[发明专利]一种柱上断路器一二次融合智能开关系统

说明书

本发明公开了一种柱上断路器一二次融合智能开关系统，该柱上断路器一二次融合智能开关系统属于智能配电设备领域，该柱上断路器一二次融合智能开关系统具体包括：电子式传感器、柱上开关、FPGA控制器、光纤、数字式FTU。本发明FPGA控制器同数字式FTU通过双向光纤进行通讯，采用数据/反馈帧、控制帧和调控帧三种帧格式通讯协议，实现一二次设备间数据的快速传输，极大地减小了电网故障的检测时间和故障时配网的切除时间，同时可靠性高，经济性强。

技术领域

本发明属于红智能配电设备领域，特别是指一种柱上断路器一二次融合智能开关系统。

背景技术

目前柱上断路器主要采用两种方式将电压、电流、断路器状态信号传到FTU，并接收来自FTU的控制和调试信号，一种是通过硬连接线直接将电压、电流和状态信号传送到FTU，由于传输距离远，必然会造成信号的衰减，由于传输线靠近高压电网，很容易受到信号干扰，造成信号失真，严重影响数据的采样精度，还会造成断路器控制的误动作，引起安全事故，另一种是将电压、电流和状态信转换成数字信号传送到FTU，主要采用单片机、ARM或DSP将CT/PT传感器输入的模拟小信号转化成数字信号，算出电能质量参数后同状态信号一起传送给FTU，同时接收FTU传送来的控制和调试信号，两者之间通过RS485/RS232接口进行通讯，采用MODBUS等通讯协议，这种方式虽然能避免信号干扰，数据传输的稳定性也较高，但传输速率太慢，只能达到ms级别，远远满足不了电网故障的快速检测和开关设备速断的需要，随着技术的发展，当电子开关大量使用后，对数据传输的速率必然有更快的要求。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明提出一种柱上断路器一二次融合智能开关系统，以解决柱上断路器设备和FTU之间信号传输易受干扰和数据传输速率过慢的问题。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种柱上断路器一二次融合智能开关系统，柱上断路器一二次融合智能开关系统具体包括：电子式传感器、柱上开关、FPGA控制器、光纤、数字式FTU。

电子式传感器将三相电网的电压和电流信号转化成模拟小信号，FPGA控制器通过模数转换采集电子式传感器输入的模拟小信号，同时FPGA控制器实时采集电子式传感器和柱上开关的状态信号，并将采集的电压、电流和状态信号通过光纤传送到数字式FTU中，数字式FTU通过光纤将控制信号和调试信号传送给FPGA控制器，FPGA根据收到的控制和调试信号来实现对对柱上开关的控制和相关参数的修改。

数字式FTU的控制器由FPGA和CPU组成，CPU可以是单片机、ARM、DSP的一种，FPGA主要负责数据的传输，CPU负现数据的处理，并将处理后的数据发送到终端，同时接收。

FPGA控制器同数字式FTU通过双向光纤进行通讯，采用数据/反馈帧、控制帧和调试帧三种帧格式通讯协议，实现一二次设备间数据的快速传输，数据传输可以达到us级，极大地减小了电网故障的检测时间和故障时配网的切除时间，同时可靠性高，经济性强。

相对于现有技术，本发明所述的一种柱上断路器一二次融合智能开关系统具有以下优势。

一、本发明数据处理和信号传输主要通过FPGA实现，由于FPGA程序生成的为并行的硬件模块电路，运行稳定性高，不会出现死机的情况。

二、本发明由于采用光纤传输，信号完全不受电网干扰的影响。

三、本发明FPGA主负责电压、电流和状态信号的传输，不做电能质量相关数据的运算，数据量小，信号传输速度快，数据传输可以达到us级，极大地减小了电网故障的检测时间和故障时配网的切除时间，同时可靠性高，经济性强。

四、本发明数字式FTU的控制器由FPGA和CPU组成，这样将通讯和数据处理完全分离开来，通使整个系统运行达到最佳状态。