可擴展集中式母線保護裝置的製作方法
2023-09-21 16:44:50
專利名稱：可擴展集中式母線保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種母線保護裝置，尤其是涉及一種可擴展集中式母線保護裝 置，屬於電力系統自動化及繼電保護技術領域。
背景技術：
目前，各工業領域的高壓母線保護按照安裝配置方法可分為集中式母線保護和分 布式母線保護。集中式母線保護將母線所有連接元件的模擬量和開關量分類引入母線保護 裝置，在母線布置方式不變的情況下，集中式可以根據運行方式自動判別母線故障，其特點 是邏輯清晰簡單，繼承了早期中阻抗母線保護的優點。但是，某些高壓開關場的建成要經 歷幾個階段，因此，母線布置方式並不是一成不變的，集中式母線保護難於擴展成為一個重 要問題。除此之外，許多低壓母線分段數量多於集中式母線保護固定的母線分段數(目前 一般考慮雙母線單分段)，因此使用集中式母線保護存在困難。在這種情況下，母線設備 研發機構提出了分布式母線保護，它將模擬量和開關量的採集分散到每個間隔保護測控單 元，通過光纖通訊的方式將採集量及部分相關邏輯判別結果傳送到母線中央處理單元，中 央處理單元預先配置了母線的拓撲結構，中央處理單元根據各間隔單元傳送的數據判別母 線是否存在故障。這種方式的最大優點是母線拓撲結構可配置，可根據開關場的發展情 況，進行母線保護擴展，其最大母線分段數可以有較大的提高。但分布式母線保護也存在如 下問題1.採樣同步；2.任意間隔保護測控單元的故障均導致母線保護停用，至少是間隔 所在母線保護停用；3.間隔單元例行試驗將影響母線保護邏輯；4.如果間隔單元仍具有其 他差動保護功能，如線路保護需要使用光纖縱差，那麼採樣同步問題將更為特殊。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種易於擴展的母線保護裝置。為解決上 述技術問題，本實用新型提供一種可擴展集中式母線保護裝置，包括母線及保護中央處理 單元，其特徵在於母線通過模擬量、開關量採集信號線與間隔接入板相連，每3個間隔設 置一個獨立的間隔接入板，母線PT與公用電壓接入板相連，所述間隔接入板、公用電壓接 入板與保護中央處理單元相連。所述間隔接入板包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器與 模擬濾波電路相連，模擬濾波電路通過A/D轉換電路接入第一 FPGA從控制器；開關量開入電路包括光耦隔離電路，光耦隔離電路通過245鎖存電路接入第一 FPGA從控制器；開關量輸出電路包括出口繼電器，出口繼電器通過245鎖存電路接入第一 FPGA 從控制器；第一 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口和開關量輸入輸出
3接口。所述公用電壓接入板包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器通 過模擬濾波電路接入A/D轉換電路，A/D轉換電路與第一 FPGA從控制器相連；第二 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口、開關量輸入輸出 接口 ；所述保護中央處理單元包括兩個獨立的DSP系統所述每個DSP系統包括電源處理模塊，電源處理模塊與DSP 相連，DSP同時與外部程序存儲器FLASH、外部數據存儲器SRAM及FPGA主控制器相連；兩個獨立的FPGA主控制器每個FPGA主控制器包括高速串行總線接口、DSP接口 和管理通訊CPU接口。本實用新型所達到的有益效果本實用新型的中央處理單元按照最大8段母線設 計，可以滿足絕大多數多段母線的母線保護需求，可增加的間隔接入板解決了多間隔接入 母線的難題，同時，還可以靈活地進行選配，在間隔接入較少時使用較少的間隔接入板、當 間隔接入較多時配置相應數量的間隔接入板，保證了經濟性。
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為間隔接入板電路圖；圖3為公用電壓接入板電路圖；圖4為中央處理單元電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。本實用新型的母線保護裝置，包括母線及保護中央處理單元，母線通過模擬量、開 關量採集信號線與間隔接入板相連，每3個間隔設置一個獨立的間隔接入板，母線PT與公 用電壓接入板相連，所述間隔接入板、公用電壓接入板與保護中央處理單元相連。所述間隔接入板包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器與 模擬濾波電路相連，模擬濾波電路將差分模擬輸入/模擬信號接入A/D轉換電路，A/D轉換 電路再接入第一 FPGA從控制器；開關量開入電路包括光耦隔離電路，光耦隔離電路通過245鎖存電路接入第一 FPGA從控制器；開關量輸出電路包括出口繼電器，出口繼電器通過245鎖存電路接入第一 FPGA 從控制器；第一 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口和開關量輸入輸出 接口。所述公用電壓接入板包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器通過模擬濾波電路將差分模擬輸入/模擬信號接入A/D轉換電路，A/D轉換電路與第一 FPGA 從控制器相連；第二 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口、開關量輸入輸出 接口 ；所述中央處理單元包括兩個獨立的DSP系統所述每個DSP系統包括電源處理模塊，電源處理模塊與DSP 相連，DSP同時與外部程序存儲器FLASH、外部數據存儲器SRAM及FPGA主控制器相連；兩個獨立的FPGA主控制器每個FPGA主控制器包括高速串行總線接口、DSP接口 和管理通訊CPU接口。本實用新型有兩套獨立的DSP系統，通過各自的FPGA主控制器、高速串行總線、分 板FPGA從控制器實現交流採集、開關量採集及開關量輸出。本實用新型採用的主要硬體型號為DSP——TI TMS 320C6747 ；FPGA——Xilinx XC3S400 (主控制器)，XC3S100 (從控制器)；A/D-AnalogAD7606 ；PowerPC-MPC8313本實用新型的基於高速串行總線的可擴展集中式母線保護裝置，包括中央處理單 元、公用電壓接入板及可擴展的間隔接入板構成。本裝置使用高速串行差分總線，由DSP控 制對有限多個間隔接入板引入的電流量、開關量開入進行採集，並通過高速串行差分總線 控制間隔接入板開出，實現傳統的集中式母線保護功能。由於高速串行總線的大容量帶寬， 以及標準的間隔接入板，解決了傳統集中式母線保護不宜擴展的弊病。該裝置特別適用於 多臺發電機的水電火電低壓母線，以及大型的工礦企業低壓多段母線。DSP (digital signal processor)是一種獨特的微處理器，是以數位訊號來處理 大量信息的器件。以上已以較佳實施例公開了本實用新型，然其並非用以限制本實用新型，凡採用 等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種可擴展集中式母線保護裝置，包括母線及保護中央處理單元，其特徵在於母線通過模擬量、開關量採集信號線與間隔接入板相連，每3個間隔設置一個獨立的間隔接入板，母線PT與公用電壓接入板相連，所述間隔接入板、公用電壓接入板與保護中央處理單元相連。
2.根據權利要求1所述的可擴展集中式母線保護裝置，其特徵在於所述間隔接入板 包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器與模擬 濾波電路相連，模擬濾波電路通過A/D轉換電路接入第一 FPGA從控制器；開關量開入電路包括光耦隔離電路，光耦隔離電路通過245鎖存電路接入第一 FPGA 從控制器；開關量輸出電路包括出口繼電器，出口繼電器通過245鎖存電路接入第一 FPGA從控 制器；第一 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口和開關量輸入輸出接
3.根據權利要求1所述的可擴展集中式母線保護裝置，其特徵在於所述公用電壓接 入板包括交流量輸入電路包括用於交流隔離變換的電流電壓互感器，電流電壓互感器通過模 擬濾波電路接入A/D轉換電路，A/D轉換電路與第一 FPGA從控制器相連；第二 FPGA從控制器包括高速串行總線接口、模擬量採集接口、開關量輸入輸出接口 ；
4.根據權利要求1所述的可擴展集中式母線保護裝置，其特徵在於所述保護中央處 理單元包括兩個獨立的DSP系統所述每個DSP系統包括電源處理模塊，電源處理模塊與DSP相 連，DSP同時與外部程序存儲器FLASH、外部數據存儲器SRAM及FPGA主控制器相連；兩個獨立的FPGA主控制器每個FPGA主控制器包括高速串行總線接口、DSP接口和管 理通訊CPU接口。專利摘要本實用新型公開了一種可擴展集中式母線保護裝置，包括母線及保護中央處理單元，其特徵在於母線通過模擬量、開關量採集信號線與間隔接入板相連，每3個間隔設置一個獨立的間隔接入板，母線PT與公用電壓接入板相連，所述間隔接入板、公用電壓接入板與保護中央處理單元相連。本實用新型的中央處理單元按照最大8段母線設計，可以滿足絕大多數多段母線的母線保護需求，可增加的間隔接入板解決了多間隔接入母線的難題，同時，還可以靈活地進行選配，在間隔接入較少時使用較少的間隔接入板、當間隔接入較多時配置相應數量的間隔接入板，保證了經濟性。
文檔編號H02H7/22GK201639278SQ201020136389
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者仇新宏, 徐石明, 李惠宇, 楊小銘, 趙安國, 邢宜寶 申請人:國電南瑞科技股份有限公司