基于iec61850规约的智能配用电集成一体化终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于IEC61850规约的智能配用电集成一体化终端。
【背景技术】
[0002]目前，IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。
[0003]智能电网中的智能化变电站就是在IEC61850标准规范下采用先进的、可靠的、节能的、环保的、集成的设备组合而成的，以高速网络通信的平台为信息传输的基础，自动地完成信息的采集功能、测量功能、控制功能、保护功能、计量功能和监测功能等基本功能，并可根据需要支持电网产时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。智能化变电站的特点是通过采用先进的电子式传感器、电子、信息、通信、控制、人工智能等技术，以智能化的一次设备和统一的信息平台为基础，实现变电站的实时全景监测、自动运行控制、设备状态的检修、运行状态的自适应、智能分析决策等功能，对智能电网进行安全状态评估、预警和控制，优化智能系统的运行，实现新能源的实时接入和退出，并与调度中心、电源及相关变电站能够协同互动提供支撑。
[0004]目前配网监测存在以下问题:
[0005]1、现有变电站监测终端种类繁多，包括站所终端DTU，配变终端TTU、继电保护装置、电压监测仪以及电能质量监测仪等，各装置由不同业务部门负责管理，设备采购、运维成本较大。
[0006]2、不同监测终端各自与后台进行通信，如同一电房内DTU使用光纤通信，TTU等终端各自使用无线通信，缺乏统一规划，浪费通信通道资源以及增加设备采购成本。
[0007]3、各种设备采用各种不同的通讯规约，各自为阵。
【发明内容】
[0008]本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于IEC61850规约的智能配用电集成一体化终端。
[0009]本发明为实现上述目的，采用如下技术方案:一种基于IEC61850规约的智能配用电集成一体化终端，包括机箱，设置在机箱内的主机背板，分别通过所述主机背板与主控单元进行通信连接的计量采集单元、保护测控单元、电能质量监测单元、低压综合处理单元和设备状态监控单元，以及用于对系统各个单元进行供电的电源单元；其中，
[0010]所述主控单元，其通过以太网IEC60870-5-104规约与主站进行通讯，用于负责整个站点中所有本地信息的采集、数据合并、数据存储、定时上报、随机召唤以及分类管理；
[0011]所述计量采集单元，其通过变电站传感器采集变电站中电能表的电能计量数据，并通过以太网IEC61850协议将上述电能计量数据定时发往主控单元进行分类存储和定时发布，并将其中的及时数据通过SMV报文以丽S协议格式即时发布；
[0012]所述保护测控单元，其通过变电站传感器对采集到的所有异常数据进行分析计算，并根据计算结果作出相应的保护处理，同时通过以太网IEC61850协议将计算结果上报至主控单元；
[0013]所述电能质量监测单元，其通过变电站传感器对变电站中压侧的电能质量与电压进行监测，并采用快速傅里叶变换FFT和快速离散型傅里叶变换DFT进行计算处理，处理结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元；
[0014]所述低压综合处理单元，其通过变电站传感器对变电站的低压侧配电信息进行监测，并将监测处理结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元；
[0015]所述设备状态监控单元，其通过变电站传感器对变电站配网内重点设备的状态进行监测，并将监测结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元。
[0016]进一步的，所述主控单元采用了 ADI公司的ADSP-BF609双核微处理芯片，该芯片自带两路以太网MAC协议，其中一路配置网络芯片DSP83640，另一路配置网络交换芯片RTL8309 ;所述网络交换芯片RTL8309带有9路独立网口，其中I路网口与ADSP-BF609双核微处理芯片的一路网口连接，另外8路网口用于和其他各个单元连接，使得整机内部实现以太网数据交换。
[0017]进一步的，所述电能计量单元采用ADSP-BF609做核心处理芯片，其配置有两个以太网口，一个以太网口用于读取变电站传感器的计量数据；另一个以太网口用于和主机背板实现数据交换。
[0018]进一步的，所述保护测控单元所具有的保护功能包括:重合闸、三相涌流检测、过压保护、过负荷告警、PT断线/失压告警以及故障录波。
[0019]进一步的，所述电能质量监测单元在电能质量监测中所采集的数据包括:基波、谐波、三相不平衡度、电压闪变、电压事件以及基本量；所述电能质量监测单元在电压监测中所采集的数据包括:被监测各相电压每分钟的平均值及时标，以及日、月统计值。
[0020]进一步的，所述电压闪变的计算方法如下:通过快速傅里叶变换FFT对采集的离散数据进行变换，并针对快速傅里叶变换FFT的计算结果中引起的电网电压幅值衰减做修正处理，以减少因不同频率调幅波引起电网电压输出波动的瞬时闪变视感度的误差。
[0021]进一步的，所述电网电压由一个稳定的工频电压作载波，叠加一个有规则或无规则的调幅波构成；其中，所述调幅波包含单个或多个频率分量。
[0022]进一步的，所述低压综合处理单元采用微功率无线方式与变电站传感器进行数据通讯。
[0023]进一步的，所述低压综合处理单元配有RS-485芯片，用于和多功能综合补偿模块通讯，从而实现无功补偿。
[0024]进一步的，所述设备状态监控单元的监测内容包括:变压器温度监测、变压器风机辅助控制监测、开关柜温度监测、开关柜气压表监测、开关柜局部放电监测、电缆局部放电监测以及电缆环流监测。
[0025]本发明的有益效果:本发明的终端系统采用一体化设计，把配电房内的配电自动化终端(DTU)、配变监测终端(TTU)、集中抄表终端、电能质量分析设备、无功补偿控制设备、三相电能表、综合环境监控设备等多种终端和设备进行了高度集成，各功能模块通信依据IEC61850标准统一设计，把供电系统各部门需要的参数统一归集，既节约了设备成本和配电站空间又做到了所有数据分类发布、信息共享，做到了一台设备实现了多部门数据共传，各取所需。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的功能原理图。
【具体实施方式】
[0027]图1所示，涉及一种基于IEC61850规约的智能配用电集成一体化终端，包括机箱，设置在机箱内的主机背板，分别通过主机背板与主控单元进行通信连接的计量采集单元、保护测控单元、电能质量监测单元、低压综合处理单元和设备状态监控单元，以及用于对系统各个单元进行供电的电源单元。
[0028]对于所述主控单元，其通过以太网IEC60870-5-104规约与主站进行通讯，用于负责整个站点中所有本地信息的采集、数据合并、数据存储、定时上报、随机召唤以及分类管理；
[0029]对于所述计量采集单元，其通过变电站传感器采集变电站中电能表的电能计量数据，并通过以太网IEC61850协议将上述电能计量数据定时发往主控单元进行分类存储和定时发布，并将其中的及时数据通过SMV报文以MMS协议格式即时发布；
[0030]对于所述保护测控单元，其通过变电站传感器对采集到的所有异常数据进行分析计算，并根据计算结果作出相应的保护处理，同时通过以太网IEC61850协议将计算结果上报至主控单元；
[0031]对于所述电能质量监测单元，其通过变电站传感器对变电站中压侧的电能质量与电压进行监测，并采用快速傅里叶变换FFT和快速离散型傅里叶变换DFT进行计算处理，处理结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元；
[0032]对于所述低压综合处理单元，其通过变电站传感器对变电站的低压侧配电信息进行监测，并将监测处理结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元；
[0033]对于所述设备状态监控单元，其通过变电站传感器对变电站配网内重点设备的状态进行监测，并将监测结果定时通过以太网IEC61850协议上报主控单元。
[0034]在本发明中，主控单元采用了 ADI公司的ADSP-BF609双核微处理芯片，其自带两路以太网MAC协议，其中一路外配网络芯片DSP83640，另一路配置网络交换芯片RTL8309 ；网络交换芯片RTL8309带有9路独立网口，其中I路网口与ADSP-BF609双核微处理芯片的一路网口连接，另外8路网口用于和各个单元连接，使得整机内部实现以太网数据交换。
[0035]在本发明中，电能计量单元采用ADSP-BF609做核心处理芯片，其配置有2个以太网口，一个以太网口用于读取传感器计量数据；另一个以太网口和主机背板实现数据交换。
[0036]具体的，电能计量单元通过以太网口读取本回路的电流、电压、频率、相位等参数。其装置计量精度:电压、电流、频率、相位、有功功率、无功功率及电量精度等同传感器转换精度。采样测量值传输类模型采用的是测量值信息的公共数据类中的采样值SAV，采样测量值的交换基于发布/订阅机制。鉴于本电能计量单元需做电能量和高次谐波的计算，采样值设为256个点/周波。
[0037]在保护测控单元中，其从变电站传感器采集相关数据，对实时数据进行分析计算，并根据计算结果分别处理；如过流保护，当发现线路出现过流情况时，立即启动三段过流保护并将事件发生的时间存储并上报至主控单元。其所具有的保护功能包括:重合闸、三相涌流检测、过压保护、过负荷告警、PT断线/失压告警、故障录波等功能。当此类事件发生后，保护测试单元会自动的即时处理，同时作为事件记录通过以太网依照IEC61850协议上报主控单元。
[0038]在本发明中，电能质量监测单元在电能质量监测中，其所采集的数据包括:基波:具体有电压、电流有效值；电压、电流相位；有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、分相功率因数；谐波:具体有电压、电流总谐波畸变率；2?50次谐波电压、电流有效值(含有率)；谐波电压、电流相位；以及三相不平衡度:具体有电压、电流各序分量及不平衡度。另夕卜，还有电压闪变:具体有电压长时闪变、电压短时闪变；电压事件:具体有电压暂升、暂降波形数据及事件参数、短时中断波形数据及事件参数；基本量:具体有频率、电压、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数等。
[0039]在本发明中，电