基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法技术

本发明专利技术提供一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，涉及供电网络安全及电气设备技术领域，工作主流程包括以下过程，并按以下顺序执行：系统初始化、读取标定系、读保护定值、读终端地址、交流采样、数据计算与分析、保护判断、读取遥信、通信处理。本发明专利技术的有益效果是可以实现：1、微信号的高精度数据采集计算；2、配网零序功率保护；3、配网接地复合电流保护；4、超低功耗的嵌入式硬件平台。

【技术实现步骤摘要】
基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法
本专利技术涉及供电网络安全及电气设备
，尤其涉及一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端及其工作方法。
技术介绍
随着经济社会发展，各行各业对供电可靠性的要求越来越高。供电可靠性是电力系统的重要考核指标，目前国家电网公司考核供电可靠性的指标包括：跳闸率、客户投诉率、配电停运率等。在电网结构中，配电网由于量大、面广，线路上分支较多，网络结构复杂，故障点多，特别是短路电流较小的单相接地故障发生的次数更多，占各种故障的绝大部分。通过技术手段，实现故障就地切除、缩小停电范围、缩短停电时间，提高供电可靠性势在必行。馈线自动化保护终端通过实时采集、分析故障信号特征，选择性的切除配电线路故障，自动上送故障记录和录波数据，可以极大地提高供电可靠性，并为不同网络结构下的不同故障类型提供分析依据，具有良好的社会意义和经济价值。现有馈线自动化保护终端，还存在如下几个方面的不足：(1)微信号的高精度数据采集计算配电线路多采用不接地或小电流接地系统，发生单相接地故障时，由于不能形成回路，导致线路上的故障电流非常小。同时，由于配电线路较短，发生相间短路时故障电流又比较大。这就要求馈线保护终端必须兼顾小信号的采样精度和大信号时的采样范围，而现有馈线自动化保护终端不能实现。(2)配网零序功率保护无法实现接地故障检测，无法实现全相保护，无法实现在投入电阻的情况下和无电阻的情况下，都能有效判别接地故障。(3)配网接地复合电流保护不能实现配网接地故障的准确检测，未实现最简化配置，检测阻抗有限。(4)超低功耗的嵌入式硬件平台配电网在逐步推广CVT互感器的应用，该互感器在高精度、轻量化的同时，输出功率有限。为此，配电自动化保护终端必须严格控制整体功耗，计划设计功耗在5W以内(含储能电容和蓄电池的充电功率)，而现有馈线自动化保护终端不能实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，以解决上述技术问题。本专利技术为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：工作主流程包括以下过程，并按以下顺序执行：系统初始化、读取标定系、读保护定值、读终端地址、交流采样、数据计算与分析、保护判断、读取遥信、通信处理。进一步的优选，所述交流采样的过程，每周期采集32点，采用定时器1控制采样间隔为0.625ms；定时中断后，启动AD采样过程，采样完成后，读取对应采样结果；连续完成32次采样后即可得到一个周期的离散采样值。进一步的优选，交流采样过程是由交流采集模块实现，交流采集模块由交流变换器、前置变换电路、AD芯片、AD芯片和CPU芯片之间的接口电路构成，采集4个电压、4个电流，可完成1回线的交流采样。进一步的优选，所述数据计算与分析的过程，采集完每个周期的32个离散采样值后，进行FFT变换，得到各次谐波的实部和虚部；其中，基波对应的实部和虚部的均方根即为对应通道的电压、电流的有效值，同样，根据各次谐波对应的实部和虚部也可得到各次谐波的有效值；功率采用积分的方法进行计算。进一步的优选，所述保护判断的过程，相间短路把各相电流的大小作为启动条件，依据经典的继电保护理论进行判断，单相接地保护根据零序电流的大小进行判断。进一步的优选，还包括定点存储电流数据的过程，存储每隔15分钟的电流数据，每个点12个字节，每小时48个字节，存储2周的数据。基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端，以DSP芯片TMS320F28335为核心处理器，利用片上自带两路串口实现S232/RS485通讯，外扩W5100进行以太网通讯，利用芯片I/O管脚通过光隔控制实现遥控，总线扩展16位高精度AD芯片ADS8556实现遥测，总线接口光电隔离实现遥信。馈线自动化保护终端包含交流采集模块，交流采集模块由交流变换器、前置变换电路、AD芯片、AD芯片和CPU芯片之间的接口电路构成，采集4个电压、4个电流，可完成1回线的交流采样。交流变换器由电压变换器和电流变换器组成，电压变换器输入电压300VAC，输出电压4VAC，可以采集到标称电压的120％；电流变换器电流输入最大达到100A，输出电压为3.53VAC；整个输出电压不超过AD芯片的输入电压范围，采集量精度0.5％，计算量精度1％。馈线自动化保护终端包含遥控模块，实现6路遥控输出，实现对2回线的控制操作，输出接点容量达到250VAC10A；遥控输出采用光电隔离，并由CPU的双I/O口进行差动驱动，保证在任何情况下都不会出现误动；同时，对遥控回路的电源进行控制，只有在进行遥控时才进行加电，进一步提高可靠性。馈线自动化保护终端包含遥信模块，实现16路遥信采集，遥信回路接口电平为24VDC，遥信回路采用光电隔离，并采取部分滤波措施，保证正常反应外部电平信号变化，同时屏蔽扰动干扰。馈线自动化保护终端包含通信模块,通信模块实现2路RS-232/485串口，1路以太网接口,串口通信采用自带的2路串口，通信速率9600BPS；以太网采用以太网硬件协议栈芯片W5100进行扩展，W5100和CPU之间采用外部总线接口，保证数据处理能力。馈线自动化保护终端包含数据存储模块，采用FLASH存储器,存储容量不小于1M字节，实现终端参数的存储和定点电流量的数据存储，存储数据掉电不丢失。馈线自动化保护终端包含时钟模块，提供系统需要的时钟信号，每天走时误差不大于5S，采用Rx8025时钟芯片，并提供备用电池，保证在系统失电后时钟芯片能正常工作。馈线自动化保护终端包含温度采集模块，采集装置内部的温度参数，采用TMP121温度采集芯片，采集周期为1S。馈线自动化保护终端包含电源管理模块，提供电源管理需要的遥信、遥控信号；采用带有蓄电池管理功能的AC-DC电源，通过主站或自动对电源进行维护；提供3路遥控和6路遥信完成蓄电池管理功能。本专利技术的有益效果是：1、微信号的高精度数据采集计算可以完成4路电压、4路电流的高精度采样计算。馈线保护终端兼顾小信号的采样精度和大信号时的采样范围，以满足以下情况的需求：“配电线路多采用不接地或小电流接地系统，发生单相接地故障时，由于不能形成回路，导致线路上的故障电流非常小。同时，由于配电线路较短，发生相间短路时故障电流又比较大”。将采用两个AD通道，分段采集交流电流信号，一个通道负责小信号采集，一个通道负责正常信号范围采集，这样既兼顾小信号的采样精度，又保证了大信号时的采样范围。2、配网零序功率保护利用功率保护实现接地故障检测。有功功率保护与无功功率保护复合，实现全相保护。接地保护实现在投入电阻的情况下和无电阻的情况下，都能有效判别接地故障。3、配网接地复合电流保护对配网接地电流参数，进行相序分解，并对分解后的序分量进行比率计算，实现配网接地故障的准确检测，实现最简化配置，检测阻抗达到千欧级。4、超低功耗的嵌入式硬件平台配电网在逐步推广CVT互感器的应用，该互感器在高精度、轻量化的同时，输出功率有限。为此，配电自动化保护终端严格控制整体功耗，设计功耗在5W以内(含储能电容和蓄电池的充电功率)。附图说明图1为本专利技术的主流程执行顺序示意图；图2为本专利技术交流采样过程的流程图；图3为本专利技术数据计算与分析过程的流程图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：工作主流程包括以下过程，并按以下顺序执行：系统初始化、读取标定系、读保护定值、读终端地址、交流采样、数据计算与分析、保护判断、读取遥信、通信处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：工作主流程包括以下过程，并按以下顺序执行：系统初始化、读取标定系、读保护定值、读终端地址、交流采样、数据计算与分析、保护判断、读取遥信、通信处理。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：所述交流采样的过程，每周期采集32点，采用定时器1控制采样间隔为0.625ms；定时中断后，启动AD采样过程，采样完成后，读取对应采样结果；连续完成32次采样后即可得到一个周期的离散采样值。3.根据权利要求2所述的基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：交流采样过程是由交流采集模块实现，交流采集模块由交流变换器、前置变换电路、AD芯片、AD芯片和CPU芯片之间的接口电路构成，采集4个电压、4个电流，可完成1回线的交流采样。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式平台的馈线自动化保护终端的工作方法，其特征在于：所述数据计算与分析的过程，采集完每个周期的32个离散采样值后，进行FFT变换，得到各次谐波的实部...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，杨阳，智建立，韩海舰，
申请(专利权)人：安徽中鑫继远信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34