一种配电网广义电能质量控制终端系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种配电网广义电能质量控制终端系统，该系统包括独立板卡、背板；所述独立板卡包括主板和功能板；所述背板通过总线接口分别与所述主板、功能板连接。本实用新型专利技术的终端系统主板采用单芯片双核处理器及大容量的存储器实现数据采集、信号处理及实时控制、人机交互、数据存储、通信功能等，并将无功补偿、有载调压、有载调容等技术进行综合应用，在实现无功补偿的基础上同时能调节配电变压器的输出电压、容量，进一步改善了电能质量，同时提高了变压器的工作效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电能质量控制终端系统，具体讲涉及一种配电网的广义电能质量控制终端系统。技术背景电能质量控制终端系统是对配电网电能质量进行监控的重要设备。目前，大多数配电台区采用功能单一电能质量控制器，如无功补偿控制器，其主要功能为三相电压/电流测量、记录、统计分析、电容器投切控制等。随着人们生活水平的提高及家用电器的大量使用，部分地区配电变压器输出电压偏低；此外，由于老式变压器损耗大，需要更换成有载调容变压器。因此，传统的功能单一的电能质量控制器已无法适用。 本专利技术人长期潜心研究的基础上，提出了将广义电能质量控制终端将无功补偿、有载调压、有载调容等功能相结合的技术方案，在实现无功补偿的基础上同时能调节配电变压器的输出电压、容量，进一步改善了电能质量，同时提高了变压器的工作效率
技术实现思路
本技术的目的是提供一种配电网广义电能质量控制终端系统，该系统符合电力系统的发展趋势及农网智能化的需求，对传统的配电网电能质量监测、分析以及控制等操作进行了深化和拓展，实现了无功补偿、有载调压、有载调容等技术的综合应用、广义电能质量控制，具有多种通信方式及灵活方便的人机交互功能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种配电网广义电能质量控制终端系统，该系统包括独立板卡、背板；所述独立板卡包括主板和功能板；所述背板通过总线接口分别与所述主板、功能板连接；所述主板包括IXD屏、按键LED和中央处理单元；所述中央处理单元包括单芯片双核处理器和存储器；所述功能板包括接口、WIFI单元、电源单元、ADC、互感器、信号调理电路、上行通信单元和下行通信单元。本技术提供的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述接口包括遥控接口、遥信接口、以太网接口、串口、TSC控制接口、直流遥测接口和USB接口。本技术提供的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述单芯片双核处理器包括DSP和ARM。本技术提供的另一优选的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述功能板的TSC控制接口与复合开关连接。本技术提供的再一优选的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述功能板的遥控接口分别与有载调压分接开关和调容分接开关连接。本技术提供的又一优选的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述功能板的WIFI单元设有无线Web Service服务单元。本技术提供的又一优选的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述功能板的串口 RS485与剩余电流动作保护器和智能电能表连接。本技术提供的又一优选的一种配电网广义电能质量控制终端系统，所述功能板的直流遥测接口与温度传感器、湿度传感器和瓦斯浓度传感器连接。由于采用了上述技术方案，本专利技术得到的有益效果是I、本技术终端系统将无功补偿、有载调压和有载调容技术相结合，可有效改善配电网的电能质量，提高配电变压器的工作效率；2、本技术终端系统采用单元化结构和总线接口技术，终端的功能具有可扩展性，并可方便更换功能单元；3、本技术终端系统主板采用单芯片双核处理器，DSP与ARM分工明确，提高了 整体的工作效率，同时也避免了采用分立芯片所带来的PCB设计的复杂性与不可靠性；4、本技术终端系统功能板内置WIFI单元，并提供无线Web Server服务，用户通过手持终端可以方便地进行数据交互，避免登杆等繁琐操作；5、本技术终端系统通过上行和下行通信单元支持多种通信方式，并提供标准的通信模块接口，以满足不同客户需求；6、本技术终端系统主板具备带触摸功能的LCD屏及丰富的人机界面，使得人机交互的操作简洁、方便。附图说明图I为配电网广义电能质量控制终端系统的板卡结构图；图2为配电网广义电能质量控制终端系统的硬件及其外围设备连接图。具体实施方式下面结合实施例对技术作进一步的详细说明。实施例I :如图I配电网广义电能质量控制终端系统的板卡结构图所示，本例的技术配电网广义电能质量控制终端系统采用分立板卡式结构，该系统包括独立板卡、背板(总线插槽)，板卡包括主板、功能板I和功能板II。其中功能板I包括遥控接口、遥信接口、TSC(晶闸管投切电容)控制接口、直流遥测接口、USB接口、串口、以太网接口、WIFI单元(RT3070);功能板II包括电源单元、ADC、互感器及信号调理电路和上/下行通信单元。两块功能板可方便地从终端下方插拔，其接线端子朝下，使终端具备内嵌式和壁挂式两种安装方式。如图2配电网广义电能质量控制终端系统的硬件及其外围设备连接图所示，电能质量控制终端中央处理单元采用了双核处理器0MAP-L138 (375MHz的DSP核+ARM核)及大容量的存储器，利用DSP单元进行数据采集、信号处理及实时控制；ARM则通过嵌入式操作系统实现人机交互、数据存储、通信功能等。基于广义电能质量控制终端适用于IOOkVA及以上，负荷水平中等或较高的配电台区。故该终端系统可实现电能质量监测与分析，包括交流电压、电流的采集，功率因数的计算；谐波的分析及三相不平衡的统计；电压波动、闪变、暂降及中断的监测。用于数据采集的A/D转换芯片为ADI公司生产的AD7656，具有16位分辨率，采样率可达250ksps，同时具有高信噪比、低功耗等优点。无功补偿，终端系统可通过功能板内的TSC控制接口外接复合开关，实现基于TSC的无功功率的补偿。有载调压，终端系统利用功能板内的遥控接口连接有载调压分接开关实现对变压器输出电压的调节。 有载调容，终端系统利用功能板内的遥控接口连接有载调容分接开关实现对变压器两种容量进行切换。配电变压器的保护，利用功能板内的遥控接口操作配电箱/柜的进出线开关，实现过压、过流、过负荷、欠压及过热保护功能。状态监测，终端系统利用功能板内的遥信接口监测配电箱/柜的进出线开关状态和有载调压/调容分接开关状态。人机交互功能，本地主板采用带触摸功能的5寸LCD屏，并提供丰富易用的人机界面，并利用LED实现无功补偿投切指示、有载调压分接指示、变压器容量档位运行指示；远程则采用无线接入方式(WIFI接口、Web Service服务)与手持终端进行人机交互。功能板内的串口 RS485接口连接剩余电流动作保护器，以实现剩余电流动作保护，其包括剩余电流值监测，剩余电流动作保护器失压告警、漏电告警、漏电保护动作检测，数据处理、存储及传输。通信单元，功能板内的通信单元包括上行和下行通信单元，支持多种标准的通信方式。上行通信方式包括光纤以太网专网通信、GPRS无线公网通信、230M无线专网通信；下行通信方式包括以太网无源光网络(EPON)通信、微功率无线通信、电力线载波通信、RS485坐寸ο环境监测，终端系统利用功能板内的温湿度传感器及终端的直流遥测功能实时监测环境温度及湿度。遥测电路采用了高精度线性光耦HCNR200和低噪声运算放大器实现信号的隔离与转换，将4 20mA直流电流信号转换为I 5V直流电压信号；该电路具有低成本、高线性度、高稳定度、频带宽等优点。最后应该说明的是以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本技术进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本技术精神和范围的任何修改或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网广义电能质量控制终端系统，该系统包括独立板卡、背板；所述独立板卡包括主板和功能板；所述背板通过总线接口分别与所述主板、功能板连接；所述主板包括LCD屏、按键LED和中央处理单元；所述中央处理单元包括单芯片双核处理器和存储器；所述功能板包括接口、WIFI单元、电源单元、ADC、互感器、信号调理电路、上行通信单元和下行通信单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛万兴，孙军平，李玉凌，许保平，李二霞，姜建钊，樊勇华，孙智涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：