本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置，屬于智能監(jiān)控領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量各類不平衡、非線性用電設(shè)備導(dǎo)致的電能質(zhì)量問題引起人們的廣泛關(guān)注，配網(wǎng)的電能質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著千家萬戶的電力的安全可靠地供應(yīng)。通過實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)的電能質(zhì)量的監(jiān)測，對其電能質(zhì)量問題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和掌控，對于全網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)管和改善均具有重要的實(shí)用價(jià)值。

配網(wǎng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的必然趨勢，也是國家能源局未來重點(diǎn)關(guān)注的行動(dòng)計(jì)劃。在電力行業(yè)中RTU、DTU、FTU、TTU等設(shè)備是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的開關(guān)監(jiān)控裝置，適用于城市、農(nóng)村、企業(yè)配電網(wǎng)的自動(dòng)化工程，完成環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)的監(jiān)視和保護(hù)以及通信等自動(dòng)化功能，配合配電子站、主站實(shí)現(xiàn)配電線路的正常監(jiān)控和故障識別、隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

目前新能源、智能電網(wǎng)的研究已經(jīng)提高到國家戰(zhàn)略層面上。要實(shí)現(xiàn)智能化配電網(wǎng)，我國目前還存在很多技術(shù)問題需要解決。隨著配電網(wǎng)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)日趨龐大且復(fù)雜， 傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)已很難保證選擇性和快速性。在負(fù)荷密集區(qū)10KV變電站供電距離一般只有3—5km，由分段斷路器分成3-5段。在這樣短的線路上，采用傳統(tǒng)的過流、過壓、距離等階段式保護(hù)，整定配合越來越困難。線路上任何一點(diǎn)故障，變電站出口斷路器都可能無選擇性跳閘，造成全線路停電。由于變電站出口斷路器無選擇性跳閘，經(jīng)常擴(kuò)大停電范圍，導(dǎo)致配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性降低。

提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量，最根本的一點(diǎn)就是要提高配電網(wǎng)的故障處理速度。而一般基于集中監(jiān)控處理模式的FA,需要首先將所有FTU處的故障信息收集上來，再由主站進(jìn)行集中判斷和處理。當(dāng)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者控制中心故障時(shí)，不可避免地會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓，失去故障隔離、恢復(fù)供電功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)的不足提供了一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案

一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置，包含配電主站以及分別與其通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)配電子站，所述每個(gè)配電網(wǎng)子站均設(shè)有一個(gè)FTU終端，以及與FTU終端一一對應(yīng)連接的調(diào)控裝置，所述FTU終端包含微控制器模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、故障檢測模塊、通信模塊、電源管理器模塊和供電模塊；所述電壓檢測模塊、電流檢測模塊分別依次經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、故障檢測模塊和通信模塊分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過電源管理器連接供電模塊；所述配電主站還包含主控制器模塊以及分別與其連接的顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊；

所述放大電路包含放大器芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別連接第一電阻和第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接放大器芯片的正極，放大器芯片的負(fù)極與第三電阻串聯(lián)后與第一電阻的另一端接地，放大器芯片的電壓輸出端連接微控制器模塊的輸入端；

所述電源管理器模塊包含取樣電路模塊、V/F變換模塊、MCU控制器、鍵盤輸入模塊、伺服電機(jī)、環(huán)形自耦變換器、穩(wěn)壓輸出模塊，所述取樣電路模塊通過V/F變換模塊連接MCU控制器，所述鍵盤輸入模塊與MCU控制器連接，所述MCU控制器依次通過伺服電機(jī)、環(huán)形自耦變換器連接穩(wěn)壓輸出模塊。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，故障檢測模塊檢測的參數(shù)包含饋線相間故障的參數(shù)和饋線接地故障的參數(shù)。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述通信模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊均為無線通信網(wǎng)絡(luò)。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電壓檢測模塊采用芯片型號為HVD100的電壓檢測模塊。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電流檢測模塊采用芯片型號為KLARI-MOD SC的電流檢測模塊。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊和主控制器模塊的的芯片型號均為STM32。

作為本發(fā)明一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述時(shí)鐘模塊的芯片型號為DS1302。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、成本低、操作簡單、布網(wǎng)靈活且方便；

2.本發(fā)明具有遠(yuǎn)程分布式監(jiān)控、故障檢測等功能，并與配電自動(dòng)化主站通信，提供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況和各種參數(shù)即監(jiān)測控制所需信息，包括開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù)，對配電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電功能，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用；

3.本發(fā)明還設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，在電網(wǎng)參數(shù)不正?；蛘叱霈F(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)分析出故障所在的配電子站的位置，進(jìn)而能夠緊急控制電網(wǎng)并通知工作人員，使得工作人員能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決故障，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一些家用電器會(huì)受到電網(wǎng)參數(shù)異常的影響，縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)火災(zāi)等安全事故，及時(shí)斷開電網(wǎng)有助于延長電器使用壽命，降低火災(zāi)等安全事故的發(fā)生率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明FTU終端的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明配電主站的控制原理框圖；

圖4是本發(fā)明FTU終端的放大電路電路圖；

圖5是本發(fā)明FTU終端的電源管理器模塊結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種農(nóng)配網(wǎng)分布式饋線自動(dòng)化監(jiān)控裝置，包含配電主站以及分別與其通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)配電子站，所述每個(gè)配電網(wǎng)子站均設(shè)有一個(gè)FTU終端，以及與FTU終端一一對應(yīng)連接的調(diào)控裝置；

如圖2所示，所述FTU終端包含微控制器模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、故障檢測模塊、通信模塊、電源管理器模塊和供電模塊；所述電壓檢測模塊、電流檢測模塊分別依次經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊、開關(guān)狀態(tài)檢測模塊、故障檢測模塊和通信模塊分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過電源管理器連接供電模塊；

所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收配電網(wǎng)主站的控制指令，所述電壓檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線電壓參數(shù)，所述電流檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線電流參數(shù)，所述開關(guān)狀態(tài)檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線的開關(guān)狀態(tài)，所述故障檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線的相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù)，所述通信模塊用于將檢測的配電網(wǎng)饋線參數(shù)上傳至配電網(wǎng)主站，所述調(diào)控裝置用于配電主站下發(fā)的指令，對配電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電功能。

如圖3所示，所述配電主站還包含主控制器模塊以及分別與其連接的顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于與多個(gè)配電子站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及通信，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)FTU終端提供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況和各種參數(shù)即監(jiān)測控制所需信息，包括開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù)，所述時(shí)鐘模塊用于實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的時(shí)間；當(dāng)接收到配電網(wǎng)故障則通過主控制器模塊控制報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，同時(shí)通過顯示模塊實(shí)時(shí)顯示是哪個(gè)配電子站出現(xiàn)故障；主控制器模塊根據(jù)FTU終端采集的數(shù)據(jù)參數(shù)控制調(diào)控裝置執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令，對配電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電功能。

如圖4所示，所述放大電路包含放大器芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別連接第一電阻和第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接放大器芯片的正極，放大器芯片的負(fù)極與第三電阻串聯(lián)后與第一電阻的另一端接地，放大器芯片的電壓輸出端連接微控制器模塊的輸入端；

如圖5所示，所述電源管理器模塊包含取樣電路模塊、V/F變換模塊、MCU控制器、鍵盤輸入模塊、伺服電機(jī)、環(huán)形自耦變換器、穩(wěn)壓輸出模塊，所述取樣電路模塊通過V/F變換模塊連接MCU控制器，所述鍵盤輸入模塊與MCU控制器連接，所述MCU控制器依次通過伺服電機(jī)、環(huán)形自耦變換器連接穩(wěn)壓輸出模塊。

所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收配電網(wǎng)主站的控制指令，所述電壓檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線電壓參數(shù)，所述電流檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線電流參數(shù)，所述開關(guān)狀態(tài)檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線的開關(guān)狀態(tài)，所述故障檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)饋線的相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù)，所述通信模塊用于將檢測的配電網(wǎng)饋線參數(shù)上傳至配電網(wǎng)主站，所述調(diào)控裝置用于配電主站下發(fā)的指令，對配電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電功能。

在電力行業(yè)中RTU、DTU、FTU、TTU等設(shè)備是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的開關(guān)監(jiān)控裝置，適用于城市、農(nóng)村、企業(yè)配電網(wǎng)的自動(dòng)化工程，完成環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)的監(jiān)視和保護(hù)以及通信等自動(dòng)化功能，配合配電子站、配電主站實(shí)現(xiàn)配電線路的正常監(jiān)控和故障識別、隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用；

本發(fā)明還設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，在電網(wǎng)參數(shù)不正?；蛘叱霈F(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)分析出故障所在的配電子站的位置，進(jìn)而能夠緊急控制電網(wǎng)并通知工作人員，使得工作人員能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決故障，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一些家用電器會(huì)受到電網(wǎng)參數(shù)異常的影響，縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)火災(zāi)等安全事故，及時(shí)斷開電網(wǎng)有助于延長電器使用壽命，降低火災(zāi)等安全事故的發(fā)生率。

整個(gè)系統(tǒng)能夠智能化運(yùn)作，無需人員值守，能夠全面，無間斷的對電網(wǎng)饋線進(jìn)行監(jiān)測，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，改變了在電能質(zhì)量管理上始終處于被動(dòng)地位這一局面，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

FTU是安裝在配電室或饋線上的智能終端設(shè)備。它可以與遠(yuǎn)方的配電主站通信，將配電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送到配電主站，還可以接受配電主站的控制命令，對配電設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。饋線終端裝置簡稱FTU，具有遙控、遙信，故障檢測功能，并與配電自動(dòng)化主站通信，提供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況和各種參數(shù)即監(jiān)測控制所需信息，包括開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù)，并執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令，對配電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電功能。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。