一种配电线路故障自愈控制器及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种配电线路故障自愈控制器及其控制方法，属配电自动化领域。所述控制器配置在双端电源，开环供电的配电线路的分段开关上，用于设置失压判别、过电流判别、小电流接地判别、备自投功能控制程序，自动实现故障区域隔离，非故障区域恢复供电。本发明专利技术所述的配电线路故障自愈控制方法利用脉动闭锁功能，在线路发生故障重合时，能够利用电压脉动信号闭锁备投，既缩短了恢复供电的时间，又防止多次合到故障线路上，对设备造成冲击，有利于配电网的安全、稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开，属于配电自动化领域。 适合于配电自动化柱上分段开关控制中的故障隔离和恢复供电。
技术介绍
随着我国智能电网技术的高速发展以及城乡用电负荷与日俱增，人们对供电可 靠性和供电质量提出了更高的要求。目前，占我国电网大多数的农村电网和中小城市电网 还普遍使用无通道重合模式或通过配电自动化主站来实现基本的故障隔离和恢复供电功 能(主站DA模式)。第一种方式是传统的柱上开关控制器重合算法，利用失压保护、电流闭 锁和备自投功能，隔离故障时需要多次冲击，恢复时间长，对系统影响大。第二种方式，对通 信的依赖程度大，要求高，对各个FTU上送信息的实时性和准确性要求很高，自动化投入费 用高，不利于大面积推广应用。 有鉴于此，本专利技术人对此进行研究，专门开发出一种配电线路故障自愈控制器及 其控制方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供：利用脉动闭 锁功能，在线路发生故障重合时，能够利用电压脉动信号闭锁备投，既缩短了恢复供电的时 间，又防止多次合到故障线路上，对设备造成冲击，有利于配电网稳定运行。 为了实现上述目的，本专利技术的解决方案是： 一种配电线路故障自愈控制器，包括主处理器，与主处理器相连的存储器单元、DSP处 理单元、FPGA单元、遥控输出单元、通信单元和液晶显示单元，以及为上述各个单元供电的 电源单元，所述控制器进一步包括模拟量转换单元和开关量输入单元，所述模拟量转换单 元分别与DSP处理单元和FPGA单元相连，所述开关量输入单元通过串行总线与FPGA单元 相连；电压、电流等模拟量经过模拟量转换单元转换后数字信号后，送入DSP处理单元进行 处理，各开关状态值通过开关量输入单兀输入到FPGA单元，主处理器通过DMA方式读取DSP 处理单元内的各相关数据和计算结果，同时通过FPGA单元读取开关量输入单元的各开关 状态值，然后通过遥控输出单元控制各个开关状态，同时通过通信单元和液晶显示单元进 行通信、维护、控制等操作。 作为优选，所述模拟量转换单元包括变压器、低通滤波器、多路转换器、电压更随 放大器和A/D转换器，所有的模拟输入量经模拟输入变压器或飞电容转换，然后滤波，再经 过多个8选1 CMOS多路转换器选择，多路转换器的输出由电压跟随放大器驱动，送入A/D 转换器转换为数字量，A/D转换器的输出以串行数据流的形式送入DSP处理单元进行处理。 作为优选，所述主处理器采用MCF5272通用主处理器，具体可以选择型号为 MCF5272CVF66 的 32-bit 主处理器。 作为优选，所述存储单元包括SRAM、SDRAM和FLASH RAM，其中，SDRAM是主处理器 的工作内存；SRAM在装置掉电时，由电池给SRAM供电，保证其内部数据不丢失，用于存储重 要历史数据；FLASH RAM是不挥发存储器，用于保存装置运行自举程序、操作系统、应用程 序、DSP程序、配置文件等。 作为优选，所述DSP处理单元采用AD公司的高集成度单片数字信号处理器 ADSP-2185。DSP使用串行口周期性地由A/D转换器取得采样数据，然后通过数字滤波和一 定的变换算法实时计算电量信号，由DMA接口传送至主处理器进行处理、存储和传输。DSP 单元根据主处理器设定的检测类型负责故障类型的检测。DSP将数字信号进行傅离叶变换 得到信号的实部和虚部，计算取得信号的基波幅值，作为故障检测的依据。一般可检测的故 障类型有：相间过流故障、单相接地故障、断路器两侧失压、断路器一侧有压、一侧无压。 当DSP检测到上面所列的任何一种故障类型，设置检测标志，发送中断请求通知主处理器 进行逻辑判断。 所述FPGA单元的逻辑电路包括：模拟输入量的多路选择控制和定时转换；主CPU 和DSP之间的接口控制；时钟电路；数字量输入时序控制。 作为优选，所述通信单元包括RS232通信口（RS232)、USB维护口（USB)、以太网口 (TCP/IP)和 CAN 通信口（CAN)。 作为优选，所述电源单元使用浮地的直流电源输入，通过内部的DC/DC转换器，产 生共地的+5V、+15V与-15V、及不共地的+24V直流输入作为内部逻辑电路、模拟电路及干 接点输入光电隔离电流驱动电源，总功耗小于8W。 配电线路故障自愈控制方法，应用在双端电源，开环供电的配电线路中，整个配 电线路包括第一电源，第二电源，第一电源和第二电源的出线端设有对应的第一断路器和 第二断路器，第一断路器和第二断路器之间设有数个柱上分段开关，每个柱上分段开关均 配置有一个配电线路故障自愈控制器，所述控制器用于设置失压判别、过电流判别、小电流 接地判别、备自投功能控制程序，自动实现故障区域隔离，非故障区域恢复供电；柱上分段 开关之间设有常开的联络开关，当配电线路发生二相及以上短路或接地短路故障时，其故 障自愈控制方法包括如下具体步骤： 步骤1-1 :故障点发生短路故障，第一断路器过流保护动作，线路断电； 步骤1-2:由第一电源供电的各个分段开关检测到失压后，通过配电线路故障自愈控 制器启动失压保护动作，分段开关分闸； 步骤1-3 :第一断路器延时疒30秒后重合闸； 步骤1-4 :第一电源与故障点之间的分段开关依次检测到一侧有压、一侧无压，符合备 投条件，执行备投； 步骤1-5 :由于故障点存在，第一电源与故障点之间离故障点最近的分段开关备投到 故障线路上后，通过配电线路故障自愈控制器检测到过流信息，加速分闸，不再执行备投指 令； 步骤1-6 :故障点的另一侧，由第二电源供电，联络开关检测到一侧有压，一侧无压，满 足备投条件，执行备投； 步骤1_7 :故障点与联络开关之间的分段开关失压保护后，通过配电线路故障自愈控 制器检测到一侧电压恢复并在规定时间内消失，符合脉动电压闭锁条件，闭锁备投功能； 步骤1-8 :故障点两侧的分段开关处于分闸状态，故障点被成功隔离，配电线路中的其 余分段开关处于合闸状态，非接地区域恢复供电。 当配电线路发生单相接地故障时，其故障自愈控制方法包括如下具体步骤： 步骤2-1 :故障点发生接地故障，第一断路器做小电流接地试跳，分闸； 步骤2-2 :由第一电源供电的各个分段开关检测到失压后，失压保护动作，所述分段开 关分闸； 步骤2-3 :第一断路器延时2?30秒后重合闸； 步骤2-4 :第一电源与故障点之间的分段开关依次检测到一侧有压、一侧无压，符合备 投条件，执行备投； 步骤2_5:由于故障点存在，第一电源与故障点之间离故障点最近的分段开关备投到 故障线路上后，检测脉动电压3U。存在，加速分闸，不再执行备投指令； 步骤2_6 :故障点的另一侧，由第二电源供电，联络开关检测到一侧有压，一侧无压，满 足备投条件，执行备投； 步骤2-7:故障点与联络开关之间的分段开关失压保护后，一侧电压恢复并在规定时 间内消失，在这段时间内通过配电线路故障自愈控制器检测到存在一个脉动电压3U。，符合 脉动电压闭锁条件，闭锁备投功能； 步骤2-8 :故障点两侧的分段开关处于分闸状态，单相接地区域被成功隔离，配电线路 中的其余分段开关处于合闸状态，非接地区域恢复供电。 上述配电线路故障自愈控制方法，通过分段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：包括主处理器，与主处理器相连的存储器单元、DSP处理单元、FPGA单元、遥控输出单元、通信单元和液晶显示单元，以及为上述各个单元供电的电源单元，所述控制器进一步包括模拟量转换单元和开关量输入单元，所述模拟量转换单元分别与DSP处理单元和FPGA单元相连，所述开关量输入单元通过串行总线与FPGA单元相连；电压、电流模拟量经过模拟量转换单元转换后数字信号后，送入DSP处理单元进行处理，各开关状态值通过开关量输入单元输入到FPGA单元，主处理器通过DMA方式读取DSP处理单元内的各相关数据和计算结果，同时通过FPGA单元读取开关量输入单元的各开关状态值，然后通过遥控输出单元控制各个开关状态，同时通过通信单元和液晶显示单元进行通信、维护、控制操作。

【技术特征摘要】
1. 一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：包括主处理器，与主处理器相连的存 储器单元、DSP处理单元、FPGA单元、遥控输出单元、通信单元和液晶显示单元，以及为上述 各个单元供电的电源单元，所述控制器进一步包括模拟量转换单元和开关量输入单元，所 述模拟量转换单元分别与DSP处理单元和FPGA单元相连，所述开关量输入单元通过串行总 线与FPGA单元相连；电压、电流模拟量经过模拟量转换单元转换后数字信号后，送入DSP处 理单元进行处理，各开关状态值通过开关量输入单元输入到FPGA单元，主处理器通过DMA 方式读取DSP处理单元内的各相关数据和计算结果，同时通过FPGA单元读取开关量输入单 元的各开关状态值，然后通过遥控输出单元控制各个开关状态，同时通过通信单元和液晶 显示单元进行通信、维护、控制操作。2. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述模拟量转换 单元包括变压器、低通滤波器、多路转换器、电压更随放大器和A/D转换器，所有的模拟输 入量经模拟输入变压器或飞电容转换，然后滤波，再经过多个8选1 CMOS多路转换器选择， 多路转换器的输出由电压跟随放大器驱动，送入A/D转换器转换为数字量，A/D转换器的输 出以串行数据流的形式送入DSP处理单元进行处理。3. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述主处理器采 用MCF5272通用主处理器。4. 如权利要求3所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述主处理器具 体选择型号为MCF5272CVF66的32-bit主处理器。5. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述存储单元包 括 SRAM、SDRAM 和 FLASH RAM。6. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述DSP处理单 元采用AD公司的数字信号处理器ADSP-2185。7. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述通信单元包 括RS232通信口、USB维护口、以太网口和CAN通信口。8. 如权利要求1所述的一种配电线路故障自愈控制器，其特征在于：所述电源单元使 用浮地的直流电源输入，通过内部的DC/DC转换器，产生共地的+5V、+15V与-15V、及不共 地的+24V直流输入作为内部逻辑电路、模拟电路及干接点输入光电隔离电流驱动电源， 总功耗小于8W。9. 一种配电线路故障自愈控制方法，其特征在于：所述控制方法应用在双端电源，开 环供电的配电线路中，整个配电线路包括第一电源，第二电源，第一电源和第二电源的出线 端设有对应的第一断路器和第二断路器，第一断路器和第二断路器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，杨建平，孔琳玲，徐琳，徐晓路，陈锋，莫晓明，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司绍兴供电公司，山东科汇电力自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11