用於斷路器操作迴路的雙cpu控制系統及其控制方法
2023-08-02 07:06:41
專利名稱：用於斷路器操作迴路的雙cpu控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電力系統技術領域的裝置及方法，具體是一種用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統及其控制方法。
背景技術：
隨著經濟發展、社會進步、科技和信息化水平不斷提高以及全球資源和環境問題的日益突出，電網發展面臨新課題和新挑戰。依靠現代信息、通信和控制技術，積極發展智能電網，適應未來可持續發展的要求，已成為國際電力發展的現實選擇。作為智能電網建設的重要支撐，具有網絡化操控、數位化測量和狀態監測特徵的智能化一次設備，為電力系統的安全穩定運行奠定了物質基礎，為優化電網的運行、調度提供充分的數據和調節手段。高壓斷路器是發電廠、變電所一次系統中的重要電氣設備，它用來切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。電氣二次操作迴路是對電氣一次設備進行操作控制的電路，是繼電保護的一個重要組成部分，二次迴路的正確連接是繼電保護正確動作，防止誤動據動的物理保證。傳統繼電保護的雙CPU控制，採用啟動電源+控制繼電器的方式，傳統採用控制啟動電源的方式，只有啟動電源給上以後，控制繼電器才能夠動作。而斷路器操作迴路(操作箱)則採用繼電器接點直接操作的方式。由於傳統的操作箱並無CPU參與，故而沒有雙CPU 控制的要求，更無相關的實現。隨著智能化變電站的建設，常規的「繼電保護+操作箱」的方式，將被數位化保護裝置+智能操作箱的方式所取代，即數位化保護裝置通過GOOSE報文的方式發送斷路器操作命令，智能操作箱接收到跳/合閘命令後，經過CPU邏輯判斷，控制相應迴路的繼電器閉合，接通操作迴路，實現對斷路器機構的控制。這種情況下，為了有效防止誤動據動現象發生，常規繼電保護的雙CPU控制，就落到了智能操作箱的身上。另外， 智能變電站的狀態監測，對斷路器設備的智能化提出了新的要求，要求智能操作箱能夠對操作迴路進行在線監測，檢測其工作狀態，包括接點粘死、據動及迴路元件的損壞(燒斷或斷路)。經過對現有技術的檢索發現2009年6月南京南瑞繼保電氣有限公司的PCS-222B 智能操作箱的《技術和使用說明書》中公開了一種功能全面的智能微機型操作箱及其實現方法，該PCS-222B智能操作箱仍是採用傳統的開放出口繼電器的正電源的方式。該方式在單相操作時，如果另外兩個無需操作的迴路的控制繼電器接點粘死，則可能發生誤動的故障；另外，該方式無法利用傳動的方式來監測操作迴路的接點粘死、據動及迴路元件的損壞情況。綜上所述，傳統的繼電保護採用的啟動電源+控制繼電器分別由兩個CPU控制的雙CPU方式，並不適用於數位化操作的智能操作箱，更不能滿足對操作迴路的接點粘死、據動及迴路元件的損壞情況進行在線監測的要求。現階段急需一種能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作迴路的正確自檢，杜絕誤動情況。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統及其控制方法，能夠提高操作迴路的可靠防誤操作能力，同時滿足接點及迴路元件監測的需要。與現有技術相比，本發明對於每一相的跳閘或合閘操作迴路而言，同樣是兩個 CPU分別控制兩個繼電器，並未增加迴路的複雜性，而將原先的總啟動電源繼電器改由每個操作迴路一個繼電器的方式，實現了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作迴路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現智能斷路器的狀態檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，提高了電力系統供電的可靠性。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及一種用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統，包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其中主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接並控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網與從控制單元相連接並傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接並監視動作狀態。所述的主控制單元完成命令解析和包括跳間動作和合間動作結果的邏輯生成和輸出，該主控制單元包括主解析模塊和主邏輯模塊，其中主解析模塊完成保護命令的解析並輸出保護控制命令至主邏輯模塊，主邏輯模塊進行協議變換處理並輸出跳間或合閘命令分別至主繼電器和CAN網絡。所述的主繼電器完成按照主控制單元的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘主繼電器，當保護合閘則驅動相應的合閘主繼電器。所述的從控制單元完成主繼電器節點的監視已和接收主控制單元的動作命令並形成控制命令輸出，該從控制單元包括從解析模塊、接點監視模塊和從邏輯模塊，其中 從解析模塊與CAN網絡相連接並對來自主控制單元的命令進行解析並輸出保護動作信息至從邏輯模塊，接點監視模塊完成主繼電器的接點監視功能並將接點狀態信息輸出至從邏輯模塊，從邏輯模塊進行相與處理並輸出跳間或合間命令至從繼電器。所述的接點狀態信息包括跳閘主繼電器動作接點和合閘主繼電器動作接點的開閉狀態。所述的從繼電器完成按照從控制單元的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘從繼電器，當保護合閘則驅動相應的合閘從繼電器。本發明涉及上述系統的控制方法，包括以下步驟第一步、命令解析主解析單元經提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令。第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，並將保護控制命令編碼為CAN協議包輸出至CAN網。第三步、接點監視接點監視模塊通過監視與主繼電器接點相連的迴路獲得電壓信號，以實時監視主繼電器的動作接點狀態。第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網的CAN協議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令。第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據主繼電器的接點狀態和保護控制命令進行邏輯判斷，並輸出控制命令至從繼電器。第六步、保護動作從繼電器從跳閘或合閘繼電器獲得驅動電源以執行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個迴路串通，實現一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。本發明解決了智能化變電站的終端執行可靠性問題，滿足二次防誤的要求，能促進智能化變電站的推廣應用。
圖1為本發明的示意圖。圖2為合閘操作迴路的雙CPU控制示意圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例如圖1所示，本實例包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其中主、從控制單元 2分別與各自的繼電器直接連接並控制繼電器的動作，主控制單元1通過CAN網與從控制單元2相連接並傳輸動作信息，從控制單元2與主繼電器3的動作接點直接連接並監視動作狀態。所述的主控制單元1完成命令解析和包括跳閘動作和合閘動作結果的邏輯生成和輸出，該主控制單元1包括主解析模塊5和主邏輯模塊6，其中主解析模塊5完成保護命令的解析並輸出保護控制命令至主邏輯模塊6，主邏輯模塊6進行協議變換處理並輸出跳閘或合閘命令分別至主繼電器3和CAN網絡。所述的主繼電器3完成按照主控制單元1的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘主繼電器3，當保護合閘則驅動相應的合閘主繼電器3。所述的從控制單元2完成主繼電器3節點的監視已和接收主控制單元1的動作命令並形成控制命令輸出，該從控制單元2包括從解析模塊7、接點監視模塊8和從邏輯模塊9，其中從解析模塊7與CAN網絡相連接並對來自主控制單元1的命令進行解析並輸出保護動作信息至從邏輯模塊9，接點監視模塊8完成主繼電器3的接點監視功能並將接點狀態信息輸出至從邏輯模塊9，從邏輯模塊9進行相與處理並輸出跳間或合間命令從繼電器 4。所述的接點狀態信息包括跳閘主繼電器3動作接點和合閘主繼電器3動作接點的開閉狀態。所述的從繼電器4完成按照從控制單元2的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘從繼電器4，當保護合閘則驅動相應的合閘從繼電器4。如圖2所示，在合閘迴路中，根據本發明方案，實現一次合閘過程。第一步、命令解析主解析單元經提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令。
所述的提取處理是指將保護動作命令從GOOSE包中辨別並提取出來，並轉換為本控制單元可識別的形式。第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，並將保護控制命令編碼為CAN協議包輸出至CAN網。第三步、接點監視接點監視模塊通過監視與主繼電器接點相連的迴路獲得電壓信號，以實時監視主繼電器的動作接點狀態。第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網的CAN協議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令。所述的解析處理是指將保護動作命令從CAN協議包中辨別並提取出來，並轉換為本控制單元可識別的形式。第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據主繼電器的接點狀態和保護控制命令進行邏輯判斷，並輸出控制命令至從繼電器。所述的邏輯判斷是指如果解析獲得有合閘或跳閘命令，並且相對應的主合閘或跳間繼電器節點閉合，則對應輸出合間或跳間命令，否則不輸出任何命令。第六步、保護動作從繼電器從跳閘或合閘繼電器獲得驅動電源以執行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個迴路串通，實現一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。本實施案例與現有技術相比，提供了一種智能化斷路器操作迴路的雙CPU控制方法，實現了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作迴路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現智能斷路器的狀態檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，為實現保護繼電器迴路的「狀態檢修」提供了必要條件，保證了保護裝置的安全運行，提高了電力系統供電的可靠性。
權利要求
1.一種用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統，包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其特徵在於主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接並控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網與從控制單元相連接並傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接並監視動作狀態；所述的主控制單元完成命令解析和包括跳間動作和合間動作結果的邏輯生成和輸出；所述的主繼電器完成按照主控制單元的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘主繼電器，當保護合閘則驅動相應的合閘主繼電器；所述的從控制單元完成主繼電器節點的監視已和接收主控制單元的動作命令並形成控制命令輸出；所述的從繼電器完成按照從控制單元的控制執行相應的動作，即當保護跳閘則驅動相應的跳閘從繼電器，當保護合閘則驅動相應的合閘從繼電器；所述的接點狀態信息包括跳閘主繼電器動作接點和合閘主繼電器動作接點的開閉狀態。
2.根據權利要求1所述的用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統，其特徵是，所述的主控制單元包括主解析模塊和主邏輯模塊，其中主解析模塊完成保護命令的解析並輸出保護控制命令至主邏輯模塊，主邏輯模塊進行協議變換處理並輸出跳間或合間命令分別至主繼電器和CAN網絡。
3.根據權利要求1所述的用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統，其特徵是，所述的從控制單元包括從解析模塊、接點監視模塊和從邏輯模塊，其中從解析模塊與CAN網絡相連接並對來自主控制單元的命令進行解析並輸出保護動作信息至從邏輯模塊，接點監視模塊完成主繼電器的接點監視功能並將接點狀態信息輸出至從邏輯模塊，從邏輯模塊進行相與處理並輸出跳閘或合閘命令至從繼電器。
4.一種根據上述任一權利要求所述系統的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟 第一步、命令解析主解析單元經提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令；第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，並將保護控制命令編碼為CAN協議包輸出至CAN網；第三步、接點監視接點監視模塊通過監視與主繼電器接點相連的迴路獲得電壓信號， 以實時監視主繼電器的動作接點狀態；第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網的CAN協議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令；第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據主繼電器的接點狀態和保護控制命令進行邏輯判斷，並輸出控制命令至從繼電器；第六步、保護動作從繼電器從跳間或合間繼電器獲得驅動電源以執行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個迴路串通，實現一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵是，所述的提取處理是指將保護動作命令從 GOOSE包中辨別並提取出來，並轉換為本控制單元可識別的形式。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵是，所述的解析處理是指將保護動作命令從 CAN協議包中辨別並提取出來，並轉換為本控制單元可識別的形式。
7.根據權利要求4所述的方法，其特徵是，所述的邏輯判斷是指如果解析獲得有合閘或跳閘命令，並且相對應的主合間或跳間繼電器節點閉合，則對應輸出合間或跳間命令，否則不輸出任何命令。
全文摘要
一種電力系統技術領域的用於斷路器操作迴路的雙CPU控制系統及其控制方法，該系統包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接並控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網與從控制單元相連接並傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接並監視動作狀態；本發明未增加迴路的複雜性，實現了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作迴路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現智能斷路器的狀態檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，提高了電力系統供電的可靠性。
文檔編號H02H1/00GK102496901SQ20111035807
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者刁義勇, 唐明, 張文杰, 樓國強, 王函韻, 王小仲, 秦貴鋒, 陳利恆, 黃志華 申請人:上海思源弘瑞自動化有限公司, 湖州電力局