摘要：为进步馈线主动化的水平，提出了依据ARM9处理器的一种新式馈线主动化终端规划，完结了馈线终端的遥调、遥测、遥信、遥控功用。测验成果表明，该设备数据收集速度快、精度高，无线通讯牢靠安稳，满意现代配网主动化要求。
导言
跟着智能电网研讨的鼓起和城乡电网结构的不断改善，对配电网主动化提出了更高的要求。具有选择性、能快速切除毛病、具有毛病自愈才能的馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)成为研讨热门。参阅文献中依据数字处理器DSP，参阅文献中运用ARM与DSP别离开发规划了馈线主动化终端设备。
上述参阅文献选用不同的处理器，运用不同的技能，规划了配电网馈线终端，但所规划设备存在着本钱高、装备灵活性低和设备布线困难等问题。ARM微处理器具有较强的处理才能，运算速度快、功用高、功耗低、本钱低、体积小，是馈线终端中心操控器材的首选。物联网技能是新一代信息技能的重要部分，具有宽广的运用远景，能够完结馈线终端数据无线通讯。新式动力太阳能无污染、可再生、本钱低，运用太阳能是一个必定的趋势。
1 FTU全体规划方案
馈线主动化体系是对配电线路上的设备进行长途实时监督、和谐及操控的一个集成体系，由3部分组成：馈线终端(FTU)、监测子站和监控中心。其根本结构如图1所示。
监测线路上的FTU担任收集配电线路的电量信息，对柱上开关进行监测与操控，并把配电线路及柱上开关的信息通过射频网络会聚到监测子站，监测子站则发挥数据转发的作用，运用3G路由器的DTU功用完结长途传输。
配电主站实时接纳FTU终端收集的信息数据包，并对实时数据包进行解包、校验、数据动态显示、存储、毛病断定等，而且完结监控中心长途操控柱上开关闭合等操控功用。
2 馈线终端结构规划
馈线终端FTU的首要使命是收集配电线路电量信息、监测操控柱上开关状况，通过射频网络把实时信息发送到监测子站以及接纳与处理上位机发送的操控指令。针对上述要求，本终端应具有以下功用：实时电量信息收集及监测功用、柱上开关操控与状况监控、数据处理与存储功用、无线通讯功用。依据以上功用分析，结合设备自身的牢靠性和可扩展性的要求，硬件规划选用可组态的模块化规划，其间硬件结构包含CPU操控模块、电量收集模块、开关量输入/输出模块、无线通讯模块、数据存储模块及电源模块等几部分，其结构如图2所示。
2.1 双电源可切换电源模块
FTU选用双电源供电形式，在体系正常作业状况下，通过PT获取AC220 V为体系供给24 V、5 V电源;在体系呈现毛病时，主动切换到备用电源形式。
FTU终端的备用电源选用太阳能充电的锂电池，通过把两块12 V电池串联获取24 V直流作业电源(柱上开关的操作电压)，在电力体系呈现毛病时为FTU终端供给供电时，还能确保对柱上开关至少3次分合闸操作的能量，然后确保电力体系供电的牢靠性。馈线终端的供电电压为DC5 V，DC24 V电压经WD15—24D05C1和WD15—24S05C1的DC/DC模块转化为±5 V，为CPU操控模块和其他模块供电，电源转化电路如图3所示。
2.2 实时电量及开关状况收集模块
电量收集模块运用的是炬力公司的三相电能专用计量芯片ATT7022B，ATT7022B集成了6路二阶sigmadelta、ADC、参阅电压电路、一切功率、能量、有用值、功率因数以及频率丈量的数字信号处理等电路，能够丈量各相以及合相的有功、无功及视在功率，一起还能丈量各相电流、电压有用值以及功率因数、相角、频率等参数。ATT7022B供给一个SPI接口，便利与CPU操控模块进行计量参数以及校表参数的传递，一切计量参数都能够通过SPI接口读出。
实践上FTU电量收集通过ATT7022B完结，而ARM芯片承当各种通讯接口、人机接口和I/O操控等外围作业，这样能够下降软件规划的复杂度，有用缩短数字滤波和傅立叶改换的核算时刻。别的，S3C2440A可支撑嵌入式操作体系Linux，将各种通讯功用、人机接口功用和I/O操控功用转化为实时并发运转的多个使命，由Linux进行使命办理和状况切换，不只进步了软件体系的实时性，而且能够有用办理ARM收集的各种信息，满意配电体系对FTU功用的多样化和智能化需求。
柱上开关状况信号收集模块功用是将各种柱上开关量状况信号通过光电阻隔电路和并行接口电路送入CPU模块。配电网电力体系的状况信息首要包含保护信号、主动设备的动作状况、阻隔开关的方位状况以及体系、设备的运转状况等。所述的状况信息都能够转化为辅佐触点或许继电器的触点方位信号。因而，只需收集触点开关方位信息就能够完结柱上开关状况信号的收集作业。
柱上开关状况信号收集模块和操控信号输出模块是独自规划的，两个模块各自具有独立的回路。为了确保收集的柱上开关状况信息的准确性和牢靠性，在电路中加入了光电阻隔元件以采纳必要的阻隔办法，而且防止搅扰信号经收集模块进入监测终端中。柱上开关状况收集电路如图4所示。
2.3 辅佐硬件组成部分
馈线主动化体系遥信输入、遥控输出电路首要是完结状况信号的输入/输出，包含柱上开关的开合、远方/当地状况、通讯是否正常、蓄电池投入状况、外部电源失电以及储能完结状况等。主控芯片S3C2440具有很多的接口资源，通过光电阻隔办法，可完结16路数字量输入和16路数字量输出，满意遥信和遥控需求。
存储部分首要记载配电线路发生毛病时的电流、电压及柱上开关的开合状况。
3 馈线监测终端软件规划
依据FTU需完结的功用，结合硬件电路，编写下位机程序，下位机程序的流程如图5所示。在程序中设置两个中止，一个是串口接纳中止，用来接纳操控中心的指令字，另一个是守时器中止，用来守时查询开关的状况信息。
FTU体系通过ATT7022B完结电量收集，需对ATT7022B进行校表，校表流程如图6所示。
为了确保A/B/C三相电流矢量和有用值参数的精度，在进行电流有用值的校正时，将ATT7022B的电流有用值校正到N×Ib左右，外部MCU从ATT7022B读取到电流有用值后只需求将其除以N，真值N的确认办法是将N×Ib尽量挨近60 A。
4 监控中心体系办理软件
监控中心体系办理软件选用依据.NET结构的C#开发，遵从模块化的规范，以完结功用为根底，辅以易于晋级保护、操作方面、界面精约大方等准则。监控中心体系办理软件的首要功用如下：
◆TCP协议长途通讯;
◆FTU界面规划与装备;
◆数据实时接纳与处理;
◆长途操控功用;
◆FTU毛病处理;
◆其他参数设定与存储。
选用C/S结构，依据物联网技能，把一区域的馈线监测终端作为客户端，监控中心作为服务器端，通过套接字socket完结双向通讯;模仿FTU的散布状况，运用GDI+绘图东西完结FTU的界面规划与装备;监控中心将获取的电量和开关状况信息动态显示、实时存储;关于反常电量信息，体系进行毛病类型断定与报警。
别的，体系办理软件还完结了主动校时、FTU参数的装备、历史数据的查询、制作曲线图和打印报表等功用。
5 体系测验与运用作用
对馈线终端进行数据收集、通讯测验，确保了产品的硬件、软件规划的牢靠性。在姑苏xxxx电气公司工程师的协助下，通过10 kV逆变器发生10 kV高压，通过10：0.1的PT连接到电量收集口;因为此设备没有负载，所以实验中的电流测验运用电流小车完结模仿测验。现场安顿2个FTU终端，测验成果表明，该设备数据收集速度快、精度高，其收集数据与实践丈量成果根本共同。
体系办理软件正常监测界面如图7所示，因为实验中只接入两相电压，所以监控界面报警，契合预期状况。
结语
本文开发的依据ARM处理器的馈线终端，具有实时电量收集、处理、存储、开关状况监测与操控、电源电压监测、无线通讯等功用。选用无线网络数据传输技能，摆脱了有线困扰，节省了数据传输的本钱，进步了设备的灵活性和抗搅扰性;运用太阳能供电，防止因线路毛病形成FTU监测终端无法作业;探讨了改善的毛病定位算法。依据ARM的FTU能很好地满意配电网主动化的实时、牢靠和智能化的要求。
