微网终端的制作方法

本公开涉及电力和新能源技术领域，具体地，涉及一种微网终端。

背景技术：

微网是指由分布式电源、储能装置、能量变化装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，微网既可以孤立运行，独立的为当地提供电力需求，又可以与主电网连接，实现并网运行。可见，微网中包括数量庞大的电力设备，如果电力设备出现故障，会对微网的稳定性产生不同程度的影响。

现有技术中可以通过监测同步相量、谐波等信息来实现对微网稳定性的评估。由于现有技术中的终端设备只能执行单项功能，例如，一终端设备能够监测微网中的同步相量，另外一终端设备能够监测微网中的谐波信息，如果想同时监测同步相量以及谐波信息，需要设置两个甚至多个单项功能的终端设备。这样，就会提高了微网终端的运营成本和后期的维护量。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种微网终端，所述终端包括：

处理器；

采集组件，所述采集组件的一端与所述处理器连接，所述采集组件的另一端与微网内的电力设备连接；

其中，所述采集组件用于获取所述电力设备输出的电信号，所述电信号至少包括以下其中一种：交流量信号、直流量信号、开入量信号；

所述处理器用于根据所述电信号，确定与所述电力设备对应的故障信息，根据所述交流量信号，确定与所述电力设备对应的采集点的同步相量信息以及谐波信息。

可选地，所述采集组件包括：

开入量采集组件；

所述电力设备包括用于输出所述开入量信号的开入量输出线路，所述开入量信号表征所述电力设备的运行状态；

所述开入量采集组件包括用于与所述开入量输出线路连接的接口。

可选地，所述采集组件包括：

直流量采集组件；

所述电力设备包括用于输出所述直流量信号的直流量输出线路；

所述直流量采集组件包括用于与所述直流量输出线路连接的接口。

可选地，所述采集组件包括：

交流量采集组件；

所述电力设备包括用于输出所述交流量信号的交流量输出线路；

所述交流量采集组件包括用于与所述交流量输出线路连接的接口。

可选地，所述终端还包括：

开出组件，所述开出组件的一端与所述处理器连接，所述开出组件的另一端与一个或多个设置在微网线路中的线路开关设备连接；

所述处理器用于根据所述同步相量信息，生成第一控制指令，所述开出组件用于将所述第一控制指令输出给相应的线路开关设备，以使该线路开关设备根据所述第一控制指令调整所在微网线路的开关状态；

所述处理器用于根据所述谐波信息，生成第二控制指令，所述开出组件用于将所述第二控制指令输出给相应的线路开关设备，以使该线路开关设备根据所述第二控制指令调整所在微网线路的开关状态；

所述处理器用于根据所述故障信息，生成第三控制指令，所述开出组件用于将所述第三控制指令输出给相应的线路开关设备，以使该线路开关设备根据所述第三控制指令调整所在微网线路的开关状态。

可选地，所述终端还包括：

通讯模块，与所述处理器连接；

所述通讯模块用于发送所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息中的一者或多者给配置的目的端。

可选地，所述终端还包括：

对时模块，与所述处理器连接，用于为所述处理器提供时间基准；

所述处理器还用于根据所述时间基准以及所述交流量信号，确定所述同步相量信息。

可选地，所述终端还包括：

显示模块，与所述处理器连接，用于显示所述电信号的参数信息、所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息中的一者或多者。

可选地，所述终端还包括：

存储模块，与所述处理器连接，用于存储所述电信号的参数信息、所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息中的一者或多者。

可选地，所述终端还包括：

告警模块，与所述处理器连接，用于根据述同步相量信息、所述谐波信息、所述故障信息中的一者或多者，输出告警信息。

通过上述技术方案，本公开中的微网终端通过采集组件获取微网内电力设备输出的各类型电信号，并通过处理器对获取的电信号进行处理，确定同步相量信息、谐波信息以及故障信息，通过同步相量信息、谐波信息以及故障信息监测微网的稳定性。本公开中的微网终端可实现微网测量、保护、控制为一体的技术效果，进而降低了终端装置的运营成本和后期的维护量。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施例示出的微网终端与微网的连接图。

图2是本公开一示例性实施例示出的微网终端的模块连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

如图1所示，为微网终端与微网的连接图，在该微网内设置有多个电力设备，电力设备可以为供电设备、用电设备、能量转换设备、开关设备等。其中，采集组件与电力设备的输出线路相连，用于获取电力设备输出线路输出的电信号。

微网终端包括：

处理器11；

采集组件12，采集组件12的一端与处理器11连接，采集组件12的另一端与微网内的电力设备连接；

其中，采集组件12用于获取所述电力设备输出的电信号，所述电信号至少包括以下其中一种：交流量信号、直流量信号、开入量信号；

所述处理器11用于根据所述电信号，确定与所述电力设备对应的故障信息，根据所述交流量信号，确定与所述电力设备对应的采集点的同步相量信息以及谐波信息。

本公开中，微网终端还包括：开出组件13，开出组件13的一端与所述处理器11连接，开出组件13的另一端与一个或多个设置在微网线路中的线路开关设备连接。另外，开出组件13还可以与电力设备的开关结构连接，用来控制电力设备的开关状态。

所述微网终端还包括：通讯模块14，与处理器11连接，通讯模块14 用于发送所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息中的一者或多者给配置的目的端。目的端可以为与微网终端通信连接的后台服务器，也可以为与微网通信连接的微网内的其它控制设备。在一个实施例中，通讯模块 14将所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息发送给后台服务器，后台服务器可以根据接收到的信息对响应的电力设备或电力设备所在线路进行检测及控制。在另一实施例中，通讯模块14将所述故障信息发送给对应电力设备或电力设备所在线路上的控制设备上，控制设备可以根据接收到的故障信息对电力设备的开关状态进行调整，或对电力设备所在线路进行断开、隔离等操作。

在本公开中，微网终端设置有一壳体，处理器11、采集组件12、开出组件13、通讯模块14均设置在壳体上。此外，微网终端还包括显示模块、存储模块、对时模块，各模块均设置在所述壳体上。微网中包含有各种电力设备，例如供电设备、用电设备、能量转换设备、开关设备等，由于设备的输出信号包括多种类型信号，如直流量信号、交流量信号、开入量信号，因此，为了实现对多种类型信号进行采集，在本公开中，采集组件12包括开入量采集组件21、直流量采集组件22、交流量采集组件23，如图2所示，由此，可对微网内的直流量信号、交流量信号和开入量信号进行采集。

本公开中，微网内的电力设备包括用于输出所述电力设备开关状态或电力设备运行状态的开入量输出线路。例如，电力设备可以为断路器、刀闸、发电机，对应的，断路器包括一输出断路器的开关状态的开入量输出线路，刀闸包括一输出刀闸位置的开入量输出线路，发电机包括一输出发电机启停状态的开入量输出线路。开入量采集组件21包括用于与所述开入量输出线路连接的接口，用于接收开入量输出线路输出的开入量信号。

在一个实施例中，微网终端上可以设置有1～3块开入量采集组件21，每块开入量采集组件21可包括一个或多个接口，每个接口都可以与一个开关量采集设备连接，且可以对每个接口获取的开入量信号的类型进行设置。例如，开入量采集组件21可包括16个接口，能够接收16路独立的开入量信号，每路开入量信号的电压可以为DC220V、DC110V、DC48V、DC24V 中的一种，或者根据实际需要配置。

在一个实施例中，微网终端上可设置有四块开入量采集组件21，每块开入量采集组件21配置有16个接口。其中，第一块开入量采集组件的16个接口被设置为接收DC220V的开入量信号，第二块开入量采集组件的16个接口被设置为接收DC110V的开入量信号，第三块开入量采集组件的16个接口被设置为接收DC48V的开入量信号，第四块开入量采集组件的16个接口被设置为接收DC24V的开入量信号。在使用时，可以根据现场的安装情况来决定使用哪块开入量采集组件。

本公开中，电力设备包括用于输出直流量信号的直流量输出线路。例如，电力设备为发动机，直流量输出线路可以为发电机的励磁电压输出线路、励磁电流输出线路、气门开度输出线路、导叶开度输出线路等。直流量采集组件22包括用于与直流量输出线路连接的接口，用于接收直流量输出线路输出的直流量信号。

直流量采集组件22可包括多个接口，该多个接口可分别用于与不同的直流信号采集设备连接，由此，一个直流量采集组件22可采集多路微网线路的直流量信号。在一个实施例中，直流采集组件包括8～16个接口，能够接收8～16路直流量信号，直流量信号可为0～5V或4mA～20mA。

本公开中，电力设备包括用于输出交流信号的交流量输出线路。电力设备可以为交流电流互感器、电压互感器等设备。以电压互感器为例，该电压互感器设置在微网线路上，与电力设备对应的采集点为该电压互感器感应交流信号的线路位置，电压互感器在感应到交流信号后通过交流量输出线路进行信号输出，即输出所述交流量信号。交流量采集组件23包括用于与交流量输出线路连接的接口，用于接收交流量输出线路输出的交流量信号。

在一个实施例中，电力设备能够采集微网线路上的交流模拟电信号，并将交流模拟电信号输出给交流量采集组件23。交流量采集组件23能够实现模数转换功能，将接收到的交流模拟电信号进行模数转换，并按照预定采样率对模数转换后的电信号进行采样，获得所述交流量信号，以供处理器11 进行处理。所述预定采样率可以根据实际需要进行设定，在本公开中，为了保证同步相量信息、谐波信息等后续处理的精度要求，在采样时可进行高频采样。

微网终端上可以设置有1～2块交流量采集组件23，每块交流量采集组件23可以包括：6路电压通道和6路电流通道。6路电压通道分别对应两组电压通道，每组的3路电压通道分别对应交流电的A相电压、B相电压、C 相电压。6路电流通道分成两组，每组包括3路电流通道，每组的3路电流通道分别对应交流电的A相电流、B相电流、C相电流。

在一个实施例中，开入量采集组件21、直流量采集组件22、交流量采集组件23的数量可以根据实际需要来进行设置。如果单个微网终端提供的接口数不能满足需要采集的线路数量，可以通过设置多个微网终端来实现电信号采集。

开出组件13可以包括多个接口，在一个实施例中，微网终端可以设置有1～3块开出组件13，每块开出组件13配置有8个接口，即可以同时输出8个独立开出。

如图2所示，本公开中，通过实时监测同步相量信息来确定微网的稳定性。在交流量采集组件23获取到电力设备输出的交流量信号后，传送到处理器11处，处理器11包括一同步相量模块24，同步相量模块24用于根据接收到的交流量信号计算同步相量信息。同步相量信息可以包括：电压同步相量、正序电压同步相量、电流同步相量、正序电流同步相量，还可以包括其他的同步相量信息，本公开不做限定。

在获得同步相量信息之后，处理器11还用于根据同步相量信息，生成第一控制指令。

在一个实施例中，处理器11用于在同步相量信息不满足第一预设条件时，生成第一控制指令。第一预设条件可以为预设电压幅值上限、预设电压幅值下限、同步时钟信号丢失、同步时钟信号异常等预设条件，也可以根据实际需要进行设置。在一个实施例中，第一预设条件为预设电压幅值上限，若同步相量信息中的电压同步相量的幅值超过预设电压幅值上限时，表明该同步相量信息不满足第一预设条件，与该同步相量信息对应的微网线路的稳定性出现了异常，此时，处理器11生成第一控制指令。在第一控制指令为断开相关线路的指令时，开出组件13将第一控制指令传输给相应的线路开关设备，例如断路器，以使该线路开关设备断开发生异常的线路。第一控制指令还可以为其他指令，如重启线路指令，对应的，开出组件13将第一控制指令传输给相应的线路开关设备，以使该线路开关设备重启发生异常的线路。

另外，在获得同步相量信息之后，微网终端设备的通讯模块14还可以将同步相量信息发送给微网终端设备的后台服务器，以使后台服务器根据同步相量信息确定需要执行的操作，以保证微网的稳定。

由于微网中存在复杂的线路和大量设备、元器件，因此微网中必然会存在谐波。微网中的谐波源主要包括：非线性负荷产生的谐波、微电源电力电子接口产生的谐波、配电网的谐波渗透等。大量的谐波会影响微网的电能质量，甚至威胁微网的安全性稳定性。如图2所示，本公开中，处理器11还包括一谐波模块25，在交流量采集组件23获取到电力设备输出的交流量信号后，将交流量信号发送给处理器11的谐波模块25，谐波模块25根据交流量信号计算基波信息以及谐波信息。由于交流量信号经过了高频率的采样，因此能够保证谐波的精度要求。在一个实施例中，谐波模块25能够计算交流信号的基波信息以及2～31次谐波的信息。谐波信息可以包括：K次谐波的频率、K次谐波的幅值、K次谐波的相位、K次谐波电流、K次谐波含量等。

在获得谐波信息之后，处理器11还用于根据谐波信息，生成第二控制指令。

在一个实施例中，处理器11用于在谐波信息不满足第二预设条件时，生成第二控制指令。第二预设条件可以为预设的K次谐波的幅值上限、预设的K次谐波的幅值下限、预设的K次谐波的电流范围、预设的K次谐波含量，还可以是其他的预设条件，本公开不做限定。在一个实施例中，第二预设条件为预设的3次谐波的电流范围，若谐波信息中的3次谐波的电流范围未包含在预设的电流范围内时，表明该谐波信息不满足第二预设条件，与该谐波信息对应的线路上的谐波对线路的影响过大，此时，处理器11生成第二控制指令。在第二控制指令为断开相关线路的指令时，开出组件13将第二控制指令传输给与电力设备对应的线路开关设备，例如断路器，以使该线路开关设备断开产生谐波的线路。第二控制指令还可以为其他指令，本公开不做限定。

另外，在获得谐波信息之后，微网终端设备的通讯模块14还可以将谐波信息发送给微网终端设备的后台服务器，以使后台服务器根据谐波信息确定需要执行的操作，以排除谐波对微网的影响。

如图2所示，在本公开中，处理器11还包括一故障状态模块26，用于根据采集组件12获取到的各类型电信号确定目标微网线路的状态。以电信号为直流量信号为例，在直流量采集组件22获取电力设备的直流量输出线路输出的直流量信号之后，将直流量信号发送给故障状态模块26，故障状态模块26将直流量信号与预设的直流信息进行比对，例如，预设的直流信息为预设电流值上限，当获取的直流量信号的电流值大于预设电流值上限时，故障状态模块26确定该输出线路中的电流处于过流的故障状态，此时，处理器11生成第三控制指令。在第三控制指令为断开相关线路的指令时，开出组件13将第三控制指令传输给与电力设备对应的线路开关设备，例如断路器，以使该线路开关设备断开过流线路。在第三控制指令为重启相关线路的指令时，开出组件13将第三控制指令传输给与电力设备对应的线路开关设备，以使该线路开关设备先断开过流线路，在闭合该线路，如果重启线路的操作未能排除故障，再使该线路保持断开状态。

另外，在获得故障信息之后，微网终端设备的通讯模块14还可以将故障信息发送给微网终端的后台服务器，以使后台服务器配合微网终端设备完成馈线的故障诊断、故障区段隔离、故障网络重构、非故障区段的正常供电等操作。

如图2所示，本公开中的微网终端还包括对时模块27，用于为处理器 11提供时间基准；处理器11用于根据所述时间基准以及所述交流量信号，确定所述同步相量信息。由于对时模块27高精度的对时和守时能力，能够有效提高同步相量计算的实时性。另外，对时模块27还可以为微网终端提供时钟信号。

如图2所示，微网终端还包括：显示模块28，与处理器11连接，用于显示所述电信号的参数信息、所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述故障信息中的一者或多者。在一个实施例中，显示模块28能够显示采集组件 12采集的电信号的波形，以及电信号的参数信息，如电信号的幅值、频率等信息。显示模块28还可以显示微网线路状态，如正常状态或故障状态，或者仅显示处于故障状态的线路。当然，显示模块28还可以显示其他内容，如显示与用户的交互内容、功能选择界面、显示当前时间信息等，显示内容可以根据实际需要进行设置，本公开不做限定。

如图2所示，微网终端还包括：存储模块29，与处理器11连接，用于存储所述电信号的参数信息、所述同步相量信息、所述谐波信息以及所述目标微网线路的故障信息中的一者或多者。本公开中，存储模块29可配置有 SD卡，支持容量的扩展。

如图2所示，微网终端还包括：按键，用于接收外部操作，外部操作对应的功能可以为查询、处理、通讯等。在一个实施例中，微网终端壳体上设置有一个按键或多个按键。每个按键对应一个上述功能。

按键处理模块20，用于在所述按键被按下时，执行与所述按键对应的功能。例如，通过按下具有查询功能的按键时，按键处理模块20对应的将查询的线路状态显示在显示模块28上。微网终端的查询功能可以包括查询线路状态，查询线路运行的数据，查询历史信息等，处理功能可以包括定值整定，断开某条线路的开关设备，生成报告等，通讯功能可以包括发送信息给后台服务器，与微网中其他设备进行通讯等。

在一个实施例中，按键处理模块20可以与处理器11集成。

微网终端中的通讯模块14包括以太网接口以及RS-485接口。在一个实施例中，通讯模块14配置有带有2路以太接口和2路RS-485接口，并支持 C37.118、MODBUS、104等多种通讯规约。当然，通讯模块14还可以包括其他类型的接口，如RS-232、CAN接口等，本公开不做限定。

在一个实施例中，微网终端还包括：告警模块，与处理器11通信连接，用于根据所述故障信息、所述同步向量信息和所述谐波信息中的一者或多者，输出告警信息。在一个实施例中，告警模块用于在所述同步相量信息不满足上述第一预设条件时，或在所述谐波信息不满足上述第二预设条件时，或在所述目标线路的状态信息为故障状态时执行告警操作。告警模块可以为指示灯、蜂鸣器等装置，在微网中的线路出现异常时，开启指示灯，或者启动蜂鸣器进行告警，告警模块还可以为其他装置，本公开不做限定。

另外，所述微网终端还包括：用于为所述终端的各组件以及各模块提供工作电源。

本公开中，处理器11是核心部件，可由一个或多个应用专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称 PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制芯片或其它硬件装置来实现。处理器11能够协调和组织各个组件和模块完成复杂的调度任务。通过采集组件12获取目标微网线路的电信号，处理器11根据电信号，确定同步相量信息、谐波信息、故障状态等参数信息，当线路出现异常时，生成对应的控制信号，一方面由开出组件13输出控制信号对异常线路进行重启、断开等操作，一方面通过通讯模块14将各种数据发送给后台服务器，以使服务器进行故障的排除、网络重构等操作，还可以通过告警装置进行告警操作。可见，本公开的微网终端实现了集测量、保护、控制为一体的技术效果。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。