一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器。該分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器包括DSP芯片、電源單元、通信單元、上位機(jī)、存儲(chǔ)單元、AD處理單元和復(fù)位電路；其中，電源單元與DSP芯片連接，與通信單元連接；通信單元與DSP芯片連接，與上位機(jī)連接；上位機(jī)與通信單元連接，與電源單元連接；存儲(chǔ)單元與DSP芯片連接；AD處理單元與DSP芯片連接，與上位機(jī)連接；復(fù)位電路與DSP芯片連接，與電源單元連接。本實(shí)用新型的有益效果在于：①設(shè)備利用率高，分布式模塊化接入，兼容性好；②軟件針對(duì)性強(qiáng)且執(zhí)行效率高；③處理器運(yùn)算高速，實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)；④周邊外部設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)和控制。
【專利說明】一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，尤其是一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器 及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的復(fù)雜化及用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高等因素使得 電網(wǎng)發(fā)生故障后需高效快速的恢復(fù)故障，減小停電時(shí)間和范圍，進(jìn)而減少停電損失。隨 著配電自動(dòng)化系統(tǒng)DAS(Distribution Automation System)中數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)在電網(wǎng)運(yùn)行中的應(yīng)用，其監(jiān)控、狀 態(tài)指示、報(bào)警、數(shù)據(jù)遙測(cè)等功能可在電網(wǎng)事故狀態(tài)下給調(diào)度員實(shí)時(shí)開關(guān)信息和保護(hù)信息等 繼而進(jìn)行快速故障定位及恢復(fù)操作。目前，配電自動(dòng)化系統(tǒng)面向整個(gè)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù) 的功能模塊尚未完全實(shí)現(xiàn)，隨著配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)增多、規(guī)模擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，故障處理時(shí) 需要考慮多種約束條件和不同恢復(fù)目標(biāo)，此時(shí)調(diào)度人員很難在短時(shí)內(nèi)根據(jù)SCADA提供的信 息進(jìn)行分析處理并制定出合理的恢復(fù)方案，此時(shí)人工分析處理的時(shí)間和能力產(chǎn)生較大局限 性。
[0003] 目前，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的分布式開放性和面向?qū)ο蠹夹g(shù)得到較快發(fā)展，電網(wǎng)中的 測(cè)控設(shè)備及一次設(shè)備可作為擴(kuò)展單元通過網(wǎng)絡(luò)接口與系統(tǒng)相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接對(duì)入對(duì)象的保 護(hù)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、操作、閉鎖等一系列智能功能。變電站作為區(qū)域用戶的電源中心，上一級(jí)電 源由變電站通過其下的多條饋線將電能饋送至用戶端。配電網(wǎng)故障多發(fā)生在變電站與用戶 間區(qū)域、用戶側(cè)，將變電站及其供電區(qū)域視為最小獨(dú)立系統(tǒng)并通過本地故障恢復(fù)裝置處理 求解，這種分散式就地處理方式可大大減小配電自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中處理量和難度。因 此，如何結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備條件，研宄一種可靠且與配電自動(dòng)化平臺(tái)兼容的分布式配電 網(wǎng)故障恢復(fù)控制裝置，以提高配電網(wǎng)故障處理能力和運(yùn)行效率，減少調(diào)度人員工作量并提 供準(zhǔn)確及時(shí)的輔助決策信息，成為配電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的現(xiàn)實(shí)需求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器及其工作方法，它 針對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)故障恢復(fù)操作的不足，可以克服配電網(wǎng)故障后調(diào)度人員根據(jù)SCADA系統(tǒng)提 供的數(shù)據(jù)人工求解恢復(fù)方案存在較大局限性的問題，借助DAS平臺(tái)并將變電站及其供電區(qū) 域視為最小系統(tǒng)采用分散式就地處理方案，在故障發(fā)生后可快速給出恢復(fù)方案，是具有靈 活性好、可靠性高且適用范圍廣的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，運(yùn)行效率高的工作方法。
[0005] -種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于它包括DSP(Digital Signal Processor)芯片、電源單元、通信單元、上位機(jī)、存儲(chǔ)單元、AD處理單元和復(fù)位電路；其中， 所述電源單元與DSP芯片呈單向連接，與通信單元呈單向連接；所述通信單元與DSP芯片呈 雙向連接，與上位機(jī)呈雙向連接；所述上位機(jī)與通信單元呈雙向連接，與電源單元呈單向連 接；所述存儲(chǔ)單元與DSP芯片呈雙向連接；所述AD處理單元與DSP芯片呈雙向連接，與上位 機(jī)呈單向連接；所述復(fù)位電路與DSP芯片呈雙向連接，與電源單元呈單向連接。
[0006] 所述DSP芯片是TI公司型號(hào)為TMS320C5402的低功耗、高性能定點(diǎn)DSP芯片，采用 修正哈佛結(jié)構(gòu)，指令周期為l〇ns，運(yùn)算能力為100MIPS，內(nèi)部有1個(gè)40位的算術(shù)邏輯單元，2 個(gè)40位的累加器，2個(gè)40位加法器，1個(gè)17 X 17的乘法器和1個(gè)40位的桶形移位器，有4條 內(nèi)部總線和2個(gè)地址產(chǎn)生器，集成了維特比加速器，工作電壓為3. 3/1. 8V，片內(nèi)RAM (random access memory)為 16KB，片內(nèi) ROM (read only memory)為 4KB，并提供 2 個(gè)自動(dòng)緩沖串行口 BSP(auto_Buffered Serial Port)和 1 個(gè)與外部處理器通信的HPI (Host Port Interface) 接口。
[0007] 所述電源單元由電源輸入接口電路、電源輸出接口電路和電源控制芯片構(gòu)成，其 工作電壓為5V，輸出電壓為3. 3V和I. 8V ;所述電源輸入接口電路與上位機(jī)5V電源輸出接 口相連；所述電源輸出接口電路的I. 8V輸出口 DSP芯片的CVdd接口相連；所述電源輸出接 口電路的3. 3V輸出口分別與DSP芯片的DVdd接口、通信單元的MAX3111電源接口和復(fù)位電 路的電源端相連。
[0008] 所述電源輸入接口電路由電阻R、R1、R2和電容C、C1、C2構(gòu)成；其中，5V電源端經(jīng) 電阻R接地；C、Cl并聯(lián)一端接5V電源輸入端和TPS73HD318的IIN(引腳5)相連，另一端 接地；電阻Rl -端與TPS73HD318的IEN(引腳4)相連，另一端接地；電容C2 -端與5V電 源輸入端和TPS73HD318的2IN(引腳11)相連，另一端接地；電阻R2 -段與TPS73HD318的 2EN(引腳10)相連，另一端接地。
[0009] 所述電源輸出接口電路由電容C3、C4、C5、C6構(gòu)成；其中，電容C3、C4并聯(lián)一端與 TPS73HD318的IOUT (引腳23)和I. 8V電源輸出端相連，另一端接地；電容C5、C6并聯(lián)一端 與TPS73HD318的20UT (引腳17)和3. 3V電源輸出端相連，另一端接地。
[0010] 所述電源控制芯片是TI公司型號(hào)為TPS73HD318雙路輸出電源電路；其中， IIN(引腳5)和IIN(引腳6)相連后與Cl相連；2IN(引腳11)和2IN(引腳12)相連后與 C2相連；1GND、1GND、1FB/SENSE分別接地；IOUT(引腳23)和IOUT(引腳24)相連后與C3 相連；20UT(引腳17)、20UT(引腳18)和2SENSE相連后與C5相連；
[0011] 所述通信單元是MX頂公司型號(hào)為MAX3111的通用串行異步收發(fā)器；其中，VCC與 電源單元的輸出電壓為3. 3V電源輸出接口電路相連；TlIN與TX相連；R10UT與RX相連； DIN、D0UT、SCLK、CS、IRQ 分別與 TMS320VC5402 的 BDX、BDR、BCLKX、BFSX、INT 相連；T10UT 和RlIN與上位機(jī)1/0接口相連；Xl和X2并聯(lián)晶振；Xl經(jīng)電容C7接地；X2經(jīng)電容C8接地。
[0012] 所述上位機(jī)為變電站綜合自動(dòng)化平臺(tái)，包含但不限于5V電源輸出接口、1/0接口 和8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊；所述5V電源輸出接口與電源單元的電源輸入接口電路相連； 所述1/0接口與通信單元的MAX3111的T10UT和RlIN相連。
[0013] 所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊由輸入端、輸出端、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電 阻R7、電阻R8、電容C8、電容C9、運(yùn)算放大器0M、二極管VD1、二極管VD2和電流互感器CT 組成，其輸入端采集變電站或配電網(wǎng)中的故障信息，其輸出端與AD轉(zhuǎn)換芯片的模擬量輸入 接口相連；其中，電流互感器CT的兩端分別經(jīng)R6和R7并聯(lián)后與電阻R5相連；二極管VDl 與VD2串聯(lián)接地；電容C9 一端與電阻R5相連，另一端接地；運(yùn)算放大器OM的正輸入端與電 阻R5相連，負(fù)輸入端經(jīng)電阻R8與其輸出端相連構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)，輸出端經(jīng)電阻R3與輸出端 相連；電容C8的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器OM的輸出端相連；電阻R4-端與輸出端相 連，另一端接地。
[0014] 所述存儲(chǔ)單元由 Flash (Flash Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，閃存）和SRAM(Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）構(gòu)成；其中所述 Flash和SRAM分別與DSP芯片呈雙向連接。
[0015] 所述Flash是ATMEL公司型號(hào)為AT29LV1024的1M(64K字X16)容量的高速率 閃存；其中，TMS320C5402 的 DB 與 AT29LV1024 的 1/015 ?0 呈雙相連接；TMS320C5402 的AB、_、兩分別與AT29LV1024的A15?0、Wg、呈單向連接；AT29LV1024的 UB、LB、OE 接地。
[0016] 所述SRAM是ISSI公司型號(hào)為IS61LV6416的1M(64K字X16)容量的高速率 SRAM ;其中，TMS320C5402 的 DB 與 IS61LV6416 的 1/015 ?0 呈雙相連接；TMS320C5402 的AB、_、M分別與IS61LV6416的A15?0、_、CE呈單向連接；AT29LV1024的 麗、LB、OE接地。
[0017] 所述AD處理單元由或門邏輯電路和AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；所述AD轉(zhuǎn)換芯片是TI公 司型號(hào)為ADS8568的8通道16位并行同步采樣AD轉(zhuǎn)換芯片；其中，所述AD轉(zhuǎn)換芯片的8 路模擬量輸入端與上位機(jī)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊相連；TMS320C5402的AlO和B分別接或 門邏輯電路的輸入端后輸出端接ADS8568的CS ;TMS320C5402的R/W、XF. |Ν--與ADS8568 的WR、RD、INT單向連接；TMS320C5402的D9?DO與ADS8568的D9?DO呈雙向連接； ADS8568 的 REEM、CSTART 接地。
[0018] 所述復(fù)位電路由觸發(fā)開關(guān)SW、電阻R9、電阻RlO和電容ClO構(gòu)成；其中，觸發(fā)開關(guān) SW出發(fā)端與TMS320C5402的A16相連，輸入端分別接地和與R9相連；電阻RlO和電容ClO 串聯(lián)接地；電阻R9與電阻RlO和電容ClO的公共端相連后接TMS320C5402的RS。
[0019] 一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的工作方法，其特征在于包括以下步驟：
[0020] (1)配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器開機(jī)后，電源單元將上位機(jī)的5V電源轉(zhuǎn)換成I. 8V和 3. 3V為DSP芯片和通信單元供電；
[0021] (2)上位機(jī)通過通信單元的串行通信接口將故障恢復(fù)控制程序下載至存儲(chǔ)單元的 Flash ；
[0022] (3)上位機(jī)的8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)變電站及配電網(wǎng)的故障信息進(jìn)行采樣， 模擬輸入信號(hào)經(jīng)過AD處理單元將故障信息送至SRAM ;
[0023] (4)DSP芯片讀取SRAM中的故障信息，調(diào)用故障恢復(fù)控制程序并判斷故障類型；
[0024] (5)根據(jù)故障類型，DSP芯片通過通信單元的串行通信接口向上位機(jī)發(fā)出調(diào)用變 電站及其供電區(qū)域配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流信息、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將接受到的信息暫 存至存儲(chǔ)單元的SRAM ;
[0025] (6)DSP芯片將SRAM中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)入，通過調(diào)用故障恢復(fù)控制程序運(yùn)算得的開 關(guān)操作的故障恢復(fù)方案，并將恢復(fù)方案暫存至Flash ;
[0026] (7)通信單元將暫存在Flash中的恢復(fù)方案上傳至上位機(jī)，供調(diào)度人員分析參考；
[0027] (8)當(dāng)DSP芯片檢測(cè)到配電網(wǎng)故障控制器運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)，向復(fù)位電路發(fā)出觸發(fā)信號(hào)， 重啟控制器后重復(fù)步驟（1)?（7)工作。
[0028] 所述步驟（3)中的變電站及配電網(wǎng)的故障信息是指8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊分別 采集的變壓器高壓側(cè)母線電源監(jiān)測(cè)信息、變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、變壓器低壓側(cè)母線電 源監(jiān)測(cè)信息、變電站直流系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、變電站出線狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、饋線分段開關(guān)監(jiān)測(cè) 信息、負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息和斷路器位置及失靈監(jiān)測(cè)信息。
[0029] 所述步驟（2)中的故障恢復(fù)控制程序是針對(duì)單個(gè)變電站及其供電區(qū)域的故障類 型和特點(diǎn)設(shè)計(jì)的特定程序，包括以下步驟：
[0030] 步驟1，故障后配電網(wǎng)絡(luò)初始化，根據(jù)故障后配電網(wǎng)的情況形成所有的故障區(qū)域， 并統(tǒng)計(jì)各故障區(qū)域的重要用戶負(fù)荷和失電總負(fù)荷，根據(jù)潮流計(jì)算的結(jié)果確定電網(wǎng)故障后的 系統(tǒng)狀態(tài)；
[0031] 步驟2,在與故障區(qū)域相連的所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)中，若存在與該故障區(qū)域原供電饋線相 連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí)，直接合上該聯(lián)絡(luò)開關(guān)利用原饋線恢復(fù)供電，若不存在這樣的聯(lián)絡(luò)開關(guān)則 轉(zhuǎn)步驟3 ;
[0032] 步驟3,故障區(qū)域相連且備用容量大于零的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，若經(jīng)潮流計(jì)算后沒有超過電 壓或電流限制則實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的供電，否則轉(zhuǎn)步驟4 ;
[0033] 步驟4,切除低等級(jí)負(fù)荷直至電壓和電流不越限，輸出恢復(fù)方案。
[0034] 本實(shí)用新型的有益效果在于：①基于變電站綜合自動(dòng)化平臺(tái)開發(fā)，可有效利用 現(xiàn)有設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)分布式模塊化接入，有良好的兼容性；②計(jì)算機(jī)軟件編程與配套硬件裝 置相結(jié)合，軟件編程具有較強(qiáng)針對(duì)性且通俗易懂，執(zhí)行效率高；③處理器采用高性能的 TMS320C5402DSP可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)；④周邊外部設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟 穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)和控制；⑤故障后可根據(jù)故障類型快速求解恢復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)本地化運(yùn)行控 制，并為調(diào)度人員提供參考，減小停電時(shí)間和損失。。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器結(jié)構(gòu)框圖。
[0036] 圖2是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的電源單元結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖3是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的通信單元結(jié)構(gòu)圖。
[0038] 圖4是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的上位機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
[0039] 圖5是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的上位機(jī)中配電網(wǎng)數(shù) 據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0040] 圖6是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)框圖。
[0041] 圖7是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的存儲(chǔ)單元中Flash連 接圖。
[0042] 圖8是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的存儲(chǔ)單元中SRAM連 接圖。
[0043] 圖9是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的AD處理單元結(jié)構(gòu)圖。 [0044] 圖10是本實(shí)用新型所涉一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的復(fù)位電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0046] 本實(shí)用新型涉及的一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器工作原理是：當(dāng)配電網(wǎng)正常 運(yùn)行時(shí)，配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器定期讀取存儲(chǔ)單元的Flash中的故障狀態(tài)信息。當(dāng)配電網(wǎng) 發(fā)生故障時(shí)，配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊將相應(yīng)的故障信息上傳至存儲(chǔ)單元。DSP芯片通過調(diào)用故 障恢復(fù)控制程序判斷故障類型，向上位機(jī)發(fā)出讀取變電站及其供電區(qū)域配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 潮流信息、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將其緩存至SRAM中等待故障恢復(fù)控制程序調(diào)用。配電 網(wǎng)故障恢復(fù)控制程序根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯算法對(duì)SRAM中的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，求解得到故 障恢復(fù)方案并將其存儲(chǔ)至Flash中同時(shí)經(jīng)通信單元上傳至上位機(jī)供調(diào)度人員分析參考。
[0047] 實(shí)施例：一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器（見圖1)，其特征在于它包括 DSP (Digital Signal Processor)芯片、電源單元、通信單元、上位機(jī)、存儲(chǔ)單元、AD處理單 元和復(fù)位電路；其中，所述電源單元與DSP芯片呈單向連接，與通信單元呈單向連接；所述 通信單元與DSP芯片呈雙向連接，與上位機(jī)呈雙向連接；所述上位機(jī)與通信單元呈雙向連 接，與電源單元呈單向連接；所述存儲(chǔ)單元與DSP芯片呈雙向連接；所述AD處理單元與DSP 芯片呈雙向連接，與上位機(jī)呈單向連接；所述復(fù)位電路與DSP芯片呈雙向連接，與電源單元 呈單向連接。
[0048] 所述DSP芯片是TI公司型號(hào)為TMS320C5402的低功耗、高性能定點(diǎn)DSP芯片，采用 修正哈佛結(jié)構(gòu)，指令周期為l〇ns，運(yùn)算能力為100MIPS，內(nèi)部有1個(gè)40位的算術(shù)邏輯單元，2 個(gè)40位的累加器，2個(gè)40位加法器，1個(gè)17 X 17的乘法器和1個(gè)40位的桶形移位器，有4條 內(nèi)部總線和2個(gè)地址產(chǎn)生器，集成了維特比加速器，工作電壓為3. 3/1. 8V，片內(nèi)RAM (random access memory)為 16KB，片內(nèi) ROM (read only memory)為 4KB，并提供 2 個(gè)自動(dòng)緩沖串行口 BSP(auto_Buffered Serial Port)和 1 個(gè)與外部處理器通信的HPI (Host Port Interface) 接口。
[0049] 所述電源單元由電源輸入接口電路、電源輸出接口電路和電源控制芯片構(gòu)成（見 圖2)，其工作電壓為5V，輸出電壓為3. 3V和I. 8V ;所述電源輸入接口電路與上位機(jī)5V電 源輸出接口相連；所述電源輸出接口電路的1.8V輸出口 DSP芯片的CVdd接口相連；所述電 源輸出接口電路的3. 3V輸出口分別與DSP芯片的DVdd接口、通信單元的MAX3111電源接口 和復(fù)位電路的電源端相連。
[0050] 所述電源輸入接口電路（見圖2)由電阻R、RU R2和電容C、CU C2構(gòu)成；其中， 5V電源端經(jīng)電阻R接地；C、Cl并聯(lián)一端接5V電源輸入端和TPS73HD318的IIN(引腳5) 相連，另一端接地；電阻Rl -端與TPS73HD318的IEN(引腳4)相連，另一端接地；電容C2 一端與5V電源輸入端和TPS73HD318的2IN(引腳11)相連，另一端接地；電阻R2 -段與 TPS73HD318的2EN(引腳10)相連，另一端接地。
[0051] 所述電源輸出接口電路由電容C3、C4、C5、C6構(gòu)成；其中，電容C3、C4并聯(lián)一端與 TPS73HD318的IOUT (引腳23)和I. 8V電源輸出端相連，另一端接地；電容C5、C6并聯(lián)一端 與TPS73HD318的20UT (引腳17)和3. 3V電源輸出端相連，另一端接地。
[0052] 所述電源控制芯片是TI公司型號(hào)為TPS73HD318雙路輸出電源電路；其中， IIN(引腳5)和IIN(引腳6)相連后與Cl相連；2IN(引腳11)和2IN(引腳12)相連后與 C2相連；1GND、1GND、1FB/SENSE分別接地；IOUT(引腳23)和IOUT(引腳24)相連后與C3 相連；20UT(引腳17)、20UT(引腳18)和2SENSE相連后與C5相連；
[0053] 所述通信單元（見圖3)是MAXM公司型號(hào)為MAX3111的通用串行異步收發(fā)器；其 中，VCC與電源單元的輸出電壓為3. 3V電源輸出接口電路相連；TlIN與TX相連；R10UT與 RX 相連；DIN、DOUT、SCLK、CS、IRQ 分別與 TMS320VC5402 的 BDX、BDR、BCLKX、BFSX、INT 相 連；TlOUT和RlIN與上位機(jī)I/O接口相連；Xl和X2并聯(lián)晶振；Xl經(jīng)電容C7接地；X2經(jīng)電 容C8接地。
[0054] 所述上位機(jī)（見圖4)為變電站綜合自動(dòng)化平臺(tái)，包含但不限于5V電源輸出接口、 I/O接口和8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊；所述5V電源輸出接口與電源單元的電源輸入接口電 路相連；所述I/O接口與通信單元的MAX3111的TlOUT和RlIN相連。
[0055] 所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊（見圖5)由輸入端、輸出端、電阻R3、電阻R4、電阻R5、 電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C8、電容C9、運(yùn)算放大器0M、二極管VD1、二極管VD2和電流 互感器CT組成，其輸入端采集變電站或配電網(wǎng)中的故障信息，其輸出端與AD轉(zhuǎn)換芯片的模 擬量輸入接口相連；其中，電流互感器CT的兩端分別經(jīng)R6和R7并聯(lián)后與電阻R5相連；二 極管VDl與VD2串聯(lián)接地；電容C9 一端與電阻R5相連，另一端接地；運(yùn)算放大器OM的正輸 入端與電阻R5相連，負(fù)輸入端經(jīng)電阻R8與其輸出端相連構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)，輸出端經(jīng)電阻R3 與輸出端相連；電容C8的一端接地，另一端與運(yùn)算放大器OM的輸出端相連；電阻R4-端與 輸出端相連，另一端接地。
[0056] 所述存儲(chǔ)單元（見圖 6)由 Flash (Flash Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，閃存）和 SRAM (Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）構(gòu) 成；其中所述Flash和SRAM分別與DSP芯片呈雙向連接。
[0057] 所述Flash (見圖7)是ATMEL公司型號(hào)為AT29LV1024的1M(64K字X16)容量的高 速率閃存；其中，TMS320C5402的DB與AT29LV1024的1/015?0呈雙相連接；TMS320C5402 的AB、_、PS分別與AT29LV1024的A15?0、W1、西呈單向連接；AT29LV1024的 、LB、OE 接地。
[0058] 所述SRAM(見圖8)是ISSI公司型號(hào)為IS61LV6416的1M(64K字X16)容量的高 速率 SRAM ;其中，TMS320C5402 的 DB 與 IS 61LV6416 的 1/015 ?0 呈雙相連接；TMS320C5402 的AB、_、M分別與IS61LV6416的A15?0、W1、茂呈單向連接；AT29LV1024的 ?δ、II、M接地。
[0059] 所述AD處理單元（見圖9)由或門邏輯電路和AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；所述AD轉(zhuǎn)換芯 片是TI公司型號(hào)為ADS8568的8通道16位并行同步采樣AD轉(zhuǎn)換芯片；其中，所述AD轉(zhuǎn)換 芯片的8路模擬量輸入端與上位機(jī)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊相連；TMS320C5402的AlO和K 分別接或門邏輯電路的輸入端后輸出端接ADS8568的I; TMS320C5402的R/W、XF、i_ 與 ADS8568 的 WR、RD、胃單向連接；TMS320C5402 的 D9 ?DO 與 ADS8568 的 D9 ?DO 呈雙向連接；ADS8568的REEM、CSTART接地。
[0060] 所述復(fù)位電路（見圖10)由觸發(fā)開關(guān)SW、電阻R9、電阻RlO和電容ClO構(gòu)成；其中， 觸發(fā)開關(guān)SW出發(fā)端與TMS320C5402的A16相連，輸入端分別接地和與R9相連；電阻RlO和 電容ClO串聯(lián)接地；電阻R9與電阻RlO和電容ClO的公共端相連后接TMS320C5402的RS。
[0061] 本實(shí)用新型提供了一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器的工作方法，包括以下步 驟：
[0062] (1)配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器開機(jī)后，電源單元將上位機(jī)的5V電源轉(zhuǎn)換成I. 8V和 3. 3V為DSP芯片和通信單元供電；
[0063] (2)上位機(jī)通過通信單元的串行通信接口將故障恢復(fù)控制程序下載至存儲(chǔ)單元的 Flash ；
[0064] (3)上位機(jī)的8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)變電站及配電網(wǎng)的故障信息進(jìn)行采樣， 模擬輸入信號(hào)經(jīng)過AD處理單元將故障信息送至SRAM ;
[0065] (4)DSP芯片讀取SRAM中的故障信息，調(diào)用故障恢復(fù)控制程序并判斷故障類型；
[0066] (5)根據(jù)故障類型，DSP芯片通過通信單元的串行通信接口向上位機(jī)發(fā)出調(diào)用變 電站及其供電區(qū)域配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流信息、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將接受到的信息暫 存至存儲(chǔ)單元的SRAM ;
[0067] (6)DSP芯片將SRAM中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)入，通過調(diào)用故障恢復(fù)控制程序運(yùn)算得的開 關(guān)操作的故障恢復(fù)方案，并將恢復(fù)方案暫存至Flash ;
[0068] (7)通信單元將暫存在Flash中的恢復(fù)方案上傳至上位機(jī)，供調(diào)度人員分析參考； 恢復(fù)控制器可以給出多種恢復(fù)方案供調(diào)度人員分析參考，但最終須由調(diào)度人員選擇一種方 案進(jìn)行恢復(fù)，由自動(dòng)化設(shè)備按照恢復(fù)方案指令執(zhí)行
[0069] (8)當(dāng)DSP芯片檢測(cè)到配電網(wǎng)故障控制器運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)，向復(fù)位電路發(fā)出觸發(fā)信號(hào)， 重啟控制器后重復(fù)步驟（1)?（7)工作。
[0070] 所述步驟⑶中的變電站及配電網(wǎng)的故障信息是指8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊分別 采集的變壓器高壓側(cè)母線電源監(jiān)測(cè)信息、變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、變壓器低壓側(cè)母線電 源監(jiān)測(cè)信息、變電站直流系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、變電站出線狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、饋線分段開關(guān)監(jiān)測(cè) 信息、負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息和斷路器位置及失靈監(jiān)測(cè)信息。
[0071] 所述步驟（2)中的故障恢復(fù)控制程序是針對(duì)單個(gè)變電站及其供電區(qū)域的故障類 型和特點(diǎn)設(shè)計(jì)的特定程序，包括以下步驟：
[0072] 步驟1，故障后配電網(wǎng)絡(luò)初始化，根據(jù)故障后配電網(wǎng)的情況形成所有的故障區(qū)域， 并統(tǒng)計(jì)各故障區(qū)域的重要用戶負(fù)荷和失電總負(fù)荷，根據(jù)潮流計(jì)算的結(jié)果確定電網(wǎng)故障后的 系統(tǒng)狀態(tài)；重要用戶負(fù)荷和失電總負(fù)荷可以從數(shù)據(jù)庫中讀??；系統(tǒng)狀態(tài)可以包括備用電源 點(diǎn)容量、備用電源點(diǎn)電壓和電流限值、聯(lián)絡(luò)開關(guān)通斷情況等；
[0073] 步驟2,在與故障區(qū)域相連的所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)中，若存在與該故障區(qū)域原供電饋線相 連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí)，直接合上該聯(lián)絡(luò)開關(guān)利用原饋線恢復(fù)供電，若不存在這樣的聯(lián)絡(luò)開關(guān)則 轉(zhuǎn)步驟3 ;
[0074] 步驟3,故障區(qū)域相連且備用容量大于零的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，若經(jīng)潮流計(jì)算后沒有超過電 壓或電流限制則實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的供電，否則轉(zhuǎn)步驟4 ;
[0075] 步驟4,切除低等級(jí)負(fù)荷直至電壓和電流不越限，輸出恢復(fù)方案。
[0076] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本實(shí)用新型的精神和范圍的條件 下，還可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于以上的說 明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
【權(quán)利要求】
1. 一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，該分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器 包括DSP芯片、電源單元、通信單元、上位機(jī)、存儲(chǔ)單元、AD處理單元和復(fù)位電路；其中，所述 電源單元與DSP芯片呈單向連接，與通信單元呈單向連接；所述通信單元與DSP芯片呈雙向 連接，與上位機(jī)呈雙向連接；所述上位機(jī)與通信單元呈雙向連接，與電源單元呈單向連接； 所述存儲(chǔ)單元與DSP芯片呈雙向連接；所述AD處理單元與DSP芯片呈雙向連接，與上位機(jī) 呈單向連接；所述復(fù)位電路與DSP芯片呈雙向連接，與電源單元呈單向連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述DSP芯片是型 號(hào)為TMS320C5402的芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述電源單 元包括電源輸入接口電路、電源輸出接口電路和電源控制芯片，其工作電壓為5V，輸出電壓 為3. 3V和I. 8V;所述電源輸入接口電路與上位機(jī)5V電源輸出接口相連；所述電源輸出接 口電路的I. 8V輸出口DSP芯片的CVdd接口相連；所述電源輸出接口電路的3. 3V輸出口分 別與DSP芯片的DVdd接口、通信單元的電源接口和復(fù)位電路的電源端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述電源輸入 接口電路包括電阻R、電阻Rl、以及電阻R2和電容C、電容Cl、以及電容C2;其中，5V電源端 經(jīng)電阻R接地；電容C和電容Cl并聯(lián)一端接5V電源輸入端和電源控制芯片TPS73HD318的 引腳IIN端相連，電容C和電容Cl并聯(lián)的另一端接地；電阻Rl-端與TPS73HD318的IEN 端相連，電阻Rl另一端接地；電容C2 -端與5V電源輸入端和TPS73HD318的2IN端相連， 電容C2另一端接地；電阻R2 -端與TPS73HD318的2EN端相連，電阻R2另一端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述電源輸出 接口電路包括電容C3、電容C4、電容C5、以及電容C6;其中，電容C3和電容C4并聯(lián)一端與 電源控制芯片TPS73HD318的IOUT端和I. 8V電源輸出端相連，電容C3和電容C4并聯(lián)的另 一端接地；電容C5和電容C6并聯(lián)一端與TPS73HD318的20UT端和3. 3V電源輸出端相連， 電容C5和電容C6并聯(lián)的另一端接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述電源控制 芯片是雙路輸出電源電路TPS73HD318 ;其中，IIN端和IIN端相連后與電容Cl相連；2IN端 和2IN端相連后與電容C2相連；IGND端和1FB/SENSE端分別接地；IOUT端與電容C3相連； 20UT端和2SENSE端相連后與電容C5相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述通信單元 是通用串行異步收發(fā)器MAX3111 ;其中，VCC端與電源單元的輸出電壓為3. 3V電源輸出接 口電路相連；TlIN端與TX端相連；RlOUT端與RX端相連；DIN端、DOUT端、SCLK端、CS端、 IRQ端分別與DSP芯片TMS320VC5402的BDX端、BDR端、BCLKX端、BFSX端、IN端T相連； TlOUT端和RlIN端與上位機(jī)I/O接口相連；Xl端和X2端并聯(lián)晶振；Xl端經(jīng)電容C7接地； X2端經(jīng)電容C8接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述上位機(jī)為 變電站綜合自動(dòng)化平臺(tái)，包含5V電源輸出接口、I/O接口和8個(gè)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊；所述 5V電源輸出接口與電源單元的電源輸入接口電路相連；所述I/O接口與通信單元MAX3111 的TlOUT端和RlIN端相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述配電網(wǎng)數(shù) 據(jù)采集模塊由輸入端、輸出端、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C8、 電容C9、運(yùn)算放大器0M、二極管VDl、二極管VD2和電流互感器CT組成，其輸入端采集變電 站或配電網(wǎng)中的故障信息，其輸出端與AD轉(zhuǎn)換芯片的模擬量輸入接口相連；其中，電流互 感器CT的兩端分別經(jīng)電阻R6和電阻R7并聯(lián)后與電阻R5相連；二極管VDl與二極管VD2 串聯(lián)接地；電容C9 一端與電阻R5相連，電容C9 一端另一端接地；運(yùn)算放大器OM的正輸入 端與電阻R5相連，運(yùn)算放大器OM的負(fù)輸入端經(jīng)電阻R8與其輸出端相連構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)，運(yùn) 算放大器OM的輸出端經(jīng)電阻R3與輸出端相連；電容C8的一端接地，電容C8另一端與運(yùn)算 放大器OM的輸出端相連；電阻R4 -端與輸出端相連，電阻R4另一端接地。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元 包括閃存FLASH和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM;其中所述閃存和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器分別與DSP芯片 呈雙向連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于所述閃存的型 號(hào)為AT29LV1024的閃存；其中，DSP芯片TMS320C5402的DB端與閃存AT29LV1024的1/ 015?0接口呈雙相連接；DSP芯片TMS320C5402的AB端、R/W端、西端分別與AT29LV1024 的A15?0端、_端、端呈單向連接；AT29LV1024的端、?五端、OE端接地。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述靜態(tài)隨 機(jī)存儲(chǔ)器的型號(hào)為IS61LV6416 ;其中，DSP芯片TMS320C5402的DB端與靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器IS 61LV6416的1/015?0接口呈雙相連接；DSP芯片TMS320C5402的八8端、_端、M端分別 與靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器IS61LV6416的A15?0端、WS端、既端呈單向連接；閃存AT29LV1024 的端、?五端、OE端接地。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述AD處理 單元包括或門邏輯電路和AD轉(zhuǎn)換芯片；所述AD轉(zhuǎn)換芯片是型號(hào)為ADS8568的AD轉(zhuǎn)換芯 片；其中，所述AD轉(zhuǎn)換芯片的8路模擬量輸入端與上位機(jī)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊相連；DSP 芯片TMS320C5402的AlO端和B端分別接或門邏輯電路的輸入端后輸出端接AD轉(zhuǎn)換芯片 ADS8568的CS端；DSP芯片TMS320C5402的R/W端、XF端、：[兩巧端與AD轉(zhuǎn)換芯片ADS8568 的―反端、瓦5端、爾?端單向連接；DSP芯片TMS320C5402的D9?DO端與AD轉(zhuǎn)換芯片ADS8568的D9?DO端呈雙向連接；AD轉(zhuǎn)換芯片ADS8568的REEM端、CSTART端接地。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述復(fù)位電 路包括觸發(fā)開關(guān)SW、電阻R9、電阻RlO和電容ClO;其中，觸發(fā)開關(guān)SW觸發(fā)端與DSP芯片 TMS320C5402的Α16相連，觸發(fā)開關(guān)SW輸入端分別接地和與電阻R9相連；電阻RlO和電容 ClO串聯(lián)接地；電阻R9與電阻RlO和電容ClO的公共端相連后接DSP芯片TMS320C5402的 RS端。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，所述DSP用于 讀取存儲(chǔ)單元中的故障信息，調(diào)用故障恢復(fù)控制程序并判斷故障類型；根據(jù)故障類型，通過 通信單元的串行通信接口向上位機(jī)發(fā)出調(diào)用變電站及其供電區(qū)域配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流信 息、開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將接受到的信息暫存至存儲(chǔ)單元；將存儲(chǔ)單元中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào) 入，通過調(diào)用故障恢復(fù)控制程序運(yùn)算得的開關(guān)操作的故障恢復(fù)方案，并將恢復(fù)方案暫存至 存儲(chǔ)單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式配電網(wǎng)故障恢復(fù)控制器，其特征在于，通信單元將暫 存在存儲(chǔ)單元中的恢復(fù)方案上傳至上位機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204228884SQ201420522717
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】馬步云, 代志綱, 翟化欣, 王斌, 葛林耀, ?；? 楊凱, 曲兆旭, 隋曉雨, 董超 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司物資分公司