一種城市配電中的10kV環(huán)網(wǎng)柜終端控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及城市配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全，尤其是環(huán)網(wǎng)柜故障報(bào)警、定位與搶修。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國城市大部分lOkV配電系統(tǒng)中，采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)供電方式，每一個(gè)用電負(fù)荷可 W從兩個(gè)方向獲得電能，可W提高系統(tǒng)的可靠性W及穩(wěn)定性，用電負(fù)荷分別通過兩個(gè)負(fù)荷 開關(guān)與兩個(gè)方向的母線相連接，當(dāng)一側(cè)故障或者進(jìn)行檢修時(shí)，則斷開故障側(cè)負(fù)荷開關(guān)，閉合 另外一側(cè)負(fù)荷開關(guān)，大大降低了用戶停電率，而且檢修供電故障的效率也得到了相應(yīng)的提 高。其次，在城市配網(wǎng)中，基本都采用電纜供電，所W大大增加了環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用。作為環(huán)形網(wǎng)絡(luò) 供電網(wǎng)絡(luò)的組成，主要應(yīng)用在小區(qū)、學(xué)校等用電總負(fù)荷比較低的地方，環(huán)網(wǎng)柜的出口處配有 真空斷路器，可W及時(shí)有效的切除短路故障，同時(shí)避免了負(fù)荷開關(guān)頻繁操作。
[0003] "智能電網(wǎng)2.0"的提出，確定了建立通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上電網(wǎng)將已經(jīng)成熟的傳，感和 測(cè)量技術(shù)、最優(yōu)的控制方法應(yīng)用在系統(tǒng)的決策中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的檢測(cè)、控制和保護(hù)，構(gòu)成堅(jiān) 強(qiáng)、統(tǒng)一智能電網(wǎng)。本實(shí)用新型提出一種城市配電中的lOkV環(huán)網(wǎng)柜終端控制系統(tǒng) 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)上述技術(shù)問題，提出的具體技術(shù)方案如下：
[000引1)一種城市配電中的lOkV環(huán)網(wǎng)柜終端控制系統(tǒng)，它的組成包括：終端控制器1， GPRS網(wǎng)絡(luò)4, Internet網(wǎng)絡(luò)5,122電力搶險(xiǎn)車6,6IS系統(tǒng)7,城市電網(wǎng)調(diào)度中屯、8,工作過程:終 端控制器1檢測(cè)到lOkV環(huán)網(wǎng)柜出線端用戶負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路故障，由其上GPRS天線模塊3發(fā)出 信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4和Internet網(wǎng)絡(luò)引尋信息發(fā)至城市電網(wǎng)調(diào)度中屯、8,122電力搶險(xiǎn)車同 時(shí)接到信息，城市電網(wǎng)調(diào)度中屯、8通過其內(nèi)的GIS系統(tǒng)7與控制器1的GPS模塊2實(shí)施故障定 位。
[0006] 2)終端控制器1組成為微處理器9、交流采樣模塊10、GPS天線模塊2，GPRS模塊3,供 電模塊11，微處理器9是控制核，交流采樣模塊10是控制核的輸入部分，控制核的輸出部分 是GPRS天線模塊3和GI^模塊2,供電模塊11為各模塊提供電源。
[0007] 3)微處理器9是DSP微處理器或者ARM處理器。
[000引 4)交流采樣模塊10采用MCU+ASIC結(jié)構(gòu)。
[0009] 本實(shí)用新型有如下積極技術(shù)效果：
[0010] (1)環(huán)網(wǎng)柜一般裝設(shè)在母線的饋線分支處，在多個(gè)出線端安裝有真空斷路器，也被 稱為分界開關(guān)，作為系統(tǒng)的責(zé)任分界，環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線端接有負(fù)荷開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)可W切斷負(fù)荷 電流，由于沒有滅弧裝置，所W不能切斷短路電流，在運(yùn)種背景下，需要環(huán)網(wǎng)柜具備能控制 斷路器的先進(jìn)的控制終端。
[0011] (2)因?yàn)榄h(huán)網(wǎng)柜體積相對(duì)較小，成本少，而構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)需要的保護(hù)算法復(fù)雜， 故需設(shè)計(jì)一款低成本、高性能且具備保護(hù)功能的先進(jìn)環(huán)網(wǎng)柜控制終端，
[0012] (3)具有微機(jī)保護(hù)W及故障上傳功能的lOkV饋線端城市配電環(huán)網(wǎng)柜控制終端，從 而具備了配電網(wǎng)自愈技術(shù)、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化要求、提高了供電穩(wěn)定性w及可靠性。
【附圖說明】
[0013] 圖1是lOkV環(huán)網(wǎng)柜終端巧制系統(tǒng)組成圖。
[0014] 圖2是終端控制器的組成圖。
[0015] 圖3是ZBC300-2D24EN電源控制模塊內(nèi)部原理圖。
[0016] 圖4是ATT7022E外圍電路。
[0017] 圖5是SIM900A外圍電路。
[001引圖中：1為終端控制器，2為GPS模塊，3為GPRS天線模塊，4為GPRS網(wǎng)絡(luò)，5為Internet 網(wǎng)絡(luò)，6為122電力搶險(xiǎn)車，7為GIS系統(tǒng)，8為城市電網(wǎng)調(diào)度中屯、，微處理器9，交流采樣模塊 10,供電模塊11。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖具體說明如何實(shí)施。
[0020] 1.終端控制器
[0021] 終端控制器的組成如圖2所示，構(gòu)成智能環(huán)網(wǎng)柜控制終端的模塊主要有:核屯、控制 單元、供電、交流信號(hào)采集、GPRS天線模塊和GPS模塊通信考慮到輸入輸出的模塊需要24V的 驅(qū)動(dòng)電壓，系統(tǒng)按照電壓等級(jí)分成兩塊電路板(5VW下和5VW上各一塊），做到強(qiáng)弱電之間 的隔離，完成弱電控制強(qiáng)電，兩塊板子之間用接插件連接。
[0022] 本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部RC振蕩器，在振蕩模式下工作，其外部元件:外接一個(gè)12M化的 晶體和電容C)(i與CX2，就可W形成基本模式的振蕩電路。
[0023] 本次設(shè)計(jì)采用SWD模式調(diào)試、下載接口，SWD比JTAG在高速下面更可靠，在大數(shù)據(jù)量 的情況下面JTAG的下載會(huì)出錯(cuò)，但是SWD發(fā)生的幾率會(huì)小很多，而且SWD模式占用的引腳比 較少，W及在需要的PCB面積比較小。JTAG與復(fù)位忍片的手動(dòng)復(fù)位輸入引腳想連接(也可W 不連接），SWDCLK是時(shí)鐘信號(hào)引腳，SWDI0是數(shù)據(jù)的輸入輸出引腳，+3.3V引腳與J-1 ink的一 號(hào)引腳相連接(也可W不連接）。
[0024] CAT811是復(fù)位忍片，它的引腳特性為：
[00巧]①方?jīng)鰹槭謩?dòng)復(fù)位輸入管腳；
[0026] ②CAT811的是推挽輸出（低有效），復(fù)位管腳的狀態(tài)將保持到齊涼返回高電 平后的140ms，可W有效的防抖動(dòng)，忽略瞬時(shí)的電壓信號(hào)；
[0027] ③Vcc為監(jiān)控的電源電壓，當(dāng)Vcc低至1.0V時(shí)輸出可保證仍處于正確狀態(tài)。
[0028] 根據(jù)用戶要求W及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本控制器終端需要具備實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能?；谏鲜龅?要求，所W本次設(shè)計(jì)采用I2C總線與時(shí)鐘模塊進(jìn)行連接，時(shí)鐘模塊PCF8563T具備計(jì)時(shí)功能， 通過SIM900A獲取實(shí)時(shí)時(shí)間發(fā)送給LPC1778,在通過I2C總線寫入時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊開始計(jì) 時(shí)。
[0029] ①將電源信號(hào)通過反向保護(hù)二極管給時(shí)鐘忍片供電，電解電容可W對(duì)波紋進(jìn)行有 效的濾波；
[0030] ②S化時(shí)鐘線和SDA數(shù)據(jù)線通過上拉電阻分別與LPC1778的電S化、SDA相連接；
[0031 ] @為了實(shí)現(xiàn)?〔。8563巧十時(shí)功能，在05(：1引腳與05〇)之間接一個(gè)32.7681化的晶振。
[0032] 2.供電模塊
[0033] 根據(jù)用戶需求及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)電源控制模塊有如下要求：
[0034] ①具備后備電源的充放電管理功能；
[0035] ②一側(cè)電源失壓后，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的切換，并給出告警信號(hào)；
[0036] ③就地/遠(yuǎn)程活化功能；
[0037] 因?yàn)樵诓捎铆h(huán)網(wǎng)供電的區(qū)域，當(dāng)一個(gè)方向上的母線因?yàn)楣收媳回?fù)荷開關(guān)斷開，線 路上將不在有電壓，電池需要切換到另一側(cè)正常運(yùn)行的線路上，保證控制終端的正常工作。
[0038] 本次設(shè)計(jì)選擇ZKA-5-220G雙電源切換器實(shí)現(xiàn)雙路電源輸入和自動(dòng)切換功能。同 時(shí)，采用ZBC300-2D24EN電源控制模塊完成充電管理功能，在欠壓等情況下可W給出告警輸 出，可W就地活化電池，W及采集遠(yuǎn)程信號(hào)實(shí)現(xiàn)遙控活化電池。
[0039] VC、P0K、冊(cè)K、化W及VH為告警信號(hào)，本次設(shè)計(jì)通過化P521-4隔離電池控制模塊W 及LPC1778,實(shí)現(xiàn)對(duì)告警信號(hào)的采集。
[0040] HK、HG、BG W及VG為電池活化控制模塊，其中VG為公共端，分別與HK、HG W及BG通過 開關(guān)相連接，可W作為光禪的輸入端，VG公共節(jié)點(diǎn)，將光禪的輸出側(cè)二極管作為一個(gè)開關(guān)， 正極不接任何電壓，不串聯(lián)電阻，所W在電源控制模塊的輸入端沒有漏電流。
[0041 ]本系統(tǒng)外部輸入電源為DC24V，然后通過DC24V，轉(zhuǎn)化為其他電壓等級(jí)的供電電源。 DC24V用來驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能繼電器，F(xiàn)H24V用來提供輸出的分合閩信號(hào)，使用隔離電路將DC24V與 FH24V信號(hào)隔離開，做EMC實(shí)驗(yàn)時(shí)，形成對(duì)電池模塊的保護(hù)，而DC15V用來驅(qū)動(dòng)IGB巧E動(dòng)忍 片，產(chǎn)生分、合閩動(dòng)作;系統(tǒng)內(nèi)部各器件的工作電壓有Ξ種分別為5V、4V和3.3V，其中5V是用 來給2272M4或者315M無線模塊供電，而GPRS無線模塊SIM900A則需要4V的直流電源來供電， 其余器件則需要3.3V供電。
[0042] 在所接的負(fù)載工作時(shí)，電源會(huì)產(chǎn)生一紋波，波紋會(huì)影響精度要求比較高的電子元 器件。本次設(shè)計(jì)采用后置電感、電容來濾除波紋，因?yàn)殡娙萘恳欢〞r(shí)，負(fù)載電流決定放電時(shí) 間，當(dāng)電容放電時(shí)間大于波紋的半個(gè)周期時(shí)，得到的電源信號(hào)就會(huì)相對(duì)比較平滑。按照負(fù)載 電流選擇電容容量的大小，一般可供參考的電流、容量配比為：負(fù)載2A/4000uF、0.5~1A/ 1000uF、0.1 ~0.5A/500uF、0.05 ~0.14/200 ~500uF、0.05A 及 W 下配200uF。