配電網(wǎng)自動化技術(shù)—郭謀發(fā)——CH4配電網(wǎng)饋線監(jiān)控終端【修訂】

1、配電網(wǎng)自動化技術(shù)Distribution Automation Technology電氣工程與自動化學(xué)院 郭謀發(fā)第4章 配電網(wǎng)饋線監(jiān)控終端 4.1 饋線監(jiān)控終端簡介4.1.1 饋線監(jiān)控終端功能及性能要求4.1.2 饋線監(jiān)控終端構(gòu)成4.1.3 饋線終端單元硬件4.1.4 饋線終端單元軟件4.1.5 環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元4.2 饋線監(jiān)控終端數(shù)據(jù)采集原理4.2.1 概述4.2.2 模擬量采集的基本原理4.2.3 交流采樣算法4.2.4 數(shù)字濾波原理4.2.5 開關(guān)量輸入/輸出4.3 饋線監(jiān)控終端實例4.3.1 FD-F2010型饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成4.3.2 F2010B型饋線終端單元硬件4.

2、3.3 F2010B型饋線終端單元軟件4.4 饋線故障指示器4.4.1 概述4.4.2 短路故障指示器4.4.3 故障指示器的應(yīng)用和發(fā)展饋線監(jiān)控終端應(yīng)具有功能： 遙信、遙測、遙控 對時 事故記錄、事件順序記錄 定值遠(yuǎn)方修改和召喚定值 通信功能 故障錄波4.1 饋線監(jiān)控終端簡介饋線監(jiān)控終端簡介一、饋線監(jiān)控終端功能及性能要求一、饋線監(jiān)控終端功能及性能要求 饋線監(jiān)控終端作為一個獨立的智能設(shè)備，一般由1個或若干個核心模塊饋線終端單元（獨立機(jī)殼）、外置接口電路板、充電器、蓄電池、機(jī)箱外殼以及各種附件組成。 各種附件包括就地遠(yuǎn)方控制把手、分合閘按鈕、跳合位置指示燈、接線端子排、航空接插件、空氣開關(guān)、除濕和

3、加熱器等。二、饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成二、饋線監(jiān)控終端的構(gòu)成圖3-1 饋線終端單元硬件框圖 三、饋線終端單元的硬件三、饋線終端單元的硬件1.交流量采集回路交流量采集回路 交流量采集回路設(shè)計主要需考慮的是： 該饋線終端單元的應(yīng)用場合 需要監(jiān)視的交流通道數(shù)量和各通道的輸入范圍 前置低通濾波器的參數(shù) AD轉(zhuǎn)換的精度、輸入范圍和轉(zhuǎn)換速度。 交流量采集回路交流量采集回路-交流通道數(shù)量交流通道數(shù)量 交流通道數(shù)量取決于饋線終端單元需要監(jiān)視的饋線數(shù)量。 一條饋線需要監(jiān)視的交流量主要有三相電壓、三相電流共計6個交流量。 如果饋線終端單元需要監(jiān)視分段器，則需要考慮引入分段器兩側(cè)的饋線電壓量以用于備用電源自動投入，此時饋

4、線終端單元需要監(jiān)視的量就達(dá)到了9個（6路電壓、3路電流）。 交流量采集回路交流量采集回路-交流輸入的量程交流輸入的量程 在配電網(wǎng)自動化終端設(shè)計中，TA取了一個既能保證一定的測量精度，又能滿足短路故障時不會深度飽和的TA。 饋線終端單元內(nèi)的電流互感器的輸入范圍不同于傳統(tǒng)的保護(hù)或監(jiān)控裝置，一般來說，其動態(tài)輸入范圍為0- 50A。交流量采集回路交流量采集回路-濾波及采樣點數(shù)濾波及采樣點數(shù) 由于采樣頻率為信號頻率的幾十倍甚至上百倍，使用FFT等數(shù)字濾波的效果極為明顯。它能非常真實的分離出系統(tǒng)的基波分量和通常所關(guān)心的高次諧波分量，這樣饋線終端單元中對前置低通濾波器一般采用一個一階RC無源低通濾波器就足夠

5、了。 由于一階低通濾波器的濾波特性不太理想，考慮一定的裕度，截止頻率取1 500Hz（30次諧波）左右，則采樣頻率為每周波64點或以上。交流量采集回路- AD轉(zhuǎn)換的速度、精度和范圍 饋線終端單元內(nèi)部經(jīng)小TA、小TV變換后的信號的電壓幅度越大，其受噪聲干擾的影響也就越小。因而在選取小TA、小TV的輸出范圍和AD的輸入范圍時，應(yīng)該越大越好。 工作環(huán)境的電磁噪聲強(qiáng)度往往處在110mV之間，AD轉(zhuǎn)換的最小分辨率低于5mV無甚意義。以輸入范圍為10V的AD來說，12位（最小分辨率為5mV）或14位（最小分辨率為1.25 mV）精度已經(jīng)足夠了。 至于AD轉(zhuǎn)換的速度，取決于采樣通道數(shù)量，另外與軟件處理方式有

6、一定關(guān)系，一般每秒采樣1050萬次已經(jīng)足夠。 開關(guān)位置信號，彈簧儲能信號，接地刀閘信號，工作電源的失電信號等，因而每饋線提供68個數(shù)字量輸入已能滿足要求。 硬件上一般增加低通濾波回路以防止高頻電磁干擾造成遙信誤報，軟件上采用變位記錄并延時確認(rèn)的方式避免接點抖動造成遙信誤報。 由于許多饋線終端單元安裝在戶外甚至電線桿上，檢修維護(hù)極為不便，設(shè)計時最好能考慮到遙信量自檢功能。 2.數(shù)字量輸入回路數(shù)字量輸入回路 提供返校通道能保證在錯誤的遙控命令已發(fā)出的情況下，通過返?；芈愤€能及時發(fā)現(xiàn)錯誤命令并立即閉鎖遙控出口，避免事故發(fā)生。 返?；芈芬材鼙ＷC饋線終端單元能定期地對遙控回路監(jiān)視，防患于未然。 3.數(shù)字

7、量輸出回路數(shù)字量輸出回路 饋線終端單元除了需完成交流采樣和故障檢測外，更重要的是應(yīng)與配電網(wǎng)主站或子站通信，及時將遙測、遙信和故障信號傳到主站或子站，并執(zhí)行主站或子站相應(yīng)的遙控命令。 饋線終端單元的人機(jī)界面包括按鍵及顯示兩部分。顯示部分一般采用液晶顯示器，也有采用便攜電腦由軟件提供數(shù)據(jù)顯示及人機(jī)交互功能 4.通信接口及人機(jī)界面通信接口及人機(jī)界面 按照功能劃分，將不同的功能分配給不同的CPU來處理 由DSP完成數(shù)據(jù)濾波和處理 由網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器完成以太網(wǎng)通信 由主CPU完成邏輯運算和其他功能。 5.CPU1. 測控功能測控功能 饋線終端單元的測控功能包括交流電壓、電流信號的高速實時采樣和有效值計算，有

8、功、無功、功率因數(shù)計算，各交流量的216次高次諧波分量及諧波總量計算； 遙信量的采集及上送； 遙控返校及執(zhí)行等功能。四、饋線終端單元軟件四、饋線終端單元軟件2. 故障檢測功能故障檢測功能（1）相間短路故障檢測）相間短路故障檢測故障檢測通過監(jiān)視交流輸入相電流或零序電流是否超過整定值，來判別短路故障。相電流的整定值一般是選為大于線路的最大負(fù)荷電流值；零序電流的整定值要躲過系統(tǒng)正常運行時的不平衡電流值。四、饋線終端單元軟件四、饋線終端單元軟件2. 故障檢測功能故障檢測功能（1）相間短路故障檢測）相間短路故障檢測涌流電流最大時可以達(dá)到配電變壓器額定電流的68倍，在配電網(wǎng)中勵磁涌流通常需要0.10.15

9、s才衰減完畢。在空投變壓器時，通常會出現(xiàn)勵磁涌流現(xiàn)象，涌流波形的二次諧波含量一般大于15%的基波電流。通過檢測二次諧波含量的大小，可以有效地區(qū)分線路合閘送電和饋線短路故障。 當(dāng)并聯(lián)電容器投入時，也會出現(xiàn)很大的合閘沖擊電流，不過它衰減更快，可以通過二次諧波制動方案結(jié)合兩個周波的故障延時確認(rèn)。 2. 故障檢測功能故障檢測功能（2）單相接地故障檢測）單相接地故障檢測 單相接地選線和定位在配電網(wǎng)中是一個技術(shù)難點，單相接地故障占配電網(wǎng)總故障的70%以上。 配電網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)使得小電流接地系統(tǒng)接地故障檢測方案可綜合考慮各處饋線終端單元的零序電流數(shù)據(jù)。 對零序電流測量，有直接和間接兩種測量方式。 直接方

10、式是饋線終端單元直接接入零序電流互感器的二次輸出，直接采集零序電流； 間接方式是饋線終端單元接入三相電流互感器的二次輸出，軟件將采集的三相電流相加，間接計算出零序電流值。 1. 柱上開關(guān)饋線終端單元柱上開關(guān)饋線終端單元 一般的饋線終端單元都是按監(jiān)控一條線路設(shè)計的，在碰到同桿架設(shè)兩條線路的情況時，可以用同時裝設(shè)兩臺饋線終端單元的辦法來解決這一問題。 一般兩臺饋線終端單元用級連的方法相連，兩臺饋線終端單元一主一從，只有主饋線終端單元直接和主站系統(tǒng)通信，從饋線終端單元通過主饋線終端單元間接和主站系統(tǒng)通信。五、環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元五、環(huán)網(wǎng)柜和開閉所的饋線終端單元 環(huán)網(wǎng)柜饋線終端單元安裝在環(huán)網(wǎng)柜

11、內(nèi)。環(huán)網(wǎng)柜一般都為2路進(jìn)線，多路出線，因此環(huán)網(wǎng)柜饋線終端單元至少需要監(jiān)控四條線路，要求饋線終端單元有很大的數(shù)據(jù)容量。 采用柜式結(jié)構(gòu)，多個帶CPU的饋線終端單元板插到機(jī)柜的插槽中，采用CAN總線方式實現(xiàn)互聯(lián)。 CP U單元CAN控制器SJA1000高 速光 耦6N137CAN網(wǎng)接口CAN接 口82C250CAN Bus2.環(huán)網(wǎng)柜的饋線終端單元環(huán)網(wǎng)柜的饋線終端單元 對開閉所饋線終端單元的實現(xiàn)，主要有兩種方案： 一種是每個饋線終端單元分別監(jiān)視一條或幾條饋線，同時各饋線終端單元間通過通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和共享。系統(tǒng)可以分散安裝，各饋線終端單元功能獨立，接線相對簡單，便于系統(tǒng)擴(kuò)充和運行維護(hù)。另一種方

12、案是在傳統(tǒng)的RTU基礎(chǔ)上將功能增強(qiáng)，提供故障檢測功能，甚至繼電保護(hù)及備用電源自投等功能，由類似的成套設(shè)備來完成全部的功能。這種方案不利于安裝及維護(hù)，系統(tǒng)擴(kuò)充也不方便，另外整個系統(tǒng)穩(wěn)定性也相對較低。 3. 開閉所的饋線終端單元開閉所的饋線終端單元 模擬信號首先被轉(zhuǎn)換成與饋線終端單元的CPU相匹配的電平信號；把來自電壓互感器和電流互感器的交流電波形的幅值降低，以達(dá)到電平配合的目的。 經(jīng)過前置模擬低通濾波器濾除其中的高頻分量； 經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)化成相對應(yīng)的數(shù)字量； CPU利用得到的數(shù)字量并結(jié)合一定算法求得各電參數(shù)的值。 4.2 饋線監(jiān)控終端數(shù)據(jù)采集原理饋線監(jiān)控終端數(shù)據(jù)采集原理一、概述一、概述

13、饋線終端單元輸入的開關(guān)量包括內(nèi)部和外部兩類開關(guān)量。饋線終端單元輸出的開關(guān)量則主要有跳閘、合閘信號及其他控制信號，如饋線終端單元面板上顯示的信號等。饋線終端單元的開關(guān)量接口電路設(shè)計的要點之一是實現(xiàn)饋線終端單元內(nèi)外部之間的電氣隔離，以保證饋線終端單元內(nèi)部弱電電路的安全并減少外部干擾。一、概述一、概述二、模擬量采集的基本原理二、模擬量采集的基本原理 被調(diào)制的脈沖載波 調(diào)制信號 ( )( ) ( )sx tx t s t可以把采樣過程看作是脈沖調(diào)幅過程 1. 模擬量的采樣離散化模擬量的采樣離散化模擬信號x(t)首先通過采樣保持器，每隔一段時間采樣一次（定時采樣）輸入信號的即時幅度，并把它存放在保持電路

14、里面供AD轉(zhuǎn)換使用。經(jīng)過采樣以后的信號稱為離散時間信號xs(t)，可表示為 (4-2) ( )()(1,2,3)ssx tx nTn對于50Hz的正弦交流電流、電壓來說，理論上只要每個周波采樣兩點就可以表示其波形的特點了。但為了保證計算準(zhǔn)確度，需要有更高的采樣頻率。一般取每個周波12點、16點、20點或24點的采樣頻率。如果為了分析諧波，例如考慮到16次諧波，則需要采用每個周波32點的采樣速率，即采樣頻率為1600Hz。 2. 采樣方式采樣方式（1）基本采樣方式）基本采樣方式1）異步采樣）異步采樣 異步采樣也稱定時采樣。等間隔采樣周期保持不變，即為常數(shù)。采樣頻率通常取為工頻的整倍數(shù)。2）同步采

15、樣）同步采樣 同步跟蹤采樣。通過硬件或軟件測取基頻周期的變化，然后動態(tài)調(diào)整采樣周期來實現(xiàn)。 1/sffN（2）多通道采樣方式）多通道采樣方式1）同時采樣）同時采樣a） b）圖4-6 同時采樣a）同時采樣，同時AD轉(zhuǎn)換 b）同時采樣，順序AD采樣2. 采樣方式采樣方式（2）多通道采樣方式）多通道采樣方式2）順序采樣）順序采樣圖3-13 順序采樣，順序AD轉(zhuǎn)換 2. 采樣方式采樣方式假設(shè)先對三相電流及零序電流采樣后，再對三相電壓及零序電壓采樣，且同相電壓與電流間的各項參數(shù)為： 于是同相電壓與電流通道采樣值間隔的電氣角度為653360(5 1) (1030) 102.8820 105n 120Tms

16、10sTs/30A DTs 1/1/136021TTTnradfTTnDAsDAsn（1）分辨率12位、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率分別是12和16 ，若12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿量程為5V。其滿量程的 為 ，如果輸入電壓的變化量比0.0024V還小，則模數(shù)轉(zhuǎn)換器將無法分辨。（2）輸入模擬量的極性指模數(shù)轉(zhuǎn)換器要求輸入信號是單極性或雙極性電壓。 1210 20.0024V2n3. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) （3）量程。指模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入模擬電壓的范圍，如：0 V+5V，0 V+10V，-5 V+5V等。 （4）精度。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。通常用數(shù)字量的

17、位數(shù)來表示絕對精度單位，如精度是最低位的1/2位即1/2LSB；而用百分比來表示滿量程的相對誤差，如0.05。 （5）轉(zhuǎn)換時間。指模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成一次將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程所需要的時間。3. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) （1）算法的基本概念 連續(xù)型的電壓、電流等模擬信號經(jīng)過離散采樣和模數(shù)變換成為數(shù)字量后，CPU將對這些數(shù)字量進(jìn)行分析、計算，得到所需的 電參數(shù)。而完成上述分析計算的方法，就稱為交流采樣算法。 三、交流采樣算法三、交流采樣算法1. 概述概述 （2）衡量算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) 兩種消除噪聲分量的影響提高參數(shù)計算精度的途徑： 其一是首先采用性能完善的濾波器對輸入信號進(jìn)行

18、濾波處理，然后根據(jù)濾波后得到的有效信號進(jìn)行參數(shù)計算。 其二是將濾波與參數(shù)計算算法相融合，通過合理設(shè)計，使參數(shù)計算算法本身具有良好的濾波性能。 算法的計算速度包含兩方面的含義： 一是指算法的數(shù)據(jù)窗長度，即需要采用多少個采樣數(shù)據(jù)才能計算出所需的參數(shù)值； 二是指算法的計算量，算法越復(fù)雜，運算量也越大，在相同的硬件條件下，計算時間也越長。 （3）保護(hù)和監(jiān)控對算法的不同要求 監(jiān)控需要CPU得到的是反映正常運行狀態(tài)的電參數(shù) 繼電保護(hù)更關(guān)心的是反映故障特征的量，例如頻譜、突變量、負(fù)序或零序分量、以及諧波分量等。 監(jiān)控在算法的準(zhǔn)確性上要求更高一些，希望計算出的結(jié)果盡可能準(zhǔn)確； 繼電保護(hù)則更看重算法的速度和靈敏

19、性，必須在故障后盡快反應(yīng)，以便快速切除故障。為了獲得被測電量值，必須對采樣所得的一組離散量進(jìn)行計算。由交流采樣計算電氣量的算法比較多，如有效值法、兩點乘積法、導(dǎo)數(shù)法、半周積分法及傅里葉級數(shù)算法等。 2. 電氣量交流采樣算法電氣量交流采樣算法傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 假定被采樣的模擬信號是一個周期性時間函數(shù)，除基波外還含有不衰減的直流分量和各次諧波，可表示為 11100110sinsincoscossincossinnnnnnnnnnnnx tXntXntXntbntant1102( )sin()Tax tt dtT1102( )cos()Tbx tt dtT x(t)中的基波分量為 111

20、11( )sincosx tatbt1111( )2sin()x tXt 合并正弦、余弦項，可寫為1112cosaX1112sinbX 用和角公式展開得到傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 用復(fù)數(shù)表示為1111()2Xajb 有效值和相角為 2221112Xab111btgaa 積分可以用梯形法則求得 111122sinNkkaxkNN1101122cosNkNkbxxkxNN傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 N=12時時 11234578910111571124810391133113312122222222213212axxxxxxxxxxxxxxxxxxxx10124567810111202481

21、0121571161311331132122222222213212bxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 已求得基波的實部和虛部參數(shù)，因此，可以方便地實現(xiàn)任意角度的移相11111111()(cossin )21cossinsincos2FXajbjabj ab傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 求得A、B、C三相基波的實部和虛部參數(shù)后，可得到A、B、C三相的基波相量，進(jìn)而求得A相（或B、C相）正序、負(fù)序和零序的對稱分量 21111221110111131313AABCAABCAABCFXaXa XFXa XaXFXXX1 120 傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法 例

22、3-1 饋線終端單元的CPU對一交流電壓信號進(jìn)行等間隔的AD采樣，得到的5個采樣點經(jīng)變換后的實際物理量值分別為： 用交流采樣傅里葉算法求其有效值（單位：V）。01204.240 xVxVxV，344.240 xVxV ，傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法111123122sin132(sinsinsin)42212(4.2404.24)44.24NkkaxkNNxxx110101234122cos132(coscoscos)422102(000)0)40NkNkbxxkxNNxxxxx2222114.2403(V)22abX傅里葉級數(shù)算法傅里葉級數(shù)算法濾波器是一個裝置或系統(tǒng)，用于對輸入信號進(jìn)行某種加

23、工處理，以達(dá)到取得信號中的有用信息而去掉無用成分的目的。圖4-9 模擬式濾波基本流程 圖4-10 數(shù)字式濾波基本流程 四、饋線監(jiān)控終端數(shù)據(jù)濾波原理四、饋線監(jiān)控終端數(shù)據(jù)濾波原理1.基本概念基本概念模擬濾波器模擬濾波器 （1） 無源低通濾波器圖4-11 二階無源低通濾波器 （2） 二階有源低通濾波器圖4-12 二階有源低通濾波器電路 數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波器通常是指一種程序或算法，數(shù)字濾波器的運算過程可用下述線性差分方程來描述，即 00( )()()mmiiijy na x nib y nj( )x n( )y niaib式中，、為濾波器的輸入值和輸出值序列；為濾波器系數(shù)。圖4-22 開關(guān)

24、量輸入電路示意圖五、開關(guān)量輸入五、開關(guān)量輸入/輸出輸出1.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入 （1） 濾波消抖與信號整形電路b）未采用消噪電路的輸出波形 a）消噪電路 c）采用消噪電路的輸出波形 1.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入（2） 開關(guān)量輸入電隔離方法 1） 光電隔離 a） b）圖4-24 光電耦合器原理接線圖a）輸出為低電平 b）輸出為高電平1.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入（2） 開關(guān)量輸入電隔離方法 2） 繼電器隔離 a） b）圖4-25 采用繼電器隔離的開關(guān)原理接線圖a）現(xiàn)場開關(guān)輔助觸點輸入電路 b）繼電器觸點輸出1.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入（3） 開關(guān)量輸入電路分類 a） b）圖3-19 開關(guān)量輸入電路原理圖a）配

25、電終端內(nèi)觸點輸入回路 b）配電終端外觸點輸入回路 1.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出電路圖4-27 配電終端開關(guān)量輸出電路 2.開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出 FD-F2010型饋線監(jiān)控終端： 1個或若干個F2010B型饋線終端單元 多功能電源模塊 現(xiàn)地操作模塊 通信接口設(shè)備 蓄電池 模擬量輸入板 開關(guān)量輸入/輸出板 機(jī)箱 終端的維護(hù)軟件。 4.3 饋線監(jiān)控終端實例饋線監(jiān)控終端實例 F2010B型饋線終端單元可設(shè)置為主單元或子單元。其中主單元具有現(xiàn)地網(wǎng)絡(luò)管理功能、與主站的通信管理功能、測控及線路故障監(jiān)測功能，子單元僅具有測控及線路故障監(jiān)測功能。 柱上開關(guān)監(jiān)控終端、環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)控終端采用一臺F2010B型饋線

26、終端主單元； 開閉所監(jiān)控終端采用一臺F2010B型饋線終端主單元及若干臺F2010B型饋線終端子單元，主單元和各子單元間采用CAN網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。4.3 饋線監(jiān)控終端實例饋線監(jiān)控終端實例F2010B型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu) F2010B型饋線終端單元由控制板、電源板、底板組成?？刂瓢灏ㄎ⒖刂破飨到y(tǒng)、數(shù)字信號處理器系統(tǒng)、可編程邏輯器件等。底板與外部模擬量輸入板、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板等一起完成信號調(diào)理功能。 F2010B型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu) F2010B饋線終端單元采用雙CPU結(jié)構(gòu)，除了應(yīng)用通用微處理器來控制系統(tǒng)運行外，還增加了一個數(shù)字

27、信號處理芯片DSP，來完成模擬輸入量的處理計算， F2010B型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu) FPGA完成的主要功能有主CPU和DSP之間的接口控制、模擬輸入量的多路選擇等。 由16位高速AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以串行數(shù)據(jù)流的形式送入DSP進(jìn)行處理。 F2010B型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)型饋線終端單元內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)對狀態(tài)量的取反處理和去顫處理，去顫時間可設(shè) 數(shù)字量輸出采用兩級繼電器設(shè)計。CPU通過返校寄存器，檢查校對繼電器輸出控制過程中硬件控制電路及繼電器驅(qū)動器狀態(tài)是否正確，實現(xiàn)了繼電器的狀態(tài)返校。圖4-30 F2010B饋線終端單元接線端子功能圖F2010B型饋線

28、終端單元外部接口型饋線終端單元外部接口 F2010B型饋線終端單元軟件型饋線終端單元軟件 1基本測量模塊 每個周波采樣64個點，每個點AD轉(zhuǎn)換的精度為16位。采樣速率可以自動調(diào)整以適應(yīng)被測信號頻率的變化。 每路饋線的三相電壓及零序電壓、線電壓、三相電流及零序電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、相角、頻率、直流電壓等。 遙信量主要有：輸入遙信、饋線電流過流、饋線電流方向、饋線電流倒送、零序過流、零序過壓、開關(guān)動作、開關(guān)閉鎖、中性點過流、接地故障、饋線終端單元運行狀態(tài)等 2. F2010B型饋線終端單元的通信規(guī)約 DL/T634 104-2002 由饋線終端單元維護(hù)軟件實現(xiàn)與主站通信的發(fā)

29、送信息表靈活配置。 3. 故障檢測 （1）故障檢測類型 相間短路故障； 中性點過流故障（電容電流）； 小電流接地故障。 F2010B型饋線終端單元軟件型饋線終端單元軟件 （2）相間短路故障檢測 相間短路故障處理模塊可以檢測和區(qū)分負(fù)荷過流故障、瞬間故障和永久性故障 產(chǎn)生各相電流過流、斷路器重合成功、斷路器閉鎖等不同的告警信息并可以選擇上報給主站。 故障處理模塊可以生成故障開始和故障結(jié)束幾個周波的故障記錄數(shù)據(jù)表供主站召喚。 F2010B型饋線終端單元軟件型饋線終端單元軟件 判斷12種狀態(tài)，包括： 無壓無流狀態(tài)， 確認(rèn)無壓無流狀態(tài)， 空閑狀態(tài)， 電壓正常狀態(tài)， 過流狀態(tài)，確認(rèn)過流狀態(tài)， 確認(rèn)復(fù)歸狀態(tài)

30、， 斷路器動作狀態(tài)，確認(rèn)斷路器動作，斷路器閉鎖狀態(tài)，確認(rèn)斷路器復(fù)歸狀態(tài)， 勵磁涌流抑制狀態(tài)。 （2）相間短路故障檢測 通過檢測零序電壓或零序電流是否超過定值，來判斷是否啟動接地故障處理模塊； 零序電壓啟動的整定值一般設(shè)定為額定相電壓值的16.6%(即相應(yīng)3U0的門檻值設(shè)定為額定相電壓值的50%)； 零序電流啟動的整定值一般設(shè)定為系統(tǒng)最大接地電流穩(wěn)態(tài)值的1/2倍，最大接地電流穩(wěn)態(tài)值即系統(tǒng)接地故障時的3倍最大零序電容電流穩(wěn)態(tài)值； 故障處理模塊可以生成故障開始和故障結(jié)束幾個周波的故障記錄數(shù)據(jù)表供主站召喚。 （3）小電流系統(tǒng)單相接地故障檢測配網(wǎng)不同于輸電網(wǎng)，分支很多，故障后一般只是上級斷路器跳閘，但不

31、能確定具體故障分支和位置。目前，配電系統(tǒng)大多還不能對配電線路進(jìn)行全面的監(jiān)測和控制，即使在主干線上有開關(guān)分段，也只能隔離有限的幾段，故障后尋找故障點往往要耗費大量物力和人力。 4.4 饋線故障指示器饋線故障指示器配電網(wǎng)故障區(qū)段自動定位方法配電網(wǎng)故障區(qū)段自動定位方法（1）利用繼電保護(hù)及配合，確定故障出線；（2）在線路上裝上重合器、分段開關(guān)等，故障后自動隔離故障區(qū)段；（3）在分支上裝設(shè)熔斷器或分段開關(guān)等；（4）在線路分段開關(guān)處裝設(shè)饋線監(jiān)控終端；（5）安裝故障指示器。配電網(wǎng)故障區(qū)段自動定位方法配電網(wǎng)故障區(qū)段自動定位方法 故障指示器是一種安裝在架空線、電纜及母排上指示故障電流通路的裝置。通過在分支點和用戶進(jìn)線等處安裝故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速確定故障分支和具體區(qū)段，大幅度減少尋找故障點的時問，盡快排除故障，恢復(fù)正常供電，提高供電可靠性。 第（5）種方法是近年來發(fā)展的一種有效的故障位置指示手段，根據(jù)故障指示器的指示，可以比較快地找到故障點。將第（4）（5）兩