1、Application 创新应用92 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月是终端配电系统硬件模块的关键部分，控制模块独立安装与导轨接线地板上，当模块出现损坏进行更换或者升级时，只需将控制模块取出替换，不需要拆除导轨接线底板1。模块单元硬件结构设计。基于智能模块化的终端配电系统采用总线接口实现硬件模块之间的相互通信，每个硬件模块均可以独立安装于配电控制箱内，并且配电设备取消了传统机箱插板式安装方式，根据终端配电系统使用和功能需求，硬件模块数量和种类可以自由配置、组装和扩展；为实现终端配电系统各硬件模块快速安装和替换，终端配电系统采用接口底座和模块单元分开设计
2、思路，在安装终端配电系统过程中只需要安装接口底座，然后将硬件模块插入底座中即可实现硬件模块的正常运行。同时在终端配电系统维修和维护过程中，只需要将硬件模块取出即可实现设备替换、升级和模块更新操作，该操作方式需要重新安装终端配电系统底座，从而降低终端配电系统运维和安装工作量。模块单元分类。智能模块化的终端配电系统主要包括核心控制模块、数字量采集模块、电源模块、模拟量采集模块、GPRS无线网络模块、新能源接入模块、数字量开发模块和宽带载波通信模块等0 引言受配电设备结构特点限制，以传统配电箱为主的终端配电系统存在维护不便、扩展和升级困难等问题，为解决上述问题，本文研发了一种智能模块化的终端配电系统
3、，模块化独立设计进一步增加了终端配电系统的多变性和动态性。智能模块化终端配电系统可以通过配置不同类型和业务的模块实现不同场景的使用需求，此外智能终端配电系统采用导轨安装方式，具备即插即用功能，可以随意增加和退出业务模块，对于电力用户而言，该系统进一步降低了设备维护成本和购置成本。1 智能模块化的终端配电系统结构设计模块单元结构设计。基于智能模块化的终端配电系统结构设计应当考虑系统结构安装便利、小型化、即插即用、扩展灵活和容易替换等需求，因此在设计终端配电系统过程中需要将终端硬件系统分为不同的独立硬件模块，每个硬件模块均可独立安装于导轨上，然后通过连接器总线实现各硬件模块之间数据交互以及硬件模块
4、电源供应；终端配电系统单个硬件模块采用控制模块和接线底板分层独立设计，硬件系统接线模块主要安装与系统导轨上，该接线模块包含总线接口和外部线接口；控制模块作者简介：袁龙威，中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司；研究方向：电气工程。收稿日期：2022-09-15；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述智能模块化的终端配电系统结构设计，终端配电系统功能的设计，包括模块单元结构设计、单元硬件结构设计、模块单元安装方式、模块标识设计、即插即用功能的实现流程。关键词：模块化，终端配电系统，结构设计，功能设计。中图分类号：TM732文章编号：1000-0755(2023)06-0092-02文献引用
5、格式：袁龙威，张晓彤.基于智能模块结构的终端配电系统设计J.电子技术,2023,52(06):92-93.基于智能模块结构的终端配电系统设计袁龙威1，张晓彤2（1.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 211102；2.国家能源集团徐州发电有限公司，江苏 221166）Abstract This paper describes the structure design of intelligent modular terminal power distribution system,and the design of terminal power distribution syste
6、m functions,including module unit structure design,unit hardware structure design,module unit installation mode,module logo design,and the implementation process of plug and play functions.Index Terms modularization,terminal power distribution system,structural design,functional design.Design of Ter
7、minal Distribution System Based on Intelligent Module StructureYUAN Longwei1,ZHANG Xiaotong2(1.China Energy Engineering Group Jiangsu Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,Jiangsu 211102,China.2.Xuzhou Power Generation Co.,Ltd.of National Energy Group,Jiangsu 221166,China.)Application 创新应用电子技术 第
8、52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 93多个模块构成。电源模块主要为终端配电系统和其他子模块提供电源，终端配电系统子功能模块在控制模块的调度和协调下为用户提供相应的服务，终端配电系统硬件模块结构如图1所示。模块单元安装方式。智能模块化终端配电系统主要由业务功能模块和最小系统组成，最小系统包括核心控制模块和电源模块。在搭建最小系统时，至需要将电源模块固定于终端配电系统导轨上，并依次安装核心控制单元、模拟量采集模块和其他扩展模块即可搭建最小系统。其他业务模块需要根据终端配电系统使用需求和功能需求，选配不同种类和数量的数字量开出模块、数字量采集模块和模拟量采集模块等。在安装
9、其他业务模块过程中只需要将模块固定于终端配电系统上，并利用接口总线进行连接即可。除了需要根据终端配电系统使用需求安装业务模块外，还需要安装宽带载波模块、无线网络模块等通信模块，以此来实现终端配电系统通信场景使用需求。随着电力物联网的快速发展和推进，基于智能模块化的终端配电系统只需要更换物联网通信模块即可实现对终端配电系统物联网化升级改造工作3。2 智能模块化的终端配电系统功能设计为降低智能模块化终端配电系统运维、调试和安装成本，终端配电系统各硬件模块需要具备自动退出、自动发现和自动注册机制的模块即插即用功能。在对终端配电系统进行维护、升级和扩展时，只需要在终端配电系统导轨上安装其他业务模块并利
10、用外部接线方式进行连接即可实现扩展模块自动上线运行。当其他业务模块接入终端配电系统后，业务模块会向核心模块发送自动注册申请，业务模块注册完成后，核心控制模块会对其进行统一协调控制；终端配电系统更换业务模块时，只需要将模块取出，并安装新业务模块即可，新模块安装完成后会向核心控制模块发送注册申请，核心控制模块对注册申请分析和处理后会更换终端配电系统注册信息并对其进行协调控制；当终端配电系统中有业务模块退出时，只需要将业务模块进行拆除即可取消该业务模块提供的服务。核心控制系统检测到有业务模块退出后会更新业务模块配置，并按照新的业务配置运行。模块标识设计。业务模块接入终端配电系统后会向核心模块提交注册
11、申请，并上报模块信息，然后核心模块会根据业务模块身份ID对模块地址和模块类型进行区分，模块ID采用32bit进行标示，023bit为模块物理地址，2431bit为模块类型标识；核心模块对业务模块类型区分后会固化至业务模块中，使每个业务模块均具有唯一的类型标识；业务模块物理地址采用拨码形式，当存在多个相同类型的业务模块时，核心模块会按照功能需求对业务模块进行拨码，为其赋予不同的物理地址。即插即用功能实现流程。新业务模块安装完成后会自动向核心控制模块提交注册申请，注册申请包括新模块的软件版本、类型、身份ID等，当核心控制模块接收到注册申请后，会根据注册信息为新业务模块分配数据空间，并向新模块发送注
12、册确认信息。新业务模块注册完成后即可接收核心控制系统发送的协调控制指令，并向用户提供相应的业务服务。新业务模块注册完成后核心控制模块会检查新模块档案信息，并在数据库系统中添加新业务模块注册信息，删除已经推出服务的业务模块信息，进而实现业务模块自动退出、自动发现和自动注册的全生命周期的管理和维护，即插即用功能实现流程如图2所示。3 结语本文阐述了智能模块化终端配电系统的结构设计、模块分类、安装方式等，然后根据智能模块化终端配电系统便捷性、小型化、扩展灵活等需求，提出了即插即用功能设计，各业务模块之间采用自动注册、自动发现和自动退出机制，实现了终端配电系统各个模块的即插即用，进一步降低了终端配电系统扩容、调试和安装的工作量。最后，为验证终端配电系统性能在不同电流和电压条件下测试了系统数据采集精度，测试结果表明终端配电系统数据采集精度均在允许误差范围内，提供数据参考。参考文献1 栾文鹏,吕军,徐丙垠.新型配电系统智能感知、分析与优化运行J.全球能源互联网,2022,5(03):201-202.2 杨小莲,卞蓓蕾,张烨华等.新型配电系统智能终端分布式控制通信方案J.全球能源互联网,2022,5(03):282-289.3 琚永刚,徐德勤,侯红磊等.智能模块化终端配电系统设计J.电气技术,2022,23(05):68-72.图1 终端配电系统硬件模块结构图2 即插即用功能实现流程
