、无线通信单元12
和通信控制单元13；
50.所述光纤通信单元11通过第三航空插头c与第一通信接口连接，用于和与所述第一通信接口连接的设备进行有线通信；
51.所述通信控制单元13通过第四航空插头d与第二通信接口连接，用于向与所述第二通信接口连接的设备发送控制信号。
52.在一种能够实现的方式中，所述第一通信接口包括rj45接口和光纤接口；所述第二通信接口包括r485接口、rs232接口和rj45接口。
53.通过通信控制单元13的设置，可以实现感知控制终端对其他设备的控制。
54.通过本发明上述实施例的设置，使得感知控制终端在通信方式上不仅支持无线通信方式，还支持光纤通信方式。具体应用时，在变电站和有条件的配电房可以采用有线通信，而在杆塔或者无条件的配电房可以采用无线通信。
55.在一种能够实现的方式中，还包括数据加密模块8；
56.所述数据加密模块8的输入端连接所述光纤通信单元11及所述无线通信单元12，所述数据加密模块8的输出端连接所述arm核心22。
57.其中，可以使用现有的加密芯片实现所述数据加密模块8的数据加密功能。该加密芯片可以对感知控制终端的通信数据进行认证加解密，与感知控制终端连接的主站可以通过相对应的操作，实现双向认证，以确保数据传输的机密性和完整性。本发明实施例对具体的加密算法不进行限定。
58.在一种能够实现的方式中，还包括gps模块9；
59.所述gps模块9连接所述arm核心22，用于输出等间隔同步采样脉冲信号；
60.所述arm核心22具体用于接收所述等间隔同步采样脉冲信号，并根据所述间隔同步采样脉冲信号修正所述定时中断的时间偏差，根据修正后的定时中断发出a/d同步采样信号；
61.所述模/数转换模块5具体用于根据所述a/d同步采样信号对所述互感模块6的数据进行采用并处理得到数字量数据；
62.所述dsp核心21具体用于对由所述模/数转换模块5传送的数字量数据进行相量计算。
63.其中，arm核心22根据所述间隔同步采样脉冲信号修正所述定时中断的时间偏差时，具体执行：
64.假设在工频为50赫兹的电力系统中，每周波采样点数为n，cpu每秒的定时器值为m，则等间隔采样时间的理论值t为：
[0065][0066]
记录前一次间隔同步采样脉冲信号到来时刻的定时器值，设为t
x
，并记录本次间隔同步采样脉冲信号到来时刻的定时器值，设为ty，则下一秒的等间隔采样时间的校正值t
′
为：
[0067][0068]
比较校正值t
′
与理论值t的差值，与预设的阈值比较，如果小于预设阈值则采用校
正值t
′
对定时器进行校正；如果大于预设阈值，则认为gps信号错误，依然使用理论值t。并记录本次的偏差，在连续10次偏差均超过阈值，且偏差值恒定，此时判定定时器误差较大，采用校正值t
′
。
[0069]
本发明实施例，能够确保感知控制终端进行同步采样，在gps模块9的间隔同步采样脉冲信号丢失或短时错误时，仍有较高的精度。
[0070]
在一种能够实现的方式中，所述电源模块7为双电源供电模式，为交流或直流电源。具体地，电源模块7支持交直流110/220v，可应用于变电站有直流屏的情况，同时支持直流24/48v，对应的备用电池可以安装于配电房及杆塔上。
[0071]
在一种能够实现的方式中，所述电源模块7的输入端连接第五航空插头e。
[0072]
本发明上述实施例中，各模块的端子皆采用航空插头，可以节省空间，使得感知控制终端更小型化。
[0073]
本发明还提供了一种分布式能源配电网的监测点布置方法。
[0074]
请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种分布式能源配电网的监测点布置方法的流程图。
[0075]
本发明提供的一种分布式能源配电网的监测点布置方法，包括：
[0076]
步骤s1，确定分布式能源配电网的各节点对应的接入容量，所述节点包括分布式能源并网点、柔性负荷并网点、储能并网点以及公共连接点；
[0077]
步骤s2，将接入容量大于预置的容量阈值的节点作为一级监测点，在所述一级监测点处安装如上任一项实施例所述的感知控制终端。
[0078]
本发明实施例，在节点对应接入容量满足要求的监测点上布置上述实施例所述的感知控制终端，能够实现资源的有效利用。
[0079]
在一种能够实现的方式中，所述方法还包括：
[0080]
将接入容量不大于预置的容量阈值的节点作为二级监测点，在所述二级监测点处安装配电网用传感器。
[0081]
考虑到接入容量较小的用户侧对电网的影响较小，本发明实施例对此节点采用精度及响应性能较差的配电网用传感器，能够避免监测资源的浪费。
[0082]
在一种能够实现的方式中，所述方法还包括：
[0083]
根据接入容量的大小以及节点的重要程度，在所述一级监测点处安装相应数量的所述感知控制终端。
[0084]
例如，当接入容量很大且节点很重要时，可以采用多个感知控制终端进行联合监测，以提高监测的可靠性。
[0085]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。