蘇杭

摘 要：將重合器、分段器、FTU和智能分界開關(guān)等配網(wǎng)自動化產(chǎn)品技術(shù)進行整合，開發(fā)一款綜合性的新型智能開關(guān)綜合控制器。該控制器集保護、測量、控制、監(jiān)測、通訊、遠動等多種功能于一體，具有高度集成、靈活配置、友好人機界面的特點，可對架空線路上的柱上開關(guān)、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等一次設(shè)備進行控制操作，實現(xiàn)配電網(wǎng)故障定位、故障隔離和自動快速恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

關(guān)鍵詞：控制器；多功能；測控；電氣自動化.

一、前言

隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，城鄉(xiāng)電網(wǎng)對高質(zhì)量、高可靠性的電能供應(yīng)提出了越來越高的要求。逐步實現(xiàn)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的配電自動化、電氣化、智能化，以提高整個配電系統(tǒng)的電能和供電可靠性，可以明顯增加供電企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

配電網(wǎng)自動化主要包括變電站自動化和饋線自動化。在配電網(wǎng)中由饋線引起的停電時有發(fā)生，故障發(fā)生后，如何盡快恢復(fù)供電是饋線自動化的一項重要內(nèi)容。智能開關(guān)綜合控制器是采用現(xiàn)代化微電子技術(shù)和通訊技術(shù)等多種新技術(shù)的新型高壓戶外開關(guān)的電子控制單元。在歐美等國家，智能開關(guān)控制器在歐美等發(fā)達國家普及廣泛，其使用率將近90%。我國在智能開關(guān)綜合控制器技術(shù)方面剛剛起步，運行和制造經(jīng)驗都很少。隨著國家智能化電網(wǎng)建設(shè)的腳步加快，智能開關(guān)控制裝置作為配電網(wǎng)自動化終端設(shè)備已越來越受到電力產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注。

本文將重合器、分段器、FTU和智能分界開關(guān)等配網(wǎng)自動化產(chǎn)品技術(shù)進行整合，開發(fā)一款綜合性的新型智能開關(guān)綜合控制器，解決現(xiàn)有配電自動化設(shè)備控制器種類多、成本高、功能單一等缺陷。產(chǎn)品集保護、測量、控制、監(jiān)測、通訊、遠動等多種功能于一體，具有高度集成、靈活配置、友好人機界面的特點。產(chǎn)品可對架空線路上的柱上開關(guān)、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等一次設(shè)備進行控制操作，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)故障定位、故障隔離和自動快速恢復(fù)非故障區(qū)域供電，可實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的基本功能，也可作為有后臺系統(tǒng)的配電網(wǎng)自動化終端設(shè)備，滿足電力系統(tǒng)高穩(wěn)定性和可靠性的要求，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)硬件裝置。

二、總體方案設(shè)計

該智能開關(guān)綜合控制器采用32位ARM控制器、DSP處理器、A/D采集芯片、CAN總線和新工藝，實現(xiàn)對架空線路上的柱上開關(guān)、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等一次設(shè)備進行操作，集保護、測量、監(jiān)測、遠動功能于一體。主要功能如下：

1）人機界面、網(wǎng)絡(luò)通訊等管理功能。由ARM單片機實現(xiàn)。運行速度快，可以非?？煽康赜涗浉黝愡\行數(shù)據(jù)、故障信息。片內(nèi)存儲容量大，可存儲多達10套保護定值，還可以實現(xiàn)故障錄波功能。網(wǎng)絡(luò)接口能力強，可靈活選用雙以太網(wǎng)、雙CANBUS、雙485接口。人機管理模塊采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，界面、網(wǎng)絡(luò)等任務(wù)實時性好。

2）保護功能。采用32位浮點DSP處理器+16位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片。配合每周波48點高速采樣，諧波處理能力強。程序及數(shù)據(jù)均在片內(nèi)運行，運行速度快、可靠性高，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的高精度和保護動作的高速度。

3）自動控制功能。采用模塊化設(shè)計，各功能單獨成獨立的控制單元。保護模塊采用計算機輔助圖形界面實現(xiàn)原理設(shè)計（PLC），可以方便的編輯所需功能；程序修改、下載首創(chuàng)采用以太網(wǎng)口，可以實現(xiàn)遠程程序升級。

4）抗干擾功能。電源部分采用多級濾波，最大限度阻隔外界電網(wǎng)干擾?？刂浦骶€路模塊化安裝，外連接采用標(biāo)準(zhǔn)接插件插拔方式，強弱電徹底分離，抗干擾能力強；保護功能與測控功能模塊化設(shè)計，互不影響；

三、硬件設(shè)計

主控制部分采用雙32位處理器；保護功能采用32位浮點DSP處理器+16位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，配合每周波48點高速采樣；電源部分采用多級濾波；各功能模塊間采用多CPU智能插件設(shè)計；插件間基于CANBUS總線聯(lián)系，減少插件間連線，接插不良實時檢測。

四、軟件設(shè)計

軟件設(shè)計基于狀態(tài)分析的方法，采用模塊化編程。保護模塊采用計算機輔助圖形界面實現(xiàn)原理設(shè)計（PLC），便于系列產(chǎn)品二次開發(fā)與功能修改，工程設(shè)計靈活、快捷；程序修改、下載首創(chuàng)采用以太網(wǎng)口，可以實現(xiàn)遠程程序升級。

五、保護功能

將故障錄波、涌流抑制、冷負荷啟動、過負荷保護、低電壓保護、過電壓保護、低頻保護、超頻保護、負序電壓保護、負序電流保護功能。在原有三段式電流保護基礎(chǔ)上，加入方向和電壓保護功能，更好地適應(yīng)電網(wǎng)全方面保護要求。

參考文獻：

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項目支持：溫州市公益計劃項目（G20150005）