一種基於主從結構的無功電壓控制器的製造方法
2023-04-22 19:09:26 1
一種基於主從結構的無功電壓控制器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於：主CPU側模擬量採樣模塊採集主CPU側接入的電壓和電流信號輸送至主CPU模塊，主CPU側遙信輸入模塊採集主CPU側接入的遙信信號輸送至主CPU模塊，主CPU側繼電器出口模塊與主CPU模塊連接，從CPU側模擬量採樣模塊採集從CPU側接入的電壓和電流信號輸送至從CPU模塊，從CPU側遙信輸入模塊採集從CPU側接入的遙信信號輸送至從CPU模塊，從CPU側繼電器出口模塊與從CPU模塊連接，主CPU模塊連接一個通訊模塊，所述從CPU模塊一個通訊模塊，兩個通訊模塊相互通訊。本發明解決了無功電壓調節和電容器組保護不能統一配置的問題，提供了一種既可提高性能，也可節約成本的基於主從結構的無功電壓控制器。-----
【專利說明】一種基於主從結構的無功電壓控制器
【技術領域】
[0001]本發明屬於變電站保護【技術領域】，特別是涉及一種基於主從結構的無功電壓控制器。
【背景技術】
[0002]為了減少輸配電中功率損耗，平衡無功，變電站內通常設置多組電容器進行無功補償調節。在無功調節過程中，首先要考慮到輸出電壓不會越限，因此無功電壓調節裝置既要進行電容器組的投切(或調檔)也要對主變檔位進行調節。同時，為防止變電站內的電容器組在過壓、短路時候發生損壞，必須配置單獨的電容器保護裝置。
[0003]目前的110KV變電站，大量採用雙主變配置，每臺主變側都配置有單獨的電容器組。一方面，兩臺主變既能分列運行也能並列運行，電壓無功調節要適應多種運行模式必須將兩臺主變和多組電容器組統一協調處理，因此要統一配置無功電壓控制裝置。另一方面，為單獨實現電容器組的保護功能，通常要配置兩個獨立的電容器保護裝置，投資成本較高。同時市面上也曾出現過帶保護功能的無功電壓綜合控制裝置，但該裝置將多臺電容器組保護集中在一個裝置中，一旦該裝置故障，所有的電容器組將同時失去保護，有較大的安全隱串
■/Q1、O
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中無功電壓調節和電容器組保護不能統一配置的問題，本發明提供了一種既可提高性能，也可節約成本的基於主從結構的無功電壓控制器。
[0005]為了解決上述問題，本發明所採取的技術方案是:
[0006]—種基於主從結構的無功電壓控制器,包括主CPU模塊和從CPU模塊,其特徵在於:還包括主CPU側模擬量採樣模塊、主CPU側遙信輸入模塊、主CPU側繼電器出口模塊、從CPU側模擬量採樣模塊、從CPU側遙信輸入模塊、從CPU側繼電器出口模塊和通訊模塊，所述主CPU側模擬量採樣模塊採集主CPU側接入的電壓和電流信號輸送至主CPU模塊，所述主CPU側遙信輸入模塊採集主CPU側接入的遙信信號輸送至主CPU模塊，所述主CPU側繼電器出口模塊與主CPU模塊連接，根據主CPU模塊指令輸出分合閘信號和升降檔信號，所述從CPU側模擬量採樣模塊採集從CPU側接入的電壓和電流信號輸送至從CPU模塊，所述從CPU側遙信輸入模塊採集從CPU側接入的遙信信號輸送至從CPU模塊，所述從CPU側繼電器出口模塊與從CPU模塊連接，根據從CPU模塊指令輸出分合閘信號和升降檔信號，所述主CPU模塊連接一個通訊模塊，所述從CPU模塊一個通訊模塊，所述兩個通訊模塊實現主CPU模塊和從CPU模塊相互之間的通訊。
[0007]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述通訊模塊包括主CPU側乙太網通訊模塊和從CPU側乙太網通訊模塊，所述主CPU側乙太網通訊模塊分別與主CPU模塊和從CPU側乙太網通訊模塊相連，所述從CPU側乙太網通訊模塊與從CPU模塊相連，所述主CPU側乙太網通訊模塊還能與外部伺服器通訊上送和接收信息。
[0008]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述通訊模塊還包括主CPU側CAN通訊模塊和從CPU側CAN通訊模塊，所述主CPU側CAN通訊模塊分別與主CPU模塊和從CPU側CAN通訊模塊相連，所述從CPU側CAN通訊模塊與從CPU模塊相連，所述主CPU模塊能夠通過主CPU側CAN通訊模塊與外部伺服器以CAN網方式進行通訊。
[0009]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU模塊還與主CPU側鍵盤顯示模塊通過內部總線連接，所述從CPU模塊還與從CPU側鍵盤顯示模塊通過內部總線連接。
[0010]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU模塊和從CPU模塊均採用雙核處理器0MAP-L138，該處理器包括一個ARM核和一個DSP核、主頻可達400MHz ο
[0011]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側遙信輸入模塊和從CPU側模擬量採樣模塊均包括21個採用光電隔離的遙信採集模塊，用於實現兩臺主變開關跳合位位置信號採集，兩組電容器檔位位置及主變檔位位置採集。
[0012]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側模擬量採樣模塊包括4個電壓互感器和13個電流互感器，用於採集兩臺主變低壓側的各兩組電壓，主變4個測量電流、電容器組4個測量電流、母聯開關的一個測量電流及主CPU側電容器組4個保護電流；從CPU側模擬量採樣模塊包括2個電壓互感器和9個電流互感器，用於採集從CPU側電容器組電壓，從CPU側測量電流、母聯開關的一個測量電流及從CPU側電容器組4個保護電流。
[0013]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側繼電器出口模塊包括11個由主CPU模塊控制的開出控制信號；用於完成電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作；所述從CPU側繼電器出口模塊包括11個由從CPU模塊控制的開出控制信號；用於完成從CPU側電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作。
[0014]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側CAN通訊模塊和從CPU側CAN通訊模塊均包括一個CAN通訊控制器和CAN信號電平變壓器，用於實現CAN數據的收發控制。
[0015]前述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側鍵盤顯示模塊和從CPU側鍵盤顯示模塊均包括液晶顯示電路和鍵盤掃描電路。
[0016]本發明所達到的有益效果:本發明主從結構的無功電壓控制器，主CPU模塊和從(PU模塊分開布置，主CPU模塊負責兩臺主變的無功電壓統一調節控制，同時實現一臺主變電容器組的保護功能；從CPU模塊實現另外一臺主變電容器組的保護功能，同時作為無功電壓控制調節的備份處理器。主CPU模塊可以通過乙太網通訊和CAN通訊從從CPU模塊讀取信息並對從CPU模塊發送控制指令，從而實現兩臺主變的統一無功電壓控制。因為主從兩套模塊獨立布置，在失去通訊後也可以可獨立運行，所以能分別實現對兩臺電容器組的保護功能。本發明設計了基於主從結構的無功電壓控制器，無功電壓控制功能由主CPU模塊來完成，電容器組的保護功能由主CPU模塊和從CPU模塊分別完成。主CPU模塊和從CPU模塊可獨立運行，只通過通訊方式交換信息。該種設計既實現了雙主變多種運行方式下，電壓無功的統一調節，又實現了保護模塊的單獨布置，同時提升了電壓無功的調節性能，保證了電容器組保護模塊的獨立性和安全性，又節約了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是基於主從結構的無功電壓控制器的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於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範圍。
[0019]如圖1所示，一種基於主從結構的無功電壓控制器，包括主CPU模塊1、主CPU側遙信輸入模塊2、主CPU側繼電器出口模塊3、主CPU側CAN通訊模塊4、主CPU側乙太網通訊模塊5、主CPU側鍵盤顯示模塊6、主CPU側模擬量採樣模塊7、從CPU模塊8、從CPU側遙信輸入模塊9、從CPU側繼電器出口模塊10、從CPU側模擬量採樣模塊11、從CPU側鍵盤顯示模塊12、從CPU側乙太網通訊模塊13和從CPU側CAN通訊模塊14。
[0020]主CPU模塊I負責主CPU側遙信量採集、模擬量採集、出口控制、菜單顯示、按鍵掃描、主CPU側電容器組保護邏輯以及主CPU側和從CPU側兩側所有的無功及電壓判別邏輯處理以及對遠方伺服器的通訊處理；從CPU模塊8負責從CPU側遙信量採集、模擬量採集、出口控制、菜單顯示、按鍵掃描、從CPU側電容器組保護邏輯同時作為從CPU側無功及電壓判別邏輯的備用處理模塊。主CPU側模擬量採樣模塊7採集主CPU側接入的電壓和電流信號，該模塊與主CPU模塊相連；主CPU側遙信輸入模塊2採集主CPU側接入的遙信信號，該模塊與主CPU模塊I相連；主CPU側繼電器出口模塊3根據主CPU指令輸出分合閘信號和升降檔信號，從而實現電容器組的投切和主變檔位的升降，該模塊與主CPU模塊相連。主CPU側鍵盤顯示模塊6實現主CPU側按鍵掃描和界面顯示該模塊與主CPU模塊I相連；主CPU側乙太網通訊模塊5實現主CPU與外界的乙太網通訊；主CPU側乙太網通訊模塊5與主CPU模塊I相連，同時該模塊還與從CPU側乙太網通訊模塊13相連；主CPU側CAN通訊模塊4實現主CPU與外界的CAN網通訊；主CPU側CAN通訊模塊4與主CPU模塊I相連，同時該模塊還與從CPU側CAN通訊模塊14相連。從CPU側模擬量採樣模塊11採集從CPU側接入的電壓和電流信號，該模塊與從CPU模塊8相連；從CPU側遙信輸入模塊9採集從CPU側接入的遙信信號，該模塊與從CPU模塊8相連；從CPU側繼電器出口模塊10根據從CPU指令輸出分合閘信號和升降檔信號，從而實現電容器組的投切和主變檔位的升降，該模塊與從CPU模塊8相連。從CPU側鍵盤顯示模塊12實現從CPU側按鍵掃描和界面顯示該模塊與從CPU模塊8相連；從CPU側乙太網通訊模塊:實現從CPU與外界的乙太網通訊；從CPU側乙太網通訊模塊13與從CPU模塊8相連，同時該模塊還與主CPU側乙太網通訊模塊5相連；從CPU側CAN通訊模塊14實現從CPU與外界的CAN網通訊；從CPU側CAN通訊模塊14與從CPU模塊8相連，同時該模塊還與主CPU側CAN網通訊模塊14相連；
[0021]本發明主CPU模塊I採用TI公司的雙核處理器0MAP-L138，該CPU包括一個ARM核和一個DSP核、主頻可達400MHz。主CPU模塊I負責兩臺主變所有無功電壓調節的數據處理、主CPU側電容器組的保護功能處理、主CPU側遙信量採集、主CPU側出口控制、主CPU側鍵盤掃描及顯示處理以及對遠方伺服器的通訊處理。
[0022]主CPU側遙信輸入模塊2包括21個採用光電隔離的遙信採集模塊，實現兩臺主變開關跳合位位置信號採集，兩組電容器檔位位置及主變檔位位置採集。主CPU側遙信輸入模塊2通過內部總線與主CPU模塊I相連。遙信輸入模塊2可以根據實際需求配置多個。
[0023]主CPU側繼電器出口模塊3包括11個由主CPU模塊I控制的開出控制信號；可完成電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作；iCPU側繼電器出口模塊3通過總線與主CPU模塊I相連。
[0024]主CPU側CAN通訊模塊4包括一個CAN通訊控制器和CAN信號電平變壓器，可以實現CAN數據的收發控制。主CPU側通過CAN通訊模塊4，主CPU模塊I可以與外部以CAN網方式進行通訊。
[0025]主CPU側乙太網通訊模塊5包括主CPU模塊I內置的乙太網控制器和外部轉換電平的乙太網變壓器。主CPU側乙太網通訊模塊5 —方面可以和從CPU模塊8進行通訊，下發主CPU模塊的命令，另一方面可以和後臺伺服器通訊，上送控制器的信息，接受後臺伺服器的遙控命令。
[0026]主CPU側鍵盤顯示模塊6包括液晶顯示電路和鍵盤掃描電路，包括上、下、左、右、確認、取消、復歸等7個按鍵。通過主CPU側鍵盤顯示模塊6，用戶可以設置主CPU側的定值參數，觀察採樣值、遙信值以及進行遙控模擬操作等。主CPU側鍵盤顯示模塊6與主CPU模塊I通過內部總線連接。
[0027]主CPU側模擬量採樣模塊7包括4個電壓互感器和13個電流互感器，可以採集兩臺主變低壓側的各兩組電壓，主變4個測量電流、電容器組4個測量電流、母聯開關的一個測量電流及主CPU側電容器組4個保護電流。主CPU側模擬量採樣模塊7通過內部的電流互感器和電壓互感器將外部電流電壓輸入轉換為小電壓信號進入到主CPU模塊I內部的採樣計算模塊。
[0028]從CPU模塊8同主CPU —樣採用TI公司的雙核處理器0MAP-L138，該CPU包括一個ARM核和一個DSP核、主頻可達400MHz。從CPU模塊I負責從CPU側電容器組的保護功能處理、從CPU側保護出口控制、從CPU側鍵盤掃描及顯示處理。從CPU模塊8通過乙太網通訊模塊13連接到與主CPU模塊I連接的乙太網通訊模塊5，從而實現與主CPU模塊I的乙太網通訊。同時，從CPU模塊8通過CAN通訊模塊14連接到與主CPU模塊I連接的CAN通訊模塊4，從而實現與主CPU模塊I的CAN網通訊。
[0029]從CPU側遙信輸入模塊9包括21個採用光電隔離的遙信採集模塊，實現從CPU側主變開關跳合位位置信號採集，從CPU側電容器檔位位置及主變檔位位置採集。遙信輸入模塊9通過內部總線與從CPU模塊8相連。
[0030]從CPU側繼電器出口模塊10包括11個由從CPU模塊8控制的開出控制信號；可完成從CPU側電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作；繼電器出口模塊10通過總線與從CPU模塊8相連。
[0031]從CPU側模擬量採樣模塊11包括2個電壓互感器和9個電流互感器，可以採集從CPU側電容器組電壓，從CPU側4測量電流、母聯開關的一個測量電流及從CPU側電容器組4個保護電流。從CPU側模擬量採樣模塊11通過內部的電流互感器和電壓互感器將外部電流電壓輸入轉換為小電壓信號進入到從CPU模塊8內部的採樣計算模塊。
[0032]從CPU側鍵盤顯示模塊12包括液晶顯示電路和鍵盤掃描電路，包括上、下、左、右、確認、取消、復歸等7個按鍵。通過從CPU側鍵盤顯示模塊12，用戶可以設置從CPU側的定值參數，觀察採樣值、遙信值以及進行遙控模擬操作等。從CPU側鍵盤顯示模塊12與從CPU模塊8通過內部總線連接。
[0033]從CPU側乙太網通訊模塊13包括從CPU模塊8內置的乙太網控制器和外部轉換電平的乙太網變壓器。乙太網通訊模塊13 —方面可以和主CPU模塊I進行通訊，接受主CPU模塊的命令，同時可以上送從CPU的信息。
[0034]從CPU側CAN通訊模塊14包括一個CAN通訊控制器和CAN信號電平變壓器，可以實現CAN數據的收發控制。從CPU側通過CAN通訊模塊14，從CPU模塊8可以與外部以CAN網方式進行通訊。
[0035]兩臺主變以及電容器組的電壓電流測量信號經過主CPU側模擬量採樣模塊7的信號調理後進入到主CPU模塊1，同時，主CPU模塊I通過主CPU側遙信輸入模塊2採集主變檔位及電容器開關位置等數字量。主CPU模塊I通過對從主CPU側採樣模塊7採集的測量數據以及主CPU側遙信輸入模塊2採集的遙信數據進行分析處理完成無功電壓邏輯判別以及主CPU模塊I 一側電容器組的保護邏輯判別。同時主CPU模塊I根據判別結果，驅動主CPU側繼電器出口模塊3，完成控制兩組電容器組開關投切和兩組主變檔位調節，實現VQC功能和主CPU側電容器組保護功能。從CPU —側電容器組的電壓電流測量信號經過從CPU側模擬量採樣模塊11的信號調理後進入到從CPU模塊8，同時，從CPU模塊8通過從CPU側遙信輸入模塊9採集從CPU側主變檔位及電容器開關位置等數字量。從CPU模塊8通過對從CPU側模擬量採樣模塊11採集的測量數據以及從CPU側遙信輸入模塊9採集的遙信數據進行分析處理完成從CPU模塊8 一側電容器組的保護邏輯判別。同時從CPU模塊8根據判別結果，驅動從CPU側繼電器出口模塊10，分合從CPU —側電容器組開關，完成從CPU側電容器組保護功能。主CPU模塊I通過主CPU側乙太網通訊模塊5、從CPU側乙太網通訊模塊13與從CPU模塊8實現乙太網通訊，接受從CPU模塊8傳來的保護事件信息及遙信變位信息，同時下發遙控命令。主CPU模塊I通過主CPU側CAN通訊模塊4、從CPU側CAN通訊模塊14與從CPU模塊8實現CAN網通訊，作為兩者間乙太網通訊的備份。主CPU模塊I通過主CPU側乙太網通訊模塊5與後臺伺服器相連，接受後臺伺服器的遙控指令，上送遙測數據和保護事件信息。主CPU模塊I還與主CPU側鍵盤顯示模塊5連接，通過該模塊，主CPU模塊I實現主CPU側參數整定、界面顯示等功能。從CPU模塊8還與從CPU側鍵盤顯示模塊12連接，通過該模塊，主CPU模塊8實現從CPU側參數整定、界面顯示等功能。
[0036]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基於主從結構的無功電壓控制器，包括主CPU模塊和從CPU模塊,其特徵在於:還包括主CPU側模擬量採樣模塊、主CPU側遙信輸入模塊、主CPU側繼電器出口模塊、從CPU側模擬量採樣模塊、從CPU側遙信輸入模塊、從CPU側繼電器出口模塊和通訊模塊，所述主CPU側模擬量採樣模塊採集主CPU側接入的電壓和電流信號輸送至主CPU模塊，所述主CPU側遙信輸入模塊採集主CPU側接入的遙信信號輸送至主CPU模塊，所述主CPU側繼電器出口模塊與主CPU模塊連接，根據主CPU模塊指令輸出分合閘信號和升降檔信號，所述從CPU側模擬量採樣模塊採集從CPU側接入的電壓和電流信號輸送至從CPU模塊，所述從CPU側遙信輸入模塊採集從CPU側接入的遙信信號輸送至從CPU模塊，所述從CPU側繼電器出口模塊與從CPU模塊連接，根據從CPU模塊指令輸出分合閘信號和升降檔信號，所述主CPU模塊連接一個通訊模塊，所述從CPU模塊一個通訊模塊，所述兩個通訊模塊實現主CPU模塊和從CPU模塊相互之間的通訊。
2.根據權利要求1所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述通訊模塊包括主CPU側乙太網通訊模塊和從CPU側乙太網通訊模塊，所述主CPU側乙太網通訊模塊分別與主CPU模塊和從CPU側乙太網通訊模塊相連，所述從CPU側乙太網通訊模塊與從CPU模塊相連，所述主CPU側乙太網通訊模塊還能與外部伺服器通訊上送和接收信息。
3.根據權利要求2所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述通訊模塊還包括主CPU側CAN通訊模塊和從CPU側CAN通訊模塊，所述主CPU側CAN通訊模塊分別與主CPU模塊和從CPU側CAN通訊模塊相連，所述從CPU側CAN通訊模塊與從CPU模塊相連，所述主CPU模塊能夠通過主CPU側CAN通訊模塊與外部伺服器以CAN網方式進行通訊。
4.根據權利要求3所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU模塊還與主CPU側鍵盤顯示模塊通過內部總線連接，所述從CPU模塊還與從CPU側鍵盤顯示模塊通過內部總線連接。
5.根據權利要求4所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU模塊和從CPU模塊均採用雙核處理器0MAP-L138，該處理器包括一個ARM核和一個DSP核、主頻可達400MHz。
6.根據權利要求1所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側遙信輸入模塊和從CPU側模擬量採樣模塊均包括21個採用光電隔離的遙信採集模塊，用於實現兩臺主變開關跳合位位置信號採集，兩組電容器檔位位置及主變檔位位置採集。
7.根據權利要求5或6所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側模擬量採樣模塊包括4個電壓互感器和13個電流互感器，用於採集兩臺主變低壓側的各兩組電壓，主變4個測量電流、電容器組4個測量電流、母聯開關的一個測量電流及主CPU側電容器組4個保護電流；從CPU側模擬量採樣模塊包括2個電壓互感器和9個電流互感器，用於採集從CPU側電容器組電壓，從CPU側測量電流、母聯開關的一個測量電流及從CPU側電容器組4個保護電流。
8.根據權利要求7所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側繼電器出口模塊包括11個由主CPU模塊控制的開出控制信號；用於完成電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作；所述從CPU側繼電器出口模塊包括11個由從CPU模塊控制的開出控制信號；用於完成從CPU側電容器組開關的跳合閘、主變分接頭升降檔操作。
9.根據權利要求8所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側CAN通訊模塊和從CPU側CAN通訊模塊均包括一個CAN通訊控制器和CAN信號電平變壓器，用於實現CAN數據的收發控制。
10.根據權利要求9所述的一種基於主從結構的無功電壓控制器，其特徵在於:所述主CPU側鍵盤顯示模塊和從CPU側鍵盤顯示模塊均包括液晶顯示電路和鍵盤掃描電路。
【文檔編號】H02J3/16GK104333007SQ201410616940
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】李波, 陸振威, 王駿, 王文勇, 蔣偉毅, 王俊成, 曹衛國, 馬敏傑, 劉剛 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司, 南京五採智電電力科技有限公司