馬穎+朱新剛+王瑩+成金海

摘 要：配電智能終端是智能配電網(wǎng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵。文章針對(duì)集中式智能終端在處理時(shí)間、資源需求方面的缺點(diǎn)和傳統(tǒng)分布式智能終端相鄰保護(hù)配合困難的問題，利用最新電子通信技術(shù)的發(fā)展成果，進(jìn)行智能控制終端數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制和自適應(yīng)、自組織、自管理方案的研究，采用分布式智能控制方式，開發(fā)設(shè)計(jì)了多通道分布式智能配電網(wǎng)終端，從而實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)保護(hù)的快速性和選擇性的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；智能終端；多通道；分布式

中圖法分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）04-0066-03

0 引 言

配電智能終端是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、管理、系統(tǒng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的信息采集、處理和管理控制終端，是供電企業(yè)管理用戶用電情況，提高需求側(cè)管水平的新一代配電智能終端[1]。按照控制方式的不同，可以分為集中式和分布式兩種控制方式[2]。集中式智能控制方式是依據(jù)主站（或子站）的SCADA系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)已發(fā)生的故障予以處理?，F(xiàn)場(chǎng)的FTU將故障信息通過一定的通道送到控制中心（主站或子站），控制中心根據(jù)開關(guān)狀態(tài)、故障檢測(cè)信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯袛喙收蠀^(qū)段，下發(fā)遙控命令、跳開故障區(qū)域兩側(cè)的開關(guān)、重合變電站出線開關(guān)和閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)、恢復(fù)非故障線路的供電。此方式控制準(zhǔn)確，適合各種復(fù)雜系統(tǒng)，但它需要有可靠的通信通道和控制中心的計(jì)算機(jī)軟件、硬件系統(tǒng)，停電時(shí)間通常為分鐘級(jí)[3]。隨著智能饋線終端單元逐漸廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)。這種智能終端單元根據(jù)預(yù)設(shè)在其微處理機(jī)上的程序，完成饋線自動(dòng)化功能，故障處理中或完成后才將報(bào)警及開關(guān)狀態(tài)通過SCADA系統(tǒng)上報(bào)控制中心，這種方式稱為分布式智能控制方式[4]。傳統(tǒng)的分布式智能控制方式可分為用重合器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和用分段器實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，用分段器實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方式有電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型[5]。分布智能式控制方式不依賴控制中心和通信系統(tǒng)，故障處理和恢復(fù)供電的速度有顯著提高，時(shí)間可以提高到秒級(jí)。但它不適合處理較為復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)智能終端也有較高的要求。在傳統(tǒng)的分布式智能控制方式中，大多數(shù)的重合器和分段器只是根據(jù)線路電壓或電流狀態(tài)之一作為故障判別的判據(jù)，而我們研究的新型分布式智能控制方式則利用了電壓和電流兩個(gè)信號(hào)作為故障段的判據(jù)，故又稱為U-I-T（電壓-電流-時(shí)間）型智能配電終端。

1 智能配電終端

1.1 設(shè)計(jì)原理

傳統(tǒng)配電系統(tǒng)電流保護(hù)的實(shí)質(zhì)是一個(gè)獨(dú)立的單元保護(hù)，它只檢測(cè)流過自身的電流而決定保護(hù)的動(dòng)作和延時(shí)動(dòng)作，而不關(guān)心相鄰開關(guān)的保護(hù)動(dòng)作情況。這是造成相鄰保護(hù)相互配合困難的主要原因。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使借助于網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)成為可能。此時(shí)，不同地點(diǎn)的模擬量在當(dāng)?shù)貦z測(cè)完成，只是將檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)信息、保護(hù)判別結(jié)果的狀態(tài)信息、開關(guān)狀態(tài)信息等通過網(wǎng)絡(luò)由不同保護(hù)進(jìn)行共享，以達(dá)到不同地點(diǎn)保護(hù)之間協(xié)調(diào)和配合，真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)的快速性和選擇性的統(tǒng)一。

根據(jù)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采用分布式智能控制方式，充分發(fā)揮分布式智能的實(shí)時(shí)性和可靠性，盡快完成故障隔離，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，減少停電時(shí)間和范圍。并且，在具備了配電SCADA的條件下，調(diào)度員可以監(jiān)視和控制故障的處理過程。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)或主站系統(tǒng)發(fā)生故障而不能正常運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)影響到分布式智能控制系統(tǒng)及時(shí)完成故障處理和非故障段恢復(fù)供電的功能。分布式智能終端不依賴主站，在沒有通道的情況下就地實(shí)現(xiàn)智能控制式的饋線自動(dòng)化，完成相間短路故障的定位、隔離及非故障區(qū)域的供電恢復(fù)；在具有通道的情況下自動(dòng)升級(jí)為協(xié)作模式，通過智能終端之間的相互通信完成故障的定位、隔離及轉(zhuǎn)供，能夠有效提高故障處理的快速性和準(zhǔn)確性；在架空線路中，智能終端能夠與自組網(wǎng)故障指示器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障分支和故障點(diǎn)的精確定位。

對(duì)于智能配電網(wǎng)中的保護(hù)裝置，主要是基于系統(tǒng)故障時(shí)的局部信息快速、準(zhǔn)確地切除故障元件。同時(shí)對(duì)于不斷變化的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保護(hù)裝置應(yīng)具有自整定與自適應(yīng)能力，多個(gè)保護(hù)裝置之間也存在保護(hù)的再協(xié)調(diào)問題。因此在智能配電系統(tǒng)中，保護(hù)裝置通過局部網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)相聯(lián)保護(hù)裝置之間的系統(tǒng)故障信息共享、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒐蚕?，從而快速?shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障的的判斷，結(jié)合配電線路上的開關(guān)類型（負(fù)荷開關(guān)或斷路器），可以使離故障區(qū)域兩側(cè)或多側(cè)斷路器快速動(dòng)作而切斷故障；而基于更大區(qū)域系統(tǒng)信息的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)控制策略對(duì)時(shí)間的要求將低于保護(hù)的要求，處于第二層次?；诰植啃畔⒌谋Ｗo(hù)裝置保護(hù)控制與基于全局信息的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)控制可以設(shè)備將統(tǒng)一為一個(gè)整體的功能模塊，前者動(dòng)作速度快所需信息較少在較低的層面上執(zhí)行，而后者則需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的綜合計(jì)算與智能分析，反映動(dòng)作較慢但在較高的層面上執(zhí)行，二者通過不同的優(yōu)先級(jí)與控制邏輯一體化的控制策略加以組合從而實(shí)現(xiàn)自愈控制的各種功能需求?？梢源蠓葴p小故障后的故障點(diǎn)排查時(shí)間，從而減少故障區(qū)域的停電檢修時(shí)間，提高供電可靠性。

1.2 技術(shù)方案

本方案硬件上使用32位的工業(yè)級(jí)通訊處理器芯片作為通訊主控制器，使用32位高速數(shù)字信號(hào)處理器作為數(shù)據(jù)采樣單元主控制器。通訊單元單機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置10路串口、2路以太網(wǎng)絡(luò)口。使用總線擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件可堆疊，最大可以擴(kuò)展到40路串口、16路以太網(wǎng)口。單機(jī)支持1 GB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，可擴(kuò)展至4 GB字節(jié)，滿足智能配電網(wǎng)監(jiān)視控制對(duì)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。針對(duì)低端應(yīng)用場(chǎng)合，通訊單元可以縮減為4路串口、1路網(wǎng)口從而提高產(chǎn)品性價(jià)比。高速數(shù)據(jù)采集單元使用32位數(shù)字信號(hào)處理器，支持精度為16位、速度為6.4 Kb/s的AD采樣。單機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置4路交流電流模擬量，6路交流電壓模擬量，兩路直流模擬量采集。模擬量采集路數(shù)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合可擴(kuò)展或縮減。滿足最嚴(yán)酷等級(jí)4級(jí)電磁兼容實(shí)驗(yàn)要求。

本方案的平臺(tái)軟件架構(gòu)使用工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，支持DNP3.0協(xié)議，以及國(guó)家制定的關(guān)于智能配電網(wǎng)相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)（IEC870-5-101、IEC870-5-102、IEC870-5-103、IEC870-5-104、DLT645、QGDW125等）。使用多任務(wù)軟件架構(gòu)，分層設(shè)計(jì)。應(yīng)用軟件可以適用于多種不同的硬件，方便實(shí)現(xiàn)硬件升級(jí)后的軟件繼承。不同應(yīng)用場(chǎng)合的內(nèi)核軟件相同，通過開發(fā)上層的應(yīng)用軟件，分別滿足不同的需求。為實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的綜合監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)，終端軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，故障錄波數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，功率負(fù)荷曲線統(tǒng)計(jì)，電能質(zhì)量分析與統(tǒng)計(jì)（電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電壓諧波、電流諧波、間歇波等）。終端應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能、遠(yuǎn)動(dòng)控制、無(wú)功補(bǔ)償控制、功率控制等功能。智能配電終端具備分布式智能功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自愈控制。

本方案具有系統(tǒng)可維護(hù)性。對(duì)于長(zhǎng)期在戶外環(huán)境運(yùn)行的智能終端設(shè)備，必須具備遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)程序的能力。智能裝置本身具備自診斷、自維護(hù)功能，可以定期上報(bào)裝置本身的運(yùn)行工況，在硬件設(shè)備故障時(shí)可以向遠(yuǎn)方發(fā)送診斷信息。這樣可大幅度降低產(chǎn)品的維護(hù)成本，提高產(chǎn)品的實(shí)用性。智能終端與遠(yuǎn)程維護(hù)軟件通訊，支持使用web瀏覽器方式，允許特定用戶在有網(wǎng)絡(luò)連接的地方直接訪問智能終端，這將大幅提高網(wǎng)絡(luò)可視性。在硬件上，設(shè)計(jì)為模塊化通用結(jié)構(gòu)，方便未來的故障維修與產(chǎn)品升級(jí)。

智能配電終端側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)，電網(wǎng)的自愈控制。包括交流模擬量采集模塊、遙信采集模塊、本地顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)算法模塊、開關(guān)量輸出模塊。支持SOE記錄，故障前中后波形錄制?？梢酝ㄟ^信息管理單元與主站或其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，支持多通訊協(xié)議、支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，多串口。各個(gè)通訊接口與通訊協(xié)議可配置。各個(gè)電壓電流模擬量采集單元可以使用軟件配置的方法，進(jìn)行電能量、功率、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

終端設(shè)備能廣泛應(yīng)用于戶內(nèi)戶外的配電室、開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、柱上開關(guān)、架空線路等應(yīng)用場(chǎng)合，因此終端應(yīng)充分考慮箱體結(jié)構(gòu)、密封、外形尺寸、固定方式、通訊條件、工作電源提供方式等因素。

智能終端通訊協(xié)議做到標(biāo)準(zhǔn)化，具備良好的接入性和可擴(kuò)展性，規(guī)約設(shè)計(jì)和選擇上應(yīng)具有一定的前瞻性；同時(shí)也要充分考慮新老設(shè)備的兼容性。因此，智能終端必須支持基于串口通訊的IEC570-5-101規(guī)約及其適用于與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；同時(shí)要支持基于TCP/IP協(xié)議的IEC570-5-104規(guī)約及與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；而通信協(xié)議可根據(jù)需要靈活配置，并可實(shí)現(xiàn)未來對(duì)其他通信方式的擴(kuò)展、兼容。

配電SCADA和配電GIS是一體化設(shè)計(jì)，即做到了數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一體化、功能分布一體化和界面一體化。圖1所示是系統(tǒng)終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)的關(guān)系圖。

1.3 基本功能

本系統(tǒng)是基于嵌入式系統(tǒng)的智能終端平臺(tái)，具備“四遙”功能，同時(shí)具備過流保護(hù)功能和數(shù)據(jù)處理功能，并具備大容量存儲(chǔ)和通訊管理功能（支持多協(xié)議），還能支持多通訊方式，此外，還具備電源管理功能（電池免維護(hù)）和自診斷、自恢復(fù)功能以及維護(hù)和調(diào)試功能。

圖1 終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)關(guān)系圖

此外，智能終端還具備就地分布式的邏輯功能，可通過電氣配合實(shí)現(xiàn)故障查找、故障隔離、非故障區(qū)段自動(dòng)轉(zhuǎn)移供電的饋線自愈功能。通過電壓-電流-時(shí)限的原理與變電站保護(hù)相配合，不依賴通信及主站即可識(shí)別饋線發(fā)生的故障，并能閉鎖故障區(qū)段，使非故障區(qū)段快速恢復(fù)供電，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的隔離和非故障區(qū)段的轉(zhuǎn)移供電，可靠性更高。圖2所示是其智能配電終端裝置實(shí)物圖。

圖2 智能配電終端裝置

2 技術(shù)指標(biāo)

智能終端經(jīng)過在有關(guān)示范工程中的應(yīng)用，其主要指標(biāo)，包括環(huán)境條件、電源、遙測(cè)、遙信、遙控、故障電流、過流保護(hù)、邏輯功能、通訊接口、裝置功耗、絕緣性能等百余個(gè)參數(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中主要指標(biāo)如下：

2.1 遙測(cè)

（1）電壓輸入標(biāo)稱值：220 V/100 V，50 Hz；

（2）電流輸入標(biāo)稱值：1 A/5 A ；

（3）電壓、電流采樣精度：0.5級(jí)；

（4）有功精度：1級(jí)；

（5）無(wú)功精度：1級(jí)；

（6）相角采集精度：<1°；

（7）直流電壓輸入標(biāo)稱值：0～100 V，采樣精度：0.5級(jí)；

（8）直流采樣精度：0.5級(jí)；

（9） 標(biāo)稱輸入值時(shí)，每一回路的功率消耗小于0.25 VA；

（10）容量：根據(jù)需要可以擴(kuò)展到9個(gè)電壓，24個(gè)電流，9個(gè)直流。

2.2 遙信

（1）輸入方式：?jiǎn)味溯斎耄?/p>

（2）隔離：500 V DC 的光電隔離；

（3）接線方式：無(wú)源接點(diǎn)；

（4）回路電壓：24 V DC；

（5）SOE分辨率小于2 ms；

（6）軟件防抖動(dòng)時(shí)間6～60 000 ms可設(shè)；

（7）容量：至少64個(gè)遙信。

2.3 遙控

（1）輸出方式：繼電器常開接點(diǎn)輸出；

（2）觸點(diǎn)容量：直流24 V、10 A；交流220 V、10 A。

（3）分合閘脈寬整定范圍：0.1～99.9 s，整定級(jí)差0.01 s；

（4）容量：至少18個(gè)遙控量。

3 結(jié) 語(yǔ)

多通道智能終端采用分布式智能控制方式，充分發(fā)揮分布式智能的實(shí)時(shí)性和可靠性，盡快完成故障隔離，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，減少停電時(shí)間和范圍。并且，在具備了配電SCADA的條件下，調(diào)度員可以監(jiān)視和控制故障的處理過程。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)或主站系統(tǒng)發(fā)生故障而不能正常運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)影響到分布式智能控制系統(tǒng)及時(shí)的完成故障處理和非故障段恢復(fù)供電的功能。分布式智能功能在具有通道的情況下自動(dòng)升級(jí)為協(xié)作模式，通過智能終端之間的相互通信完成故障的定位、隔離及轉(zhuǎn)供，能夠有效提高故障處理的快速性和準(zhǔn)確性；在架空線路中，智能終端能夠與自組網(wǎng)故障指示器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障分支和故障點(diǎn)的精確定位。分布智能式控制方式不依賴控制中心和通信系統(tǒng)，故障處理和恢復(fù)供電的速度有顯著提高，時(shí)間提高到秒級(jí)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭楚鋒.基于ADSP-BF533的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)及其在車載智能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2006.

[2]劉兆偉.淺談負(fù)荷管理系統(tǒng)在新形勢(shì)下的應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：12-13.

[3]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[4]魯春生.電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的發(fā)展方向（二） [J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：8-9.

[5]劉兆偉，趙慶建.負(fù)荷管理系統(tǒng)中的并發(fā)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力需求側(cè)管理，2006（1）：36-38.

本方案具有系統(tǒng)可維護(hù)性。對(duì)于長(zhǎng)期在戶外環(huán)境運(yùn)行的智能終端設(shè)備，必須具備遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)程序的能力。智能裝置本身具備自診斷、自維護(hù)功能，可以定期上報(bào)裝置本身的運(yùn)行工況，在硬件設(shè)備故障時(shí)可以向遠(yuǎn)方發(fā)送診斷信息。這樣可大幅度降低產(chǎn)品的維護(hù)成本，提高產(chǎn)品的實(shí)用性。智能終端與遠(yuǎn)程維護(hù)軟件通訊，支持使用web瀏覽器方式，允許特定用戶在有網(wǎng)絡(luò)連接的地方直接訪問智能終端，這將大幅提高網(wǎng)絡(luò)可視性。在硬件上，設(shè)計(jì)為模塊化通用結(jié)構(gòu)，方便未來的故障維修與產(chǎn)品升級(jí)。

智能配電終端側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)，電網(wǎng)的自愈控制。包括交流模擬量采集模塊、遙信采集模塊、本地顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)算法模塊、開關(guān)量輸出模塊。支持SOE記錄，故障前中后波形錄制?？梢酝ㄟ^信息管理單元與主站或其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，支持多通訊協(xié)議、支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，多串口。各個(gè)通訊接口與通訊協(xié)議可配置。各個(gè)電壓電流模擬量采集單元可以使用軟件配置的方法，進(jìn)行電能量、功率、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

終端設(shè)備能廣泛應(yīng)用于戶內(nèi)戶外的配電室、開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、柱上開關(guān)、架空線路等應(yīng)用場(chǎng)合，因此終端應(yīng)充分考慮箱體結(jié)構(gòu)、密封、外形尺寸、固定方式、通訊條件、工作電源提供方式等因素。

智能終端通訊協(xié)議做到標(biāo)準(zhǔn)化，具備良好的接入性和可擴(kuò)展性，規(guī)約設(shè)計(jì)和選擇上應(yīng)具有一定的前瞻性；同時(shí)也要充分考慮新老設(shè)備的兼容性。因此，智能終端必須支持基于串口通訊的IEC570-5-101規(guī)約及其適用于與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；同時(shí)要支持基于TCP/IP協(xié)議的IEC570-5-104規(guī)約及與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；而通信協(xié)議可根據(jù)需要靈活配置，并可實(shí)現(xiàn)未來對(duì)其他通信方式的擴(kuò)展、兼容。

配電SCADA和配電GIS是一體化設(shè)計(jì)，即做到了數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一體化、功能分布一體化和界面一體化。圖1所示是系統(tǒng)終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)的關(guān)系圖。

1.3 基本功能

本系統(tǒng)是基于嵌入式系統(tǒng)的智能終端平臺(tái)，具備“四遙”功能，同時(shí)具備過流保護(hù)功能和數(shù)據(jù)處理功能，并具備大容量存儲(chǔ)和通訊管理功能（支持多協(xié)議），還能支持多通訊方式，此外，還具備電源管理功能（電池免維護(hù)）和自診斷、自恢復(fù)功能以及維護(hù)和調(diào)試功能。

圖1 終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)關(guān)系圖

此外，智能終端還具備就地分布式的邏輯功能，可通過電氣配合實(shí)現(xiàn)故障查找、故障隔離、非故障區(qū)段自動(dòng)轉(zhuǎn)移供電的饋線自愈功能。通過電壓-電流-時(shí)限的原理與變電站保護(hù)相配合，不依賴通信及主站即可識(shí)別饋線發(fā)生的故障，并能閉鎖故障區(qū)段，使非故障區(qū)段快速恢復(fù)供電，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的隔離和非故障區(qū)段的轉(zhuǎn)移供電，可靠性更高。圖2所示是其智能配電終端裝置實(shí)物圖。

圖2 智能配電終端裝置

2 技術(shù)指標(biāo)

智能終端經(jīng)過在有關(guān)示范工程中的應(yīng)用，其主要指標(biāo)，包括環(huán)境條件、電源、遙測(cè)、遙信、遙控、故障電流、過流保護(hù)、邏輯功能、通訊接口、裝置功耗、絕緣性能等百余個(gè)參數(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中主要指標(biāo)如下：

2.1 遙測(cè)

（1）電壓輸入標(biāo)稱值：220 V/100 V，50 Hz；

（2）電流輸入標(biāo)稱值：1 A/5 A ；

（3）電壓、電流采樣精度：0.5級(jí)；

（4）有功精度：1級(jí)；

（5）無(wú)功精度：1級(jí)；

（6）相角采集精度：<1°；

（7）直流電壓輸入標(biāo)稱值：0～100 V，采樣精度：0.5級(jí)；

（8）直流采樣精度：0.5級(jí)；

（9） 標(biāo)稱輸入值時(shí)，每一回路的功率消耗小于0.25 VA；

（10）容量：根據(jù)需要可以擴(kuò)展到9個(gè)電壓，24個(gè)電流，9個(gè)直流。

2.2 遙信

（1）輸入方式：?jiǎn)味溯斎耄?/p>

（2）隔離：500 V DC 的光電隔離；

（3）接線方式：無(wú)源接點(diǎn)；

（4）回路電壓：24 V DC；

（5）SOE分辨率小于2 ms；

（6）軟件防抖動(dòng)時(shí)間6～60 000 ms可設(shè)；

（7）容量：至少64個(gè)遙信。

2.3 遙控

（1）輸出方式：繼電器常開接點(diǎn)輸出；

（2）觸點(diǎn)容量：直流24 V、10 A；交流220 V、10 A。

（3）分合閘脈寬整定范圍：0.1～99.9 s，整定級(jí)差0.01 s；

（4）容量：至少18個(gè)遙控量。

3 結(jié) 語(yǔ)

多通道智能終端采用分布式智能控制方式，充分發(fā)揮分布式智能的實(shí)時(shí)性和可靠性，盡快完成故障隔離，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，減少停電時(shí)間和范圍。并且，在具備了配電SCADA的條件下，調(diào)度員可以監(jiān)視和控制故障的處理過程。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)或主站系統(tǒng)發(fā)生故障而不能正常運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)影響到分布式智能控制系統(tǒng)及時(shí)的完成故障處理和非故障段恢復(fù)供電的功能。分布式智能功能在具有通道的情況下自動(dòng)升級(jí)為協(xié)作模式，通過智能終端之間的相互通信完成故障的定位、隔離及轉(zhuǎn)供，能夠有效提高故障處理的快速性和準(zhǔn)確性；在架空線路中，智能終端能夠與自組網(wǎng)故障指示器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障分支和故障點(diǎn)的精確定位。分布智能式控制方式不依賴控制中心和通信系統(tǒng)，故障處理和恢復(fù)供電的速度有顯著提高，時(shí)間提高到秒級(jí)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭楚鋒.基于ADSP-BF533的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)及其在車載智能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2006.

[2]劉兆偉.淺談負(fù)荷管理系統(tǒng)在新形勢(shì)下的應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：12-13.

[3]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[4]魯春生.電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的發(fā)展方向（二） [J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：8-9.

[5]劉兆偉，趙慶建.負(fù)荷管理系統(tǒng)中的并發(fā)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力需求側(cè)管理，2006（1）：36-38.

本方案具有系統(tǒng)可維護(hù)性。對(duì)于長(zhǎng)期在戶外環(huán)境運(yùn)行的智能終端設(shè)備，必須具備遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)程序的能力。智能裝置本身具備自診斷、自維護(hù)功能，可以定期上報(bào)裝置本身的運(yùn)行工況，在硬件設(shè)備故障時(shí)可以向遠(yuǎn)方發(fā)送診斷信息。這樣可大幅度降低產(chǎn)品的維護(hù)成本，提高產(chǎn)品的實(shí)用性。智能終端與遠(yuǎn)程維護(hù)軟件通訊，支持使用web瀏覽器方式，允許特定用戶在有網(wǎng)絡(luò)連接的地方直接訪問智能終端，這將大幅提高網(wǎng)絡(luò)可視性。在硬件上，設(shè)計(jì)為模塊化通用結(jié)構(gòu)，方便未來的故障維修與產(chǎn)品升級(jí)。

智能配電終端側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)，電網(wǎng)的自愈控制。包括交流模擬量采集模塊、遙信采集模塊、本地顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)算法模塊、開關(guān)量輸出模塊。支持SOE記錄，故障前中后波形錄制?？梢酝ㄟ^信息管理單元與主站或其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，支持多通訊協(xié)議、支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，多串口。各個(gè)通訊接口與通訊協(xié)議可配置。各個(gè)電壓電流模擬量采集單元可以使用軟件配置的方法，進(jìn)行電能量、功率、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

終端設(shè)備能廣泛應(yīng)用于戶內(nèi)戶外的配電室、開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、柱上開關(guān)、架空線路等應(yīng)用場(chǎng)合，因此終端應(yīng)充分考慮箱體結(jié)構(gòu)、密封、外形尺寸、固定方式、通訊條件、工作電源提供方式等因素。

智能終端通訊協(xié)議做到標(biāo)準(zhǔn)化，具備良好的接入性和可擴(kuò)展性，規(guī)約設(shè)計(jì)和選擇上應(yīng)具有一定的前瞻性；同時(shí)也要充分考慮新老設(shè)備的兼容性。因此，智能終端必須支持基于串口通訊的IEC570-5-101規(guī)約及其適用于與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；同時(shí)要支持基于TCP/IP協(xié)議的IEC570-5-104規(guī)約及與配網(wǎng)自動(dòng)化相適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)則；而通信協(xié)議可根據(jù)需要靈活配置，并可實(shí)現(xiàn)未來對(duì)其他通信方式的擴(kuò)展、兼容。

配電SCADA和配電GIS是一體化設(shè)計(jì)，即做到了數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一體化、功能分布一體化和界面一體化。圖1所示是系統(tǒng)終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)的關(guān)系圖。

1.3 基本功能

本系統(tǒng)是基于嵌入式系統(tǒng)的智能終端平臺(tái)，具備“四遙”功能，同時(shí)具備過流保護(hù)功能和數(shù)據(jù)處理功能，并具備大容量存儲(chǔ)和通訊管理功能（支持多協(xié)議），還能支持多通訊方式，此外，還具備電源管理功能（電池免維護(hù)）和自診斷、自恢復(fù)功能以及維護(hù)和調(diào)試功能。

圖1 終端與調(diào)度、配調(diào)系統(tǒng)關(guān)系圖

此外，智能終端還具備就地分布式的邏輯功能，可通過電氣配合實(shí)現(xiàn)故障查找、故障隔離、非故障區(qū)段自動(dòng)轉(zhuǎn)移供電的饋線自愈功能。通過電壓-電流-時(shí)限的原理與變電站保護(hù)相配合，不依賴通信及主站即可識(shí)別饋線發(fā)生的故障，并能閉鎖故障區(qū)段，使非故障區(qū)段快速恢復(fù)供電，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的隔離和非故障區(qū)段的轉(zhuǎn)移供電，可靠性更高。圖2所示是其智能配電終端裝置實(shí)物圖。

圖2 智能配電終端裝置

2 技術(shù)指標(biāo)

智能終端經(jīng)過在有關(guān)示范工程中的應(yīng)用，其主要指標(biāo)，包括環(huán)境條件、電源、遙測(cè)、遙信、遙控、故障電流、過流保護(hù)、邏輯功能、通訊接口、裝置功耗、絕緣性能等百余個(gè)參數(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中主要指標(biāo)如下：

2.1 遙測(cè)

（1）電壓輸入標(biāo)稱值：220 V/100 V，50 Hz；

（2）電流輸入標(biāo)稱值：1 A/5 A ；

（3）電壓、電流采樣精度：0.5級(jí)；

（4）有功精度：1級(jí)；

（5）無(wú)功精度：1級(jí)；

（6）相角采集精度：<1°；

（7）直流電壓輸入標(biāo)稱值：0～100 V，采樣精度：0.5級(jí)；

（8）直流采樣精度：0.5級(jí)；

（9） 標(biāo)稱輸入值時(shí)，每一回路的功率消耗小于0.25 VA；

（10）容量：根據(jù)需要可以擴(kuò)展到9個(gè)電壓，24個(gè)電流，9個(gè)直流。

2.2 遙信

（1）輸入方式：?jiǎn)味溯斎耄?/p>

（2）隔離：500 V DC 的光電隔離；

（3）接線方式：無(wú)源接點(diǎn)；

（4）回路電壓：24 V DC；

（5）SOE分辨率小于2 ms；

（6）軟件防抖動(dòng)時(shí)間6～60 000 ms可設(shè)；

（7）容量：至少64個(gè)遙信。

2.3 遙控

（1）輸出方式：繼電器常開接點(diǎn)輸出；

（2）觸點(diǎn)容量：直流24 V、10 A；交流220 V、10 A。

（3）分合閘脈寬整定范圍：0.1～99.9 s，整定級(jí)差0.01 s；

（4）容量：至少18個(gè)遙控量。

3 結(jié) 語(yǔ)

多通道智能終端采用分布式智能控制方式，充分發(fā)揮分布式智能的實(shí)時(shí)性和可靠性，盡快完成故障隔離，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，減少停電時(shí)間和范圍。并且，在具備了配電SCADA的條件下，調(diào)度員可以監(jiān)視和控制故障的處理過程。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)或主站系統(tǒng)發(fā)生故障而不能正常運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)影響到分布式智能控制系統(tǒng)及時(shí)的完成故障處理和非故障段恢復(fù)供電的功能。分布式智能功能在具有通道的情況下自動(dòng)升級(jí)為協(xié)作模式，通過智能終端之間的相互通信完成故障的定位、隔離及轉(zhuǎn)供，能夠有效提高故障處理的快速性和準(zhǔn)確性；在架空線路中，智能終端能夠與自組網(wǎng)故障指示器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障分支和故障點(diǎn)的精確定位。分布智能式控制方式不依賴控制中心和通信系統(tǒng)，故障處理和恢復(fù)供電的速度有顯著提高，時(shí)間提高到秒級(jí)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭楚鋒.基于ADSP-BF533的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)及其在車載智能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2006.

[2]劉兆偉.淺談負(fù)荷管理系統(tǒng)在新形勢(shì)下的應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：12-13.

[3]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[4]魯春生.電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的發(fā)展方向（二） [J].電力需求側(cè)管理，2007（4）：8-9.

[5]劉兆偉，趙慶建.負(fù)荷管理系統(tǒng)中的并發(fā)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力需求側(cè)管理，2006（1）：36-38.