一种一二次深度融合的分散式配电终端装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种一二次深度融合的分散式配电终端装置，可应用于配电网中的环网柜、开闭所、开关站等场所，属于发电、变电、配电的技术领域。


背景技术：

2.基于一二次深度融合环网柜的发展理念，考虑到终端与一次设备融合需要，将站所终端分散安装在一次设备内部，对分散式站所终端进行标准化设计，对终端各组成功能、性能、接口、结构、配套设备进行标准化规定是一种趋势。目前，市场上尚未有统一标准化分散式配电终端装置。
3.鉴于上述技术背景，开发一款功能模块化设计的分散式站所终端间隔单元以实现高度稳定性、灵活性、可维护性且能够适应不同场景应用需求显得尤为必要。本实用新型旨在提出一种一二次深度融合的分散式配电终端装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种一二次深度融合的分散式配电终端装置，通过功能化模块设计将分散式配电终端装置配置成为与实际应用场景匹配的间隔单元，将间隔单元安装在一次设备内部后，各个间隔单元独立处理部分故障以实现就地保护功能，各间隔单元上传数据至通信汇集单元后获取不同一次设备的监测数据进而实现继保功能，实现通过标准化设计分散式配电终端装置以适应不同应用场景需求的发明目的，解决目前尚无标准化分散式配电终端装置的技术问题。
5.本实用新型为实现上述发明目的采用如下技术方案：
6.一种一二次深度融合的分散式配电终端装置，分散式配电终端装置正面板上的操作面板集成有指示灯、液晶显示模块、操作按键、硬压板、分合闸按钮、模式选择旋钮，背面板上安装有矩形连接器且留有接收公共单元输出pps信号的第一网口、向另一个配电终端装置发送pps信号的第二网口，模式选择旋钮包括选择远方操作或就地操作的旋钮以及选择断电保护功能、智能分布式、电压电流型的旋钮。
7.进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，矩形连接器包括：分合闸指令出口的标准化一二次接口、电压信号采集接口的标准化一二次接口、电流信号采集接口的标准化一二次接口、遥信信号采集接口的标准化一二次接口、分合闸供电电源出口的标准化一二次接口。
8.进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，分散式配电终端装置正面板通过安装块与侧面板组柜，安装块包括：带有挂钩构造的螺母、螺柱，带有挂钩构造的螺母挂接在侧面板上预留的通孔内，螺柱与带有挂钩构造的螺母螺纹连接，螺柱底部压实在配电终端正面板的背面。
9.进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，硬压板为可拆卸压板，包括：合闸压板、分闸压板、保护合闸出口压板、保护跳闸出口压板、停用重合闸压板、检修
状态投入压板。
10.进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，公共单元的驱动器输入端接收pps信号，公共单元的接收器输出使能端与驱动器输出使能端并接后经上拉电阻接电源电压，第一网口的两根闲置网线接公共单元的驱动器同相输出端、驱动器反相输出端。
11.进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，第二网口发送的 pps信号经公共单元模块、数字隔离模块处理后得到输入至另一个配电终端装置的pps信号，公共单元模块包括：公共单元、第一电感、第三电阻、第五电阻、第二电感、第六电阻，第一电感的一端接第二网口发送的负极性pps信号，第三电阻的一端接第一电感的另一端，第三电阻的另一端接公共单元的接收器反向输入端，第二电感的一端接第二网口发送的正极性pps，第六电阻的一端接第二电感的另一端，第六电阻的另一端接公共单元的接收器同相输入端，公共单元的接收器输出端、驱动器输出端输出经隔离、放大并稳定处理后的两路pps信号，公共单元的接收器输出使能端与驱动器输出使能端并接后经第五电阻接电源电压，数字隔离模块的第一隔离通道输入端接公共单元接收器输出端输出的一路 pps信号，数字隔离模块的第二隔离通道输出端接公共单元驱动器输出端输出的另一路pps信号，数字隔离模块的第一隔离通道输出端输出合成后的pps信号至另一个配电终端装置的核心板，数字隔离模块的第二隔离通道输入端经上拉电阻接电源电压。
12.再进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，矩形连接器的外部罩有壳体，分散式配电终端装置通过壳体上的螺孔安装在一次设备上。
13.再进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，公共单元的驱动器同相输出端、驱动器反相输出端接有保护电路，保护电路包括：第七电阻、第四电感、第四电阻、第二电感、tvs管，公共单元的驱动器同相输出端与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与第四电感的一端连接，第四电感的另一端与第一网口的一根闲置网线以及tvs管的第二输入端相连接，公共单元的驱动器反相输出端与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第二电感的一端连接，第二电感的另一端与第一网口的另一根闲置网线以及tvs管的第一输入端相连接。
14.更进一步地，一种一二次深度融合的分散式配电终端装置中，操作面板上集成硬压板、分合闸按钮、模式选择旋钮的区域安装有防尘罩。
15.本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：
16.(1)本实用新型涉及的分散式配电终端装置对操作面板上的各组成模块进行标准化设计，采用标准化矩形连接器作为一二次设备连接的唯一接口，通过模式选择旋钮实现装置的全功能可配置，可适用站所终端正常应用的所有场景，可以将配电终端装置作为分散式装置使用，各装置对标准化一二次接口采集的遥信和遥测数据进行处理进而实现部分故障的就地处理，也可以将配电终端装置作为分布式装置使用，各装置通过标准化一二次接口采集的遥信和遥测数据上送至汇集单元进行处理进而实现继电保护功能，具有小型化、安装简易化、即插即用、坚固耐用的技术优势。
17.(2)本实用新型涉及的分散式配电终端装置利用以太网口闲置的两根网线传输pps信号，将pps信号输入集成进网线中，在不影响以太网通信的条件下集成pps信号，减少现场接线，减少信号输出口的使用，降低成本。
18.(3)本实用新型使用安装块组柜，安装块挂接在装置侧面板上且通过螺纹连接将螺柱压实在正面板背面，可灵活调节安装位置，避免在正面板开孔，组柜美观。
19.(4)本实用新型涉及的配电终端装置使用可分离压板保证压板的可拆卸性，与防尘罩组合达到装置正面不同ip防护等级的需求。
附图说明
20.图1为本实用新型配电终端装置的正视图。
21.图2为本实用新型配电终端装置的后视图。
22.图3为本实用新型配电终端装置的侧视图。
23.图4为本实用新型配电终端装置的安装块的结构图。
24.图5(a)为接收pps信号的网口的电路图，图5(b)为与图5(a)所示网口连接的公共单元的电路图，图5(c)为发送pps信号的网口的电路图，图5 (d)为接收图5(c)所示网口发送pps信号的公共单元的电路图，图5(e)为对图5(d)所示公共单元输出信号进行隔离的数字信号隔离模块的电路图。
25.图中标号说明：1、指示灯，2、硬压板，3、液晶显示模块，4、安装块，4-1、带有挂钩构造的螺母，4-2、螺柱，5、操作按键，6、分合闸按钮，7、模式选择旋钮，8、矩形连接器，9、壳体，j1、j2a为以太网网口，u1、u2为公共单元， u3为数字信号隔离模块，f1为tvs管，c1～c4为第一至第四电容，b1～b4为第一至第四电感，r2、r4、r7、r10为第二、第四、第七、第十电阻，r1、r5、 r8、r9、r11为上拉电阻。
具体实施方式
26.下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明。
27.如图1、图2、图3所示，本实用新型涉及的分散式配电终端装置正面板上的操作面板集成有指示灯1、液晶显示模块3、操作按键5、硬压板2、分合闸按钮6、模式选择旋钮7；分散式配电终端装置背面板上安装有矩形连接器8，留有接收公共单元输出pps信号的网口1、向另一配电终端装置发送pps信号的网口2，留有用户维护设备的维护串口以及与其它装置连接的脉冲输出口，矩形连接器8外部罩有壳体9，整个配电终端设备通过壳体9上的螺孔安装在一次设备内部；配电终端装置的正面板通过安装块与侧面板组柜。在合闸压板或分闸压板投入时，通过维护软件或合闸按钮或分闸按钮进行合闸或分闸出口；当保护合闸出口压板投入时，配电终端装置根据电流电压等数据进行保护的合闸指令从保护合闸出口发送至断路器操作机构；当保护跳闸出口压板投入时，配电终端装置根据电流电压等数据进行保护的分闸指令从保护跳闸出口发送至断路器操作机构。硬压板其它位置可灵活配置对应于配网终端装置的状态，如，对应停用重合闸状态配置停用重合闸压板，对应检修状态投入状态配置检修状态投入压板，软件识别硬压板位置后执行对应状态的操作。模式选择旋钮包括选择远方操作或就地操作的旋钮以及选择断电保护功能、智能分布式、电压电流型的旋钮，当旋钮旋转至智能分布式时终端装置可以作为分散式装置使用，通过矩形连接器采集遥信信息和遥测信息，通过配电终端装置内部保护逻辑等功能对故障进行就地处理，也可以选择继电保护功能或电压电流型作为将配电终端装置作为简单的分布式装置使用以简化部分功能，此时配电终端装置将遥信和遥测数据上送至汇集单元，由汇集单元对上送
数据进行处理。本装置中操作面板作为一个独立模块，可根据用户需求进行硬件变更，包含但不限于变更硬压板形态、变更硬压板数量、增加删减操作按键数量、增加删减功能旋钮数量。本装置中操作面板作为一个独立功能区域，可根据用户需求，增减透明塑料罩，达到装置正面不同ip防护等级的需求。
28.采用图4所示的安装块组装配电终端装置的正面板和侧面板，安装块4包括：带有挂钩构造的螺母4-1及螺柱4-2，安装组柜时，将带有挂钩构造的螺母4-1 挂接在配电终端装置侧面板上预留的通孔内，拧紧螺柱4-2直至螺柱底部压实在配电终端正面板的背面，使用安装块可灵活调整螺母的安装位置，正面板通过安装块与侧面板组柜后，配电终端装置的正视图及侧视图如图1、图3所示。此外，通过螺纹连接的方式将螺柱压实在正面板背面的安装方式，一来可在组柜时避免在配电终端装置正面上开螺丝安装孔，方便生产和安装，组柜美观，二来避免螺丝发生滑丝带来的生产问题。
29.本实用新型在配电终端装置背面安装标准化一二次接口，标准化一二次接口通过罩在其外部的壳体安装在一次设备内部，采用如图2所示的高防护标准化 33芯矩形连接器作为唯一一二次连接接口，资源集成度高。在满配情况下，可以直接通过软件配置适应配网正常条件下所有的应用场景。端子定义如表1和表 2所示。
30.表1矩形连接器x1端子定义
[0031][0032][0033]
表2矩形连接器x2端子定义
[0034]
端子序号定义备注端子序号定义备注1ua2a相电压输入22ub2b相电压输入23uc2c相电压输入24un2电压公共端2
5/ 6/ 7/ 8/ 9/ 10/ 11/ 12/ 13/ 14/ 15/ 16di-遥信公共端17di9遥信718di10遥信819di11遥信920di12遥信1021di13遥信1122/ 23/ 24/ 25ia2 a相电流输入226ia2-a相电流输出227ib2 b相电流输入228ib2-b相电流输出229ic2 c相电流输入230ic2-c相电流输出231/ 32/ 33/ /
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[0035]
x1中的9-11为分合闸出口的标准化一二次接口，配电终端装置生成的保护分合闸以及遥控或电动分合闸指令都通过分合闸出口的标准化一二次接口传输至一次设备，保护分合闸指令或操作分合闸指令中有一种分合闸指令输出时，分合闸指令便能通过分合闸出口的标准化一二次接口输出，具体是配电终端装置的核心板发出的分合闸信号通过光耦对一次设备内部继电器进行控制。x1中1-8 和x2中1-4为电压输入信号，电压互感器采集的电压信号通过矩形连接器x1 及矩形连接器x2输入至配电终端装置，电压信号依次经过运算放大器和ad转换器的处理后上送至核心板。x1中25-32和x2中25-30为电流输入信号，电流互感器采集的电流信号通过矩形连接器x1及矩形连接器x2输入至配电终端装置，电流信号依次经过运算放大器和ad转换器的处理后上送至核心板。x1中 13-20和x2中16-21为遥信信号，遥信信号通过矩形连接器x1及矩形连接器 x2输入至配电终端装置，遥信信号通过光耦隔离后上送至核心板。x1中21-24 为电源输入，通过该端口对装置和分合闸进行供电。
[0036]
本实用新型涉及的配电终端装置还可以通过图2所示的网口1及网口2与公共单元相连接。使用以太网口的闲置资源，减少输出口的使用，进而降低成本及接线复杂度。
[0037]
当一个配网终端装置通过其以太网网口闲置的2个单根线接收pps(pulse persecond，秒脉冲)信号时，接收pps信号的以太网网口j2a如图5(a)所示，公共单元u2如图5(b)所示，u2的芯片型号为sn65hvd06dr，保护器件tvs 管f1如图5(b)所示，f1的芯片型号为psm712-lf-t7，以太网网口j2a的1、 2、3、6端口为正常以太网口使用线，4、5、7、8端口则为闲置线，选择7、8 端口作为pps的差分信号线，pps信号1pps_i输入至u2的驱动器输入端(4 号端口)，pps信号1pps_i通过u2的隔离变为差分信号后通过经驱动器同相输出端a、驱动器反相输出端b(即6号端口和7号端口)输出，u2的接收器输出使能端(2号端口)与驱动器输出使能端(3号端口)并接后经上拉电阻r8 接vcc，正电源端(8号端口)接vcc，vcc和gnd之间接有第二电容c2， u2的驱动器同相输出端(6号端口)经第七电阻r7、第四电感b4后接入f1的第二输入端(2号端口)，u2的驱动器反相输出端(7号端口)经第四电阻r4、第二电感b2后接入f1的第一输入端(1号端口)，u2输出的差分信号经电阻和电感稳压后得到pps差分信号
pss 和pss-，pss 和pss-通过以太网网口j2a的7、8端口输入配电终端装置，tvs管接在pss-和pss 输出端起到保护器件的作用，防止输出pps过压。
[0038]
当一个配网终端装置通过其以太网网口闲置的2个单根线发送pps(pulsepersecond，秒脉冲)信号至另一个配网终端装置时，发送pps信号的以太网网口j1如图5(c)所示，公共单元u1如5(d)所示，u1的芯片型号为sn65hvd06dr，数字信号隔离模块u3如图5(e)所示，u3的芯片型号为adum1281brz，以太网网口j1的1、2、3、6端口为正常以太网口使用线，4、5、7、8端口则为闲置线，选择7、8端口作为pps的差分信号线，从j1的7、8端口将pps差分信号pss 和pss-发送至u1，pss-经第一电感b1、第三电阻r3输入至u1的接收器反相输入端(7号端口)，pss 经第二电感b2、第六电阻r6输入至u1的接收器同相输入端(6号端口)，u1对pss-和pss 进行隔离、放大并稳定处理后经接收器输出端(1号端口)、驱动器输出端(4号端口)输出ppsi_iso和ppso_iso，u1的接收器反相输入端(7号端口)经第二电阻r2接地，u1的接收器同相输入端(6号端口)经第九电阻接vcc，u1的正电源端(8号端口)接vcc，vcc和gnd之间接有第一电容c1，u1的接收器输出端(1号端口)经上拉电阻r1接vcc，u1的接收器输出使能端(2号端口)与驱动器输出使能端(3号端口)并接后经上拉电阻r5接vcc，u1的接收器输出使能端(2号端口)与驱动器输出使能端(3号端口)并接后经第十电阻r10接地，ppsi_iso和ppso_iso输入至u3的第一隔离通道输入端口(7号端口)、第二隔离通道输出端口(6号端口)，u3对ppsi_iso和ppso_iso进行隔离处理及信号合成处理后得到b/pps，b/pps经第一隔离通道输出端口(2号端口)输入至配电终端装置的核心板，u3的第二隔离通道的输入端(3号端口)经上拉电阻r11接vcc1，u3的第一正电源端(1号端口)接vcc1，vcc1与gnd之间接有第三电容c3，u3的第二正电源端(8号端口)接vcc2，vcc2与gnd1之间接有第四电容c4。