模塊化智能配電單元設計與實現(xiàn).pdf

1、我國的配電網(wǎng)逐漸呈現(xiàn)結構復雜化的特點，配電網(wǎng)原有的測量設備如數(shù)據(jù)傳輸單元（Data Transfer Unit,DTU）、饋線終端裝置（Feeder Terminal Unit,FTU）等配電自動化設備已無法滿足主動配電網(wǎng)建設的需要。所以，在此基礎上研發(fā)出了模塊化智能配電單元，將其安裝在傳統(tǒng)的開關站，環(huán)網(wǎng)柜，小型變壓器，箱式變電站等處，該裝置不僅能完成傳統(tǒng)DTU所能完成的數(shù)據(jù)采集、控制等功能，同時加入了同步相量測量功能，形成支持配網(wǎng)潮流

2、主動管理、配電網(wǎng)安全合環(huán)控制等功能的新型智能配電單元。
　　在配電網(wǎng)中，缺少實時準確的相角和幅值信息，采集來的數(shù)據(jù)大部分都是獨立的裝置進行采集的，缺乏精確的時標信息，因此在潮流計算、狀態(tài)分析及合環(huán)操作時，不能獲得同一時間截面的數(shù)據(jù)，就會給計算結果精度帶來影響。本文設計了一種新型配電單元測量裝置，即模塊化智能配電單元。該裝置可以解決配電網(wǎng)采集數(shù)據(jù)缺少準確時標的問題，利用GPS/北斗模塊獲得精確到1us的時鐘信息，通過FPGA對時鐘進

3、行倍頻，得到高速采集脈沖，觸發(fā)模數(shù)轉換器，充分保證轉換時間的精準度，減小相角計算的誤差。要做到系統(tǒng)中不同測量點的同步相量測量，問題在于如何實現(xiàn)系統(tǒng)中各測量單元之間的異地同步測量和頻率同步測量，而這兩點實現(xiàn)的關鍵點在于系統(tǒng)中各測量點的時鐘同步和頻率跟蹤測量。
　　本文結合我國配電網(wǎng)的特點，開發(fā)出性價比高且適合大量安裝的同步相量測量裝置。設計的模塊化智能配電單元，主要由主控模塊，遙測擴展模塊，遙信擴展模塊，遙控擴展模塊組成。主控模塊采

4、用ARM+FPGA架構，并通過GPS模塊和通信模塊完成對智能配電單元的異地同步授時，可以實現(xiàn)對所測相量的統(tǒng)一時標的同步標記。遙測模塊、遙信模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過MLVDS總線接口發(fā)送給主控模塊，實現(xiàn)了一對多的通信方式，并采用了高速SPI的通信時序。遙測擴展模塊采用SMV接口對采樣點進行快速傳輸，保證數(shù)據(jù)的實時性，解決了大數(shù)據(jù)的吞吐能力。遙信擴展模塊采用GOOSE數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，可對事件信息進行快速傳輸，減小通信延時，有助于對電網(wǎng)狀態(tài)的實時

5、把控。遙控擴展模塊接收ARM下傳指令，控制繼電器的閉合，執(zhí)行控制命令，并將開關信息上傳回ARM。
　　本文設計的模塊化智能配電單元裝置采用了模塊化的設計思想，具有安裝便捷，配置靈活，成本低等特點。遙測、遙信、遙控的模塊化可以使用戶靈活配置，從而滿足用戶不同采集的需求，各模塊之間通過插槽進行連接，省去外部接線工作。經(jīng)第三方測試，該裝置有能力采集配電網(wǎng)中電壓、電流的相角和幅值以及常規(guī)的電氣量信息，可以用在實際的工作場合，且該裝置為平臺