[發明專利]一種具有廣域同步測量功能的中壓開關設備智能控制系統

在審

• 申請號: 201711235243.3
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107863823A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 金煉;路燦;徐啟貴;唐福禮;吳學海;邱偉;席磊磊;何小莉;湯曉君
• 申請（專利權）人: 江蘇亞開電氣有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 陳棟智

技術領域

本發明涉及一種開關柜控制系統，特別涉及一種開關柜智能控制器。

背景技術

隨著我國國民經濟的高速發展和生活資料的急劇膨脹，社會生產現狀對輸配電的質量要求越來越高。以環網柜、柱上斷路器、柱上負荷開關為代表的中壓一次設備及以DTU、FTU、TTU、RTU為代表的二次測控設備在中壓配網自動化解決方案中獲得了廣泛應用，但經過一段時間的運行實踐，這種基于一、二次設備組合而成的配網自動化解決方案也暴露了一些亟需解決的新問題，主要有：

一二次設備分開設計組裝存在很多隱患。由于一、二次設備是由不同廠商分別設計制造后在用戶端進行組合安裝調試，普遍存在因使用年限、接口不兼容、布線混雜冗余等原因造成一、二次設備不匹配的問題，在事故發生后又無法高效地排查故障來源，從而不能及時劃分事故責任，故障修復周期較長。

二次設備在監測管理功能方面的進展較慢。當前的二次設備普遍不具備中壓輸電線路線損精確管理的軟硬件條件，無法實現10千伏同期分線線損管理及線損“四分”（分區、分壓、分元件、分臺區）同期管理目標。

遙信抖動問題尚未解決。目前開關柜的時間基準采用主站時鐘同步方式實現，但由于對時是通過通信命令方式實現的，有較大的傳輸延遲及對時誤差，導致系統狀態發生變化時，關聯開關的動作時序記錄與實際不符，特別是反映在遙信數據的遙信抖動上。

配電網拓撲結構復雜，其故障定位一直是一個難點。過去的人工線路故障排查方式工作量大，耗時長，短期內無法恢復供電。目前，基于暫態行波的故障定位方法具有較強的適應性以及較高的定位精度，但對于較復雜的配電網絡結構，傳統單端和雙端行波定位方法的計算誤差會明顯影響定位結果的可靠性，而傳統多端行波定位法雖然適用性強，不存在偽故障點的問題，卻仍需進行復雜的矩陣計算，難以有效應用。

為解決10千伏配電網絡的上述問題，在國家電網主導下正積極推進中壓配電網一二次設備深度融合相關的政策及技術規范的制定與實施，但目前國內的相關產品尚無法同時滿足上述功能要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有廣域同步測量功能的中壓開關設備智能控制系統，以解決目前關于開關設備控制器的上述技術問題。

本發明的目的是這樣實現的：一種具有廣域同步測量功能的中壓開關設備智能控制系統，其特征在于，包括開關柜控制系統以及若干開關設備，各開關設備獨立作為開閉所終端設備或饋線終端設備互聯互通，所述開關柜控制系統包括通過開關柜內部總線和精確時鐘信號線連接在主控制模塊上的功能擴展模塊，所述開關設備通過光電隔離現場總線與主控制模塊相連，所述開關柜控制系統通過主控制模塊與上級配電主站系統相連，所述主控制模塊上還連接有電源模塊和定位模塊。

作為本發明的進一步限定，所述功能擴展模塊包括測量保護模塊、設備及線路狀態量監測模塊、故障定位模塊、環境狀態量監測模塊。

作為本發明的進一步限定，所述主控制模塊采用ARM-Cortex-M4為核心的處理器，所述功能擴展模塊以DSP作為核心芯片，檢測信號通過功能擴展模塊前端安裝的傳感器及檢測裝置，經DSP由內部現場總線接入至ARM處理，同時ARM也通過精確時鐘信號線為DSP功能模塊提供時標信息，從而實現設備狀態的智能監測功能。

作為本發明的進一步限定，所述開關柜控制系統的功能包括：

多路高精度數據采集，設備及線路狀態量監測模塊負責采集線路的三相電壓、電流及零序電壓和電流，監測設備分配電能的工作狀態，它通過對線路電壓、電流進行數字化測量，實時獲得線路的運行參數，同時結合時間基準同步功能的精確亞微秒級時標，完成線路運行損耗的精確計算；

多路開關量輸入/輸出，通過光電隔離總線連接在主控制模塊上的開關設備完成對開關設備開關信號的采集與控制，實時獲取并記錄個開關設備的狀態參量；

多信道多方式通信，主控制模塊與各模塊以及開關設備的連接方式提供多種通信信道及通信協議，實現測控數據的及時上傳下達，滿足智能電網對設備通信能力的要求，并將互聯網、物聯網技術的硬件集成到智能控制器中，各開關設備可通過現場總線互聯，使設備具有互聯互通及網絡化運行維護的條件，為今后配網運營模式的改變和創新提供支撐；

時間基準同步，定位模塊采用GPS、北斗、網絡時鐘標準時鐘，為設備提供亞微級的同步時鐘及精確的時間標簽及地理信息；