一種超高壓保護多功能一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種超高壓保護多功能一體化裝置，包括總線背板，所述總線背板上插接有模擬量采集模件、ADC模件、主CPU模件、第一開入模件、SV模件、GOOSE模件、第一過程層光模件、第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件；ADC模件和第一開入模件均與主CPU模件連接，第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件通過輸出陣列與主CPU模件連接，第二過程層光模件還與GOOSE模件連接，ADC模件的輸入端連接有模擬量采集模件，ADC模件的輸出端還依次連接有第一過程層光模件和SV模件。本發明將原有合并單元、智能終端以及線路保護的功能合并在同一裝置中，避免了外部接線，增加功能可靠性；并且三臺裝置集成之后可減少變電站占地，縮減變電站建設投資成本。
【專利說明】一種超高壓保護多功能一體化裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超高壓保護多功能一體化裝置，具體涉及一種電力系統高壓/超高壓保護、合并單元、智能終端多功能一體化裝置。
【背景技術】
[0002]在目前的線路保護中需要配置合并單元、智能終端以及線路保護，這3臺裝置的具體連接結構如圖1所述，其中線路間隔智能終端需從一次開關采集開關量，并通過GOOSE點對點上送給220KV線路保護和母線保護，同時以組網的方式上送到SV網和GOOSE網，合并單元需要一次PT、CT采集模擬量并通過SV點對點上送給220kV線路保護及母線保護，同時以組網的方式上送SV網和GOOSE網；線路保護以點對點方式接收智能終端的GOOSE信息和合并單元的SV信息，并以點對點的方式給智能終端下發GOOSE命令；線路保護直接從GOOSE以組網的方式采集信息，發送遠跳命令等。這3個裝置間的接線比較多，線路保護依賴程度高，連線的復雜，增加了設備的資金投入及人為接線錯誤的風險，同時增加接線過多導致裝置可靠性下降。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種超高壓保護多功能一體化裝置，避免了外部接線，增加了可靠性并縮減了投資成本。
[0004]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是:
一種超高壓保護多功能一體化裝置，包括總線背板，所述總線背板上插接有模擬量采集模件、ADC模件、主CPU模件、第一開入模件、SV模件、GOOSE模件、第一過程層光模件、第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件；所述ADC模件和第一開入模件均與主CPU模件連接，所述第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件通過輸出陣列與主CPU模件連接，所述第二過程層光模件還與GOOSE模件連接，所述ADC模件的輸入端連接有模擬量采集模件，所述ADC模件的輸出端還依次連接有第一過程層光模件和SV模件，所述SV模件和GOOSE模件分別外接SV網和GOOSE網；所述模擬量采集模件用以采集輸入的三相電流、三相電壓和同期電壓的交流模擬量；所述ADC模件用以將采集的交流模擬量依次進行濾波、采樣、二次重構和A/D變換；通過SV模塊向SV網輸出80點采樣數據；向主CPU模件輸出24點采樣數據；所述第一開入模件用以采集和處理遙信量；所述開入開出模件中的開出模件用以收接CPU模件發送的保護跳閘命令及遙控命令實現開出控制處理，開入開出模件中的開入模件功能與第一開入模件一致；所述操作插件模件用以完成斷路器跳合閘出口操作；所述第一過程層光模件和第二過程層光模件用以實現跨間隔數據共享，分別通過SV模件和GOOSE模件發送至SV網和GOOSE網；所述主CPU模件用以完成保護功能邏輯計算、麗S網絡通訊、匯總計算數據、GOOSE信息接收和發送、SV信息發送；用以控制第一開入模件和開入開出模件，對遙信量進行分析。
[0005]所述主CPU模件包括依次連接的保護DSP模件、FPGA模件和CPU芯片，所述保護DSP模件還分別與ADC模件的輸出端、輸出列陣以及第一開入模件連接；所述保護DSP模件用以完成保護功能邏輯計算；所述FPGA模件為過零檢測FPGA模件，用以實時檢測過零方波信號，記錄三相電流、三相電壓的過零時刻；所述CPU芯片用以完成麗S網絡通訊和匯總計算數據，用以控制第一開入模件和開入開出模件。
[0006]所述ADC模件與保護DSP模件之間通過SPORT接口進行高速實時數據交互。
[0007]所述裝置還包括若干指示所述裝置工作狀態的指示燈，指示燈通過輸出陣列與保護DSP模件連接。
[0008]所述裝置還包括串口、以太網接口和HMI模件，所述串口、以太網接口和HMI模件均與CPU芯片連接。
[0009]操作插件模件設有兩組分相跳閘出口、一組分相合閘出口及一路跳合閘回路完好性監視、斷路器操作機構的壓力監視回路。
[0010]所述裝置還包括電源模件。
[0011]本發明所達到的有益效果:1、本發明將原有合并單元、智能終端以及線路保護的功能合并在同一裝置中，避免了外部接線，增加功能可靠性；并且三臺裝置集成之后可減少變電站占地，縮減變電站建設投資成本；2、本發明通過第一過程層光模件和第二過程層光模件實現了跨間隔數據共享，能夠實現多間隔之間的信息交互，為今后的拓展和管理提供了方便；3、本發明的ADC模件對采用數據進行二次重構，為主CPU模件和第一過程層光模件提供了同步的數據輸出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1原有線路保護的連接示意圖。
[0013]圖2為本發明的連接示意圖。
[0014]圖3為本發明的結構框圖。
[0015]圖4為220kV線路保護中本發明插件的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0017]如圖2和3所示，一種超高壓保護多功能一體化裝置，包括總線背板，所述總線背板上插接有模擬量采集模件、ADC模件、主CPU模件、第一開入模件、SV模件、GOOSE模件、第一過程層光模件、第二過程層光模件、開入開出模件、串口、以太網接口、HMI模件、操作插件模件以及為各模件供電的電源模件。
[0018]ADC模件和第一開入模件均與主CPU模件連接，第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件通過輸出陣列與主CPU模件連接，第二過程層光模件還與GOOSE模件連接，ADC模件的輸入端連接有模擬量采集模件，ADC模件的輸出端還依次連接有第一過程層光模件和SV模件，SV模件和GOOSE模件分別外接SV網和GOOSE網。
[0019]模擬量采集模件用以采集輸入的三相電流、三相電壓和同期電壓的交流模擬量。
[0020]ADC模件用以將采集的交流模擬量依次進行濾波、采樣、二次重構和A/D變換；通過SV模塊向SV網輸出80點采樣數據；向主CPU模件輸出24點采樣數據。由于數據從互感器輸出到合并單元存在延時，且不同的采樣通道間隔的延時還可能不同，再考慮電磁式互感器與電子式互感器的混合接入情況的考慮，為了能夠給主CPU模件和第一過程層光模件提供同步的數據輸出，都需要其對采樣數據進行數據的二次重構，即重采樣過程。ADC模件通過友好的配置工具，在配置了互感器延時的基礎上，再根據裝置的同步脈沖通過重采樣算法將采集到各個通道的數據重同步到同步脈沖上，并將同步后的數據通過各個發送板卡以不同的接口形式發送。
[0021]第一開入模件用以采集和處理遙信量。
[0022]開入開出模件包括開入BI模件、開出BO模件、開入開出混合B1模件，開出模件用以收接CPU模件發送的保護跳閘命令及遙控命令實現開出控制處理，開入開出模件中的開入模件功能與第一開入模件一致。
[0023]操作插件(TJQ)模件用以完成斷路器跳合閘出口操作，操作插件模件設有兩組分相跳閘出口、一組分相合閘出口及一路跳合閘回路完好性監視、斷路器操作機構的壓力監視回路。
[0024]第一過程層光模件和第二過程層光模件用以實現跨間隔數據共享，分別通過SV模件和GOOSE模件發送至SV網和GOOSE網，能夠實現多間隔之間的信息交互，為今后的拓展和管理提供了方便。
[0025]主CPU模件用以完成保護功能邏輯計算、MMS網絡通訊、匯總計算數據、GOOSE信息接收和發送、SV信息發送；用以控制第一開入模件和開入開出模件，對遙信量進行分析。
[0026]對主CPU模件進按照功能進行細分，包括依次連接的保護DSP模件、FPGA模件和(PU芯片，保護DSP模件還分別與ADC模件的輸出端、輸出列陣以及第一開入模件連接，這里ADC模件與保護DSP模件之間通過SPORT接口進行高速實時數據交互，CPU芯片還分別與串口、以太網接口和HMI模件連接，為了能清晰指示所述裝置的工作狀態，所述裝置還設置了若干指示燈，指示燈通過輸出陣列與保護DSP模件連接。
[0027]保護DSP模件用以完成保護功能邏輯計算；所述FPGA模件為過零檢測FPGA模件，用以實時檢測過零方波信號，記錄三相電流、三相電壓的過零時刻；所述CPU芯片用以完成MMS網絡通訊和匯總計算數據，用以控制第一開入模件和開入開出模件。
[0028]上述的裝置采用模塊化設計，裝置插件分為共用插件和獨立功能插件，配置不同的獨立功能插件可實現不同功能一體化裝置，該裝置支持常規互感器或者電子式互感器，并通過內部總線完成保護計算及保護邏輯，同時可以IEC 61850-9-2協議輸出；保護動作信號直接通過內部總線連接到操作板、SV模件和GOOSE模件，同時支持電信號及數字信號(G00SE信號)輸出和操作插件來輸出(可在設計階段出廠前完成)，該裝置可下放開關柜上布置，并且支持前接線方式。
[0029]下面以220kV線路保護為例，如附圖4中，該裝置采樣4U整層結構，DC插件為裝置電源插件;AC插件為交流采樣插件，AC插件采集保護功能與MU功能所需的模擬量；DSP插件、CPUl插件和CPU2插件共同構成主CPU模件，并完成其相應的功能；0ΤΜ插件為線路差動保護的光纖通訊板。BI插件為開關量輸入，一塊板件最大支持22路開入；B0插件為開出插件；VSU插件為電壓切換插件；當需要與光PT、CT配合使用時只需將AC插件更換成SV插件即可。該硬件設計能滿足各種場合智能變電站需求。
[0030]功能上簡列如下:(1)保護功能:分相電流差動保護；零序電流差動保護；不一致保護；工頻變化量距離保護；三段相間距離保護；三段接地距離保護；兩段定時限零序方向過流和一段反時限零序過流保護；PT斷線相過流保護；ΡΤ斷線零序過流保護；距離加速、零序加速保護；遠方跳閘保護；過電壓保護；遠方跳閘就地判別功能；振蕩閉鎖；自動重合閘；同期檢測；過負荷告警、過流跳閘；適用于串補線路的距離、方向元件及保護邏輯；CT斷線告警；ΡΤ斷線告警；TWJ異常告警；故障選相；故障測距；支持專用光纖通道或復用通道，支持雙通道。(2)輔助功能:自檢功能；直流掉電告警；硬件回路在線檢測；事件記錄包括1024次開入變位報告，1024次自檢報告和256次操作報告；擾動記錄包括64次故障報告和64次故障錄波(擾動記錄格式同國際標準的COMTRADE文件兼容)；支持多種對時方式:分脈沖(1PPM)，秒脈沖(IPPS)和IRIG-B碼對時。(3)通信功能:以太網口或RS-485串口，以太網口可選光纖接口或RJ-45電接口 ；1個RS-232通信串口用于打印；I個RS-485 (EIA)差分總線接口用于對時信號輸入；IRIG-B碼對時接口可選光纖接口 ；IEC61588對時。(4)合并單元功能:SV光纖接口協議可選IEC60044-8或IEC61850-9-2，接口數量可擴展，將采集數據輸出給跨間隔設備；(6)智能終端功能:采集本間隔保護相關信息，如斷路器位置、隔刀位置、保護通過電纜直接跳合閘出口 ；重合壓力低、閉鎖重合閘、合后位置、控制回路斷線、事故總等信號輸入；采用IEC61850-9-2協議，通過GOOSE輸入輸出與跨間隔等設備建立聯系，接口數量可擴展。
[0031]上述的裝置將原有合并單元、智能終端以及線路保護的功能合并在同一裝置中，避免了外部接線，增加功能可靠性；并且三臺裝置集成之后可減少變電站占地(減少屏柜數量)，縮減變電站建設投資成本。
[0032]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:包括總線背板，所述總線背板上插接有模擬量采集模件、ADC模件、主CPU模件、第一開入模件、SV模件、GOOSE模件、第一過程層光模件、第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件； 所述ADC模件和第一開入模件均與主CPU模件連接，所述第二過程層光模件、開入開出模件和操作插件模件通過輸出陣列與主CPU模件連接，所述第二過程層光模件還與GOOSE模件連接，所述ADC模件的輸入端連接有模擬量采集模件，所述ADC模件的輸出端還依次連接有第一過程層光模件和SV模件，所述SV模件和GOOSE模件分別外接SV網和GOOSE網； 所述模擬量采集模件用以采集輸入的三相電流、三相電壓和同期電壓的交流模擬量； 所述ADC模件用以將采集的交流模擬量依次進行濾波、采樣、二次重構和A/D變換；通過SV模塊向SV網輸出80點采樣數據；向主CPU模件輸出24點采樣數據； 所述第一開入模件用以采集和處理遙信量； 所述開入開出模件中的開出模件用以收接CPU模件發送的保護跳閘命令及遙控命令實現開出控制處理，開入開出模件中的開入模件功能與第一開入模件一致； 所述操作插件模件用以完成斷路器跳合閘出口操作； 所述第一過程層光模件和第二過程層光模件用以實現跨間隔數據共享，分別通過SV模件和GOOSE模件發送至SV網和GOOSE網； 所述主CPU模件用以完成保護功能邏輯計算、MMS網絡通訊、匯總計算數據、GOOSE信息接收和發送、SV信息發送；用以控制第一開入模件和開入開出模件，對遙信量進行分析。
2.根據權利要求1所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:所述主CPU模件包括依次連接的保護DSP模件、FPGA模件和CPU芯片，所述保護DSP模件還分別與ADC模件的輸出端、輸出列陣以及第一開入模件連接； 所述保護DSP模件用以完成保護功能邏輯計算；所述FPGA模件為過零檢測FPGA模件，用以實時檢測過零方波信號，記錄三相電流、三相電壓的過零時刻；所述CPU芯片用以完成MMS網絡通訊和匯總計算數據，用以控制第一開入模件和開入開出模件。
3.根據權利要求2所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:所述ADC模件與保護DSP模件之間通過SPORT接口進行高速實時數據交互。
4.根據權利要求2所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:所述裝置還包括若干指示所述裝置工作狀態的指示燈，指示燈通過輸出陣列與保護DSP模件連接。
5.根據權利要求2所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:所述裝置還包括串口、以太網接口和HMI模件，所述串口、以太網接口和HMI模件均與CPU芯片連接。
6.根據權利要求1所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:操作插件模件設有兩組分相跳閘出口、一組分相合閘出口及一路跳合閘回路完好性監視、斷路器操作機構的壓力監視回路。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種超高壓保護多功能一體化裝置，其特征在于:所述裝置還包括電源模件。
【文檔編號】H02J13/00GK104333137SQ201410658863
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】楊志宏, 吳崇昊, 吳通華, 姚剛, 何昭輝, 閆承志, 鄭玉平 申請人:國電南瑞科技股份有限公司