專利名稱：一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，具體講涉及一種配電網(wǎng)的廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)。
技術(shù)背景電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)是對配電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控的重要設(shè)備。目前，大多數(shù)配電臺區(qū)采用功能單一電能質(zhì)量控制器，如無功補(bǔ)償控制器，其主要功能為三相電壓/電流測量、記錄、統(tǒng)計分析、電容器投切控制等。隨著人們生活水平的提高及家用電器的大量使用，部分地區(qū)配電變壓器輸出電壓偏低；此外，由于老式變壓器損耗大，需要更換成有載調(diào)容變壓器。因此，傳統(tǒng)的功能單一的電能質(zhì)量控制器已無法適用。 本發(fā)明人長期潛心研究的基礎(chǔ)上，提出了將廣義電能質(zhì)量控制終端將無功補(bǔ)償、有載調(diào)壓、有載調(diào)容等功能相結(jié)合的技術(shù)方案，在實現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上同時能調(diào)節(jié)配電變壓器的輸出電壓、容量，進(jìn)一步改善了電能質(zhì)量，同時提高了變壓器的工作效率
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)符合電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及農(nóng)網(wǎng)智能化的需求，對傳統(tǒng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測、分析以及控制等操作進(jìn)行了深化和拓展，實現(xiàn)了無功補(bǔ)償、有載調(diào)壓、有載調(diào)容等技術(shù)的綜合應(yīng)用、廣義電能質(zhì)量控制，具有多種通信方式及靈活方便的人機(jī)交互功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括獨立板卡、背板；所述獨立板卡包括主板和功能板；所述背板通過總線接口分別與所述主板、功能板連接；所述主板包括IXD屏、按鍵LED和中央處理單元；所述中央處理單元包括單芯片雙核處理器和存儲器；所述功能板包括接口、WIFI單元、電源單元、ADC、互感器、信號調(diào)理電路、上行通信單元和下行通信單元。本實用新型提供的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述接口包括遙控接口、遙信接口、以太網(wǎng)接口、串口、TSC控制接口、直流遙測接口和USB接口。本實用新型提供的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述單芯片雙核處理器包括DSP和ARM。本實用新型提供的另一優(yōu)選的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述功能板的TSC控制接口與復(fù)合開關(guān)連接。本實用新型提供的再一優(yōu)選的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述功能板的遙控接口分別與有載調(diào)壓分接開關(guān)和調(diào)容分接開關(guān)連接。本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述功能板的WIFI單元設(shè)有無線Web Service服務(wù)單元。[0013]本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述功能板的串口 RS485與剩余電流動作保護(hù)器和智能電能表連接。本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，所述功能板的直流遙測接口與溫度傳感器、濕度傳感器和瓦斯?jié)舛葌鞲衅鬟B接。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明得到的有益效果是I、本實用新型終端系統(tǒng)將無功補(bǔ)償、有載調(diào)壓和有載調(diào)容技術(shù)相結(jié)合，可有效改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高配電變壓器的工作效率；2、本實用新型終端系統(tǒng)采用單元化結(jié)構(gòu)和總線接口技術(shù)，終端的功能具有可擴(kuò)展性，并可方便更換功能單元；3、本實用新型終端系統(tǒng)主板采用單芯片雙核處理器，DSP與ARM分工明確，提高了 整體的工作效率，同時也避免了采用分立芯片所帶來的PCB設(shè)計的復(fù)雜性與不可靠性；4、本實用新型終端系統(tǒng)功能板內(nèi)置WIFI單元，并提供無線Web Server服務(wù)，用戶通過手持終端可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，避免登桿等繁瑣操作；5、本實用新型終端系統(tǒng)通過上行和下行通信單元支持多種通信方式，并提供標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊接口，以滿足不同客戶需求；6、本實用新型終端系統(tǒng)主板具備帶觸摸功能的LCD屏及豐富的人機(jī)界面，使得人機(jī)交互的操作簡潔、方便。

圖I為配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)的板卡結(jié)構(gòu)圖；圖2為配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)的硬件及其外圍設(shè)備連接圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例I :如圖I配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)的板卡結(jié)構(gòu)圖所示，本例的實用新型配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)采用分立板卡式結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)包括獨立板卡、背板(總線插槽)，板卡包括主板、功能板I和功能板II。其中功能板I包括遙控接口、遙信接口、TSC(晶閘管投切電容)控制接口、直流遙測接口、USB接口、串口、以太網(wǎng)接口、WIFI單元(RT3070);功能板II包括電源單元、ADC、互感器及信號調(diào)理電路和上/下行通信單元。兩塊功能板可方便地從終端下方插拔，其接線端子朝下，使終端具備內(nèi)嵌式和壁掛式兩種安裝方式。如圖2配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)的硬件及其外圍設(shè)備連接圖所示，電能質(zhì)量控制終端中央處理單元采用了雙核處理器0MAP-L138 (375MHz的DSP核+ARM核)及大容量的存儲器，利用DSP單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理及實時控制；ARM則通過嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲、通信功能等?；趶V義電能質(zhì)量控制終端適用于IOOkVA及以上，負(fù)荷水平中等或較高的配電臺區(qū)。故該終端系統(tǒng)可實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測與分析，包括交流電壓、電流的采集，功率因數(shù)的計算；諧波的分析及三相不平衡的統(tǒng)計；電壓波動、閃變、暫降及中斷的監(jiān)測。用于數(shù)據(jù)采集的A/D轉(zhuǎn)換芯片為ADI公司生產(chǎn)的AD7656，具有16位分辨率，采樣率可達(dá)250ksps，同時具有高信噪比、低功耗等優(yōu)點。無功補(bǔ)償，終端系統(tǒng)可通過功能板內(nèi)的TSC控制接口外接復(fù)合開關(guān)，實現(xiàn)基于TSC的無功功率的補(bǔ)償。有載調(diào)壓，終端系統(tǒng)利用功能板內(nèi)的遙控接口連接有載調(diào)壓分接開關(guān)實現(xiàn)對變壓器輸出電壓的調(diào)節(jié)。 有載調(diào)容，終端系統(tǒng)利用功能板內(nèi)的遙控接口連接有載調(diào)容分接開關(guān)實現(xiàn)對變壓器兩種容量進(jìn)行切換。配電變壓器的保護(hù)，利用功能板內(nèi)的遙控接口操作配電箱/柜的進(jìn)出線開關(guān)，實現(xiàn)過壓、過流、過負(fù)荷、欠壓及過熱保護(hù)功能。狀態(tài)監(jiān)測，終端系統(tǒng)利用功能板內(nèi)的遙信接口監(jiān)測配電箱/柜的進(jìn)出線開關(guān)狀態(tài)和有載調(diào)壓/調(diào)容分接開關(guān)狀態(tài)。人機(jī)交互功能，本地主板采用帶觸摸功能的5寸LCD屏，并提供豐富易用的人機(jī)界面，并利用LED實現(xiàn)無功補(bǔ)償投切指示、有載調(diào)壓分接指示、變壓器容量檔位運(yùn)行指示；遠(yuǎn)程則采用無線接入方式(WIFI接口、Web Service服務(wù))與手持終端進(jìn)行人機(jī)交互。功能板內(nèi)的串口 RS485接口連接剩余電流動作保護(hù)器，以實現(xiàn)剩余電流動作保護(hù)，其包括剩余電流值監(jiān)測，剩余電流動作保護(hù)器失壓告警、漏電告警、漏電保護(hù)動作檢測，數(shù)據(jù)處理、存儲及傳輸。通信單元，功能板內(nèi)的通信單元包括上行和下行通信單元，支持多種標(biāo)準(zhǔn)的通信方式。上行通信方式包括光纖以太網(wǎng)專網(wǎng)通信、GPRS無線公網(wǎng)通信、230M無線專網(wǎng)通信；下行通信方式包括以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)通信、微功率無線通信、電力線載波通信、RS485
坐寸ο環(huán)境監(jiān)測，終端系統(tǒng)利用功能板內(nèi)的溫濕度傳感器及終端的直流遙測功能實時監(jiān)測環(huán)境溫度及濕度。遙測電路采用了高精度線性光耦HCNR200和低噪聲運(yùn)算放大器實現(xiàn)信號的隔離與轉(zhuǎn)換，將4 20mA直流電流信號轉(zhuǎn)換為I 5V直流電壓信號；該電路具有低成本、高線性度、高穩(wěn)定度、頻帶寬等優(yōu)點。最后應(yīng)該說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括獨立板卡、背板；所述獨立板卡包括主板和功能板；所述背板通過總線接口分別與所述主板、功能板連接； 所述主板包括IXD屏、按鍵LED和中央處理單元；所述中央處理單元包括單芯片雙核處理器和存儲器； 所述功能板包括接口、WIFI單元、電源單元、ADC、互感器、信號調(diào)理電路、上行通信單元和下行通信單元。
2.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述接口包括遙控接口、遙信接口、以太網(wǎng)接口、串口、TSC控制接口、直流遙測接口和USB接口。
3.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述單芯片雙核處理器包括=DSP和ARM。
4.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述功能板的TSC控制接口與復(fù)合開關(guān)連接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述功能板的遙控接口分別與有載調(diào)壓分接開關(guān)和調(diào)容分接開關(guān)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述功能板的WIFI單元設(shè)有無線Web Service服務(wù)單元。
7.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述功能板的串口 RS485與剩余電流動作保護(hù)器和智能電能表連接。
8.如權(quán)利要求I所述的一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，其特征在于所述功能板的直流遙測接口與溫度傳感器、濕度傳感器和瓦斯?jié)舛葌鞲衅鬟B接。
專利摘要本實用新型涉及一種配電網(wǎng)廣義電能質(zhì)量控制終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括獨立板卡、背板；所述獨立板卡包括主板和功能板；所述背板通過總線接口分別與所述主板、功能板連接。本實用新型的終端系統(tǒng)主板采用單芯片雙核處理器及大容量的存儲器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號處理及實時控制、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲、通信功能等，并將無功補(bǔ)償、有載調(diào)壓、有載調(diào)容等技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，在實現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上同時能調(diào)節(jié)配電變壓器的輸出電壓、容量，進(jìn)一步改善了電能質(zhì)量，同時提高了變壓器的工作效率。
文檔編號H02J13/00GK202651892SQ201220266438
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者盛萬興, 孫軍平, 李玉凌, 許保平, 李二霞, 姜建釗, 樊勇華, 孫智濤 申請人:中國電力科學(xué)研究院