一种综合型智能开关综合控制器设计
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摘 要：将重合器、分段器、FTU和智能分界开关等配网自动化产品技术进行整合，开发一款综合性的新型智能开关综合控制器。该控制器集保护、测量、控制、监测、通讯、远动等多种功能于一体，具有高度集成、灵活配置、友好人机界面的特点，可对架空线路上的柱上开关、分段开关、联络开关等一次设备进行控制操作，实现配电网故障定位、故障隔离和自动快速恢复非故障区域供电。
关键词：控制器；多功能；测控；电气自动化.
一、前言
随着社会经济和科学技术的高速发展，城乡电网对高质量、高可靠性的电能供应提出了越来越高的要求。逐步实现城乡电网的配电自动化、电气化、智能化，以提高整个配电系统的电能和供电可靠性，可以明显增加供电企业的经济效益和社会效益。
配电网自动化主要包括变电站自动化和馈线自动化。在配电网中由馈线引起的停电时有发生，故障发生后，如何尽快恢复供电是馈线自动化的一项重要内容。智能开关综合控制器是采用现代化微电子技术和通讯技术等多种新技术的新型高压户外开关的电子控制单元。在欧美等国家，智能开关控制器在欧美等发达国家普及廣泛，其使用率将近90%。我国在智能开关综合控制器技术方面刚刚起步，运行和制造经验都很少。随着国家智能化电网建设的脚步加快，智能开关控制装置作为配电网自动化终端设备已越来越受到电力产品生产企业的关注。
本文将重合器、分段器、FTU和智能分界开关等配网自动化产品技术进行整合，开发一款综合性的新型智能开关综合控制器，解决现有配电自动化设备控制器种类多、成本高、功能单一等缺陷。产品集保护、测量、控制、监测、通讯、远动等多种功能于一体，具有高度集成、灵活配置、友好人机界面的特点。产品可对架空线路上的柱上开关、分段开关、联络开关等一次设备进行控制操作，从而实现配电网故障定位、故障隔离和自动快速恢复非故障区域供电，可实现配电网自动化的基本功能，也可作为有后台系统的配电网自动化终端设备，满足电力系统高稳定性和可靠性的要求，是实现电力系统自动化的基础硬件装置。
二、总体方案设计
该智能开关综合控制器采用32位ARM控制器、DSP处理器、A/D采集芯片、CAN总线和新工艺，实现对架空线路上的柱上开关、分段开关、联络开关等一次设备进行操作，集保护、测量、监测、远动功能于一体。主要功能如下：
1）人机界面、网络通讯等管理功能。由ARM单片机实现。运行速度快，可以非常可靠地记录各类运行数据、故障信息。片内存储容量大，可存储多达10套保护定值，还可以实现故障录波功能。网络接口能力强，可灵活选用双以太网、双CANBUS、双485接口。人机管理模块采用实时多任务操作系统，界面、网络等任务实时性好。
2）保护功能。采用32位浮点DSP处理器+16位高精度AD转换芯片。配合每周波48点高速采样，谐波处理能力强。程序及数据均在片内运行，运行速度快、可靠性高，实现计量数据的高精度和保护动作的高速度。
3）自动控制功能。采用模块化设计，各功能单独成独立的控制单元。保护模块采用计算机辅助图形界面实现原理设计（PLC），可以方便的编辑所需功能；程序修改、下载首创采用以太网口，可以实现远程程序升级。
4）抗干扰功能。电源部分采用多级滤波，最大限度阻隔外界电网干扰。控制主线路模块化安装，外连接采用标准接插件插拔方式，强弱电彻底分离，抗干扰能力强；保护功能与测控功能模块化设计，互不影响；
三、硬件设计
主控制部分采用双32位处理器；保护功能采用32位浮点DSP处理器+16位高精度AD转换芯片，配合每周波48点高速采样；电源部分采用多级滤波；各功能模块间采用多CPU智能插件设计；插件间基于CANBUS总线联系，减少插件间连线，接插不良实时检测。
四、软件设计
软件设计基于状态分析的方法，采用模块化编程。保护模块采用计算机辅助图形界面实现原理设计（PLC），便于系列产品二次开发与功能修改，工程设计灵活、快捷；程序修改、下载首创采用以太网口，可以实现远程程序升级。
五、保护功能
将故障录波、涌流抑制、冷负荷启动、过负荷保护、低电压保护、过电压保护、低频保护、超频保护、负序电压保护、负序电流保护功能。在原有三段式电流保护基础上，加入方向和电压保护功能，更好地适应电网全方面保护要求。
参考文献：
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[2] 孙峰.基于非线性频率特性分析的输电线路故障监测与诊断方法研究[D].重亲：重庆大学，2009.
[3] 余尔汶. 基于GIS平台的配电网应急抢修系统[J].供用电，2016（9）：35-40.
项目支持：温州市公益计划项目（G20150005）
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