一種基於晶片的繼電保護設備的製作方法
2023-06-09 20:39:51 1
專利名稱：一種基於晶片的繼電保護設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於繼電保護領域，具體講涉及一種基於晶片的繼電保護設備。
背景技術：
現有繼電保護設備體積龐大，一套間隔的保護需要2 3面屏櫃布置，佔用比較多的空間；功耗高，一般裝置功耗都在幾十 上百瓦，增加了變電站的損耗；穩定性一般，裝置內部板卡數量多、晶片型號眾多，維護不便。結合上述分析，傳統繼電保護設備不利於就地化布置，需要消耗更多的電纜、能量。而採用基於晶片技術的繼電保護設備，建立在超大規模集成電路技術基礎上，將保護功能、外部I/o功能全部集成於晶片上，最大限度地減小繼電保護設備體積、功耗，非常適合於智能變電站就地化安裝。另外，採用晶片集成後，減少了板卡、晶片的數量，降低元器件帶來的故障隱患。同時因為耗能的降低，可以採用光纖供能替代傳統的電纜功能。簡化整個變電站的二次設計、降低材料、能源消耗。適應於結合新一代智能變電站「系統高度集成，結構布局合理，裝備先進適用，經濟節能環保，支撐調控一體」目標需求。
發明內容
為克服上述傳統缺陷，本發明提供了一種基於晶片的繼電保護設備設計方法，可以有效簡化變電站二次設計，提高繼電保護設備的集成度、降低二次設備隱性故障率，降低變電站建設材料、能源損耗，降低二次設備製造成本，適應就地化布置，進一步降低變電站整體成本。為實現上述目的，本發明提供一種基於晶片的繼電保護設備，所述繼電保護設備包括保護晶片模塊、通信晶片模塊；保護晶片模塊和通信晶片模塊之間通過內部總線相連，採用CAN網絡通信；將繼電保護固定邏輯模塊、可編程邏輯模塊集成於所述保護晶片模塊，可編程邏輯模塊採用FLAH或SLICE模式，支持編程實現非常規距離保護、非常規差動保護可編程邏輯；繼電保護快速濾波、突變量計算以及常用算法，採用集成電路ASIC硬接線的固定模式實現，集成於保護晶片模塊內部，其中所述常用算法包括全周傅立葉算法、採樣值差分等算法；所述通信晶片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合併單元、智能終端設備以及變電站監控系統，通過所述合併單元採集被保護設備的電壓、電流信號，通過智能終端設備採集與被保護設備相關的開關位置信號以及輸出相應的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監控系統採集保護動作事件，校核所述繼電保護設備定值，其中採集的電流、電壓採樣數據符合IEC61850-9-2協議規定；通信晶片模塊與保護晶片模塊交互解碼後的採樣報文、開關量變化報文、保護動作報文信息；所述合併單元和智能終端設備將電壓、電流信號以及開關位置信號按照IEC61850等協議傳送給通信晶片模塊，通信晶片模塊負責數據的解碼，並將解碼後數據通過內部總線傳送給保護晶片模塊；所述通信晶片模塊接收保護晶片模塊發送的跳合閘指令，並負責編碼發送給智能終端設備跳合閘迴路；所述通信晶片模塊負責向所述變電站監控系統上送保護動作事件，響應變電站監控系統校核保護定值等功能，並負責相應信息流編碼、解碼。本發明提供的優選技術方案中，繼電保護常規固定邏輯採用硬接線的固定模式實現，集成於保護晶片。本發明提供的第二優選技術方案中，繼電保護常用算法採用硬接線的固定模式實現，集成於保護晶片。本發明提供的第三優選技術方案中，採樣信息流編碼、解碼採用硬接線的固定模式實現，集成於通信晶片。本發明提供的第四優選技術方案中，跳閘信息流編碼、解碼採用硬接線的固定模式實現，集成於通信晶片。本發明提供的第五優選技術方案中，繼電保護動作事件流、定值等信息流編碼、解碼採用硬接線的固定模式實現，集成於通信晶片。與現有技術比，本發明提供的一種基於晶片的繼電保護設備，可以提高繼電保護設備的集成度、降低二次設備隱性故障率，降低變電站建設材料、能源損耗，降低二次設備製造成本，適應就地化布置，進一步降低變電站整體成本。
圖1為基於晶片的繼電保護設備示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步詳細說明。如圖1所示基於晶片的繼電保護設備示意圖。所述繼電保護設備包括保護晶片模塊、通信晶片模塊。各模塊之間採用內部總線相連。其中保護晶片模塊集成有常用的繼電保護邏輯模塊、並可通過內部可編程模塊擴展邏輯功能，常用濾波、算法採用硬體實現。繼電保護常用過流、過壓、距離等保護模塊採用硬體方式集成與保護晶片內部，常用的傅氏濾波、突變量計算也採用硬體實現，提升保護響應性能。保護晶片模塊大大降低了繼電保護設備的編程工作量，將成熟的邏輯、算法採用硬體實現，減少了人為編程失誤造成的隱患，繼電保護裝置實現簡單，實現一般的保護功能只需對內部各邏輯模塊進行與、或等邏輯組合。同時，保護晶片模塊可編程模塊支持新原理、新算法的軟體實現，具有一定的擴展性。所述通信晶片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合併單元、智能終端設備以及變電站監控系統，通過所述合併單元採集被保護設備的電壓、電流信號，通過智能終端設備採集與被保護設備相關的開關位置信號以及輸出相應的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監控系統採集保護動作事件，校核所述繼電保護設備定值，其中採集的電流、電壓採樣數據符合IEC61850-9-2協議規定。通信晶片模塊與保護晶片模塊交互解碼後的採樣報文、開關量變化報文、保護動作報文信息；所述合併單元和智能終端設備將電壓、電流信號以及開關位置信號按照IEC61850等協議傳送給通信晶片模塊，通信晶片模塊負責數據的解碼，並將解碼後數據通過內部總線傳送給保護晶片模塊；所述通信晶片模塊接收保護晶片模塊發送的跳合閘指令，並負責編碼發送給智能終端設備跳合閘迴路；所述通信晶片模塊負責向所述變電站監控系統上送保護動作事件，響應變電站監控系統校核保護定值等功能，並負責相應信息流編碼、解碼。需要聲明的是，本發明內容及具體實施方式
意在證明本發明所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本發明保護範圍的限定。本領域技術人員在本發明的精神和原理啟發下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待批的保護範圍內。
權利要求
1.一種基於晶片的繼電保護設備，所述繼電保護設備包括保護晶片模塊、通信晶片模塊； 保護晶片模塊和通信晶片模塊之間通過內部總線相連，採用CAN網絡通信；將繼電保護固定邏輯模塊、可編程邏輯模塊集成於所述保護晶片模塊，可編程邏輯模塊採用FLAH或SLICE模式，支持編程實現非常規距離保護、非常規差動保護可編程邏輯； 繼電保護快速濾波、突變量計算以及常用算法，採用集成電路ASIC硬接線的固定模式實現，集成於保護晶片模塊內部，其中所述常用算法包括全周傅立葉算法、採樣值差分等算法; 所述通信晶片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合併單元、智能終端設備以及變電站監控系統，通過所述合併單元採集被保護設備的電壓、電流信號，通過智能終端設備採集與被保護設備相關的開關位置信號以及輸出相應的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監控系統採集保護動作事件，校核所述繼電保護設備定值，其中採集的電流、電壓採樣數據符合IEC61850-9-2 協議規定； 通信晶片模塊與保護晶片模塊交互解碼後的採樣報文、開關量變化報文、保護動作報文信息；所述合併單元和智能終端設備將電壓、電流信號以及開關位置信號按照IEC61850等協議傳送給通信晶片模塊，通信晶片模塊負責數據的解碼，並將解碼後數據通過內部總線傳送給保護晶片模塊；所述通信晶片模塊接收保護晶片模塊發送的跳合閘指令，並負責編碼發送給智能終端設備跳合閘迴路；所述通信晶片模塊負責向所述變電站監控系統上送保護動作事件，響應變電站監控系統校核保護定值等功能，並負責相應信息流編碼、解碼。
2.根據權利要求1所述的繼電保護設備，其特徵在於繼電保護固定邏輯包括過流保護、過電壓保護、常規姆歐距離保護、常規測距式距離保護、常規比率差動保護等固定邏輯。
3.根據權利要求1所述的繼電保護設備，其特徵在於信號採集、跳閘信息輸出採用硬接線的固定模式實現，集成於通信晶片模塊。
4.根據權利要求1所述的繼電保護設備，其特徵在於保護動作事件的上傳、定值修改信息處理採用硬接線的固定模式實現，集成於通信晶片模塊。
全文摘要
本發明提供了一種基於晶片的繼電保護設備，繼電保護設備由以下模塊組成保護晶片模塊、通信晶片模塊。各模塊之間採用內部總線相連。其中保護晶片模塊集成有常用的繼電保護邏輯模塊、並可通過內部可編程模塊擴展邏輯功能，常用邏輯、算法採用硬體實現。通信晶片模塊集成有常用的通信規約處理模塊，並可通過內部可編程模塊擴展通信功能，常用編碼、解碼採用硬體實現。支持上送保護動作事件、定值修改等功能。採用基於晶片的繼電保護設備，降低通用元器件使用的數量，提高了裝置的可靠性，有利於降低變電站整體建設、維護成本。
文檔編號H02J13/00GK103066561SQ20121058722
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者周澤昕, 李巖軍, 李明, 王興國, 杜丁香 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網公司