摘要：随着现代化社会的发展，农村电网得到了大规模的改造，已经具备了一定的基础，但是就目前情况来看，农网配电在实际工作中仍然存在一定的问题，比如：网架结构不合理、电力供不应求、技术手段相对落后等，阻碍农网的进一步发展。因此，智能农网配电已经成为当前农网发展的必然趋势。虽然一些经济相对发达的城镇地区已经实现了智能电网的应用，但是整体来说，智能农网配电系统尚不完善，仍需进一步探讨。本文以实际为基础，进行了智能农网配电终端装置的设计与研究。
关键词：智能；农网配电；终端装置；设计与研究
为了满足人们日益增长的电力需求，满足客户对电力质量和安全服务的新要求，智能农网配电应运而生。智能农网配电是当今电网发展的必经之路，也是提高现代化水平的重要途径。为了提高智能农网配电台区的标准化以及规范化，国家电网颁布了《农网智能型低压配电箱功能规范和技术条件》和《农网智能配变终端功能规范和技术条件》两项标准。所以智能农网配电终端装置的设计与研究要以政策法规为基础，遵循一定的设计原理，规范设计方案，在新一轮农网升级改造中发挥重要作用。
1．智能农网配电终端装置设计原理
1.1智能农网配电终端装置所具备的功能
智能农网配电终端的功能包含了微机保护、配变监测、无功补偿、集中抄表、电能计量、电能质量监测、预付费控制、负荷管理、电能分配和重合闸，解决了多种装置安装在配电变压器旁的问题，既节约成本，又节省空间。
1.2智能型农网配电终端装置设计思路
智能农网配电终端利用信息技术，建立电网设备和电力客户基础资料的拓扑关系，形成站－线－变－户的一体化数据模型，建设贯穿客户服务全过程的一体化信息平台，重点集成营销管理信息系统、配网生产管理信息系统、配网工程管理信息系统、计量自动化系统、调度自动化系统，根据实际情况逐步集成配网规划系统、配网自动化系统的相关数据，实现配网规划、建设、运行和营销服务一体化协同运作的应用功能，规范与统一各专业的协同运作，全面提高供电可靠性，不断提升客户服务水平，同时也降低了供电企业的运营成本，为社会生产提供强有力的电力保障。
1.3智能型农网配电终端装置的原理
智能配变终端是按国家电网公司《农网智能配变终端规范和技术条件》标准研发设计的。终端主要用在智能型低压配电箱内，采用GPRS/CDMA数据通信方式，以公共的GSM移动通信网络为载体，辅助以现场RS485总线、红外线等通信方式。终端采用U型机箱结构，主要由主处理板、电压电流接口、负载电流采集板、遥控及告警接口板、遥信及RS485通信板、电容器投切接口板、GPRS通信板、电力载波通信板组成。
2．设计方案的实施
2.1硬件设计
智能型农网配电终端采用U型机箱结构，主要由主处理板、电源板、总线板、开入板、开出板、交流板、直流板、通信板、面板组成，各板件用于实现相应的功能，主控板主要功能：板载150MHz时钟频率的DSP2812芯片，实现2路以太网、1路RS232、1路RS485、1路USB功能；开入板主要功能：实现16路数字量输入；开出板主要功能：实现6个开关分合闸控制或16路电容投切控制；开入开出板主要功能：实现8路数字量输出、4路控制输出；交流板主要功能：8通道交流采样；直流板主要功能：搭载2路PT100，实现6路直流0～20mA/0～5V；通信板主要功能：搭载光纤、GPRS/CDMA、3G、ZigBee、RS232/RS485等模块，实现多种通信方式；面板主要功能：采用STM32F101VC，实现液晶、指示灯、键盘控制。
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2.2软件设计
2.2.1主控板
主控板采用DSP2812作为主控板核心控制器，其在系统中主要用于数据的分析处理、分合闸控制、电容投切控制、保护控制、保护事件记录、通信等方面的功能实现。考虑到智能型农网配电终端使用在配电网中，需要长期稳定运行的基本要求，主控板采用了低复杂度高可靠性的硬件架构方式，采用性能优良运行稳定的主控制器，在满足功能的前提下搭配尽量少的外设芯片、电路，以此降低由于外设问题导致装置故障发生的几率，同时优化电路结构，保证板件长期工作的稳定性。在这样的设计原则下，主控板不作存储扩展，使用芯片自带的存储空间进行数据及程序的存储，并使用片上接口资源完成相关量的输入和输出，从而简化了主控板的硬件结构，保证了板件工作的可靠性。针对装置的特性和功能要求，在设计过程中软件进行了优化。外设初始化，运行变量初始化，打开看门狗，网络调度，串口调度，扩展板管理，喂看门狗，完成后回到网络调度等待指令。
2.2.2面板
面板使用STM32F101VC作为控制器，用以实现液晶显示控制、LED指示灯控制、调取存储器内数据、查看实时监测数据、设置相关功能参数、遥信、远程合分闸操作、电容投切操作及在线调试等功能。采用与DSP上下位联合控制的工作模式，通过串口与DSP交换数据和指令，发挥ARM微控制器低功耗高稳定性的特点，配合合理优化的软件控制机理，使得面板模块可以进行长期稳定的工作。装置的面板承担了装置的显示、按键输入、程序灌入和界面调度等功能。以界面调度功能为例，首先通过按键的操作调整界面，选择需要执行的操作，程序确认是否需要读取主控数据，若需要读取，则进行主控数据读取，再确认是否需要设置主控数据，若不需要读取则直接跳至确认是否需要设置主控数据。接下来，若需要进行主控数据设置，则设置数控数据，并刷新界面，结束界面调度；若不需要设置主控数据，则直接刷新界面，结束界面调度。
2.2.3其他功能板
第一，开入板。开入板完成16路遥信采集，每8路遥信开入共用一个公共端。开入电源适用DC24V或DC48V或DC110V或DC220V，不同电压等级通过配置相应的采样电路实现。遥信采集回路为无源回路，需要外接相应电压等级的电源。开入板上有电子标签，记录板件类型、遥信去抖时间、遥信极性等信息。第二，开出板。开出板上集成了12个继电器，用于分合闸及电容投切控制。继电器均以常开接点对外接口。遥控命令按照“上电—选择—返校—执行”顺序执行，确保遥控可靠性。开出板上有电子标签，记录板件类型、遥控动作时间等信息。第三，交流板。交流板完成8通道交流信号采集和模数转换功能，一般为采集一条线路的电压量和电流量，在特殊场合用于测量线路的零序电压和零序电流。电压和电流量程可通过电阻改变。
2.4关键点和难点
首先，要求系统稳定性、可靠性高，必须形成一套成熟的变电站自动抄表系统。其次，变电站抄表终端存储容量大，必须兼容不同通信规约的电表。然后，系统需提供用电MIS接口，实现抄收上来的数据共享。第四，智能配变终端抄收数据时需带有时标，终端自动刷新并保存最新的表内数据，提高数据采集的可靠性。最后，要求专业化的开关电源及抗电磁干扰设计，必须保证终端在复杂工业现场环境中的可靠运行。
3.结语
综上所述，智能农网配电终端装置的设计对电力系统的发展具有重要意义，其设计要遵循一定的设计原理，另外，设计实施过程要注重软件、硬件以及其他功能版的实施要求。总而言之，智能农网配电系统不仅能够提高农网效率，还能推动社会主义现代化的发展，但是目前我国智能农网配电系统的发展还处于起步阶段，这就需要电力企业进一步探讨智能农网配电终端装置的设计与研究，为农网配电的发展提供强有力的保障。
参考文献：
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论文作者:王俊杰,魏永升
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：终端论文; 农网论文; 智能论文; 功能论文; 装置论文; 数据论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第11期论文;