數位化小電流系統接地保護裝置的製作方法

2023-05-11 16:04:26 2

專利名稱：數位化小電流系統接地保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於電力系統的數位化小電流系統接地保護裝置，尤其適用於數位化變電站(既包含原有老站數位化改造，又包括新建數位化變電站)使用。
背景技術：
隨著新型電子式互感器技術、智能開關技術和網絡通信技術的發展，以一次設備智能化、二次設備網絡化為主要特徵的數位化變電站技術成為目前研究的技術熱點。當前，數位化變電站正在我國各地大力推進。在配電網自動化中，小電流接地選線保護是一項重要的功能，而數位化變電站對傳統的小電流接地選線保護技術提出了更高的要求。目前，小電流系統即中性點不直接接地系統，包括中性點不接地系統、中性點經消弧線圈接地系統以及中性點經電阻接地系統三種類型，一般在66千伏及其以下電壓等級的電網中使用。小電流系統發生單相接地後，故障特徵並不明顯，使得電力系統不能快速指示接地迴路。但是，在我國已有的、比較成熟的小電流系統接地保護裝置主要有兩類第一類保護裝置利用線路接地故障時系統產生的故障量，如母線產生的零序電壓，接地線路零序電流與非接地線路零序電流和零序電壓比相等方法，來分析發生接地故障的線路。第二類保護裝置利用外部輸入信號法，在系統發生接地故障時，採用外部設備輸入信號源，並通過檢測每條線路反饋信號，來分析發生接地故障的線路。目前公知的小電流系統接地保護裝置由傳統硬體結構及方法構造，沒有數位化接口以及相關應用技術，使得接地選線裝置無法應用於數位化變電站中，並且目前公知的小電流系統接地保護裝置簡單算法，選線準確率不高，容易造成錯誤判斷，不利於小電流系統接地保護裝置在智能電網中的的推廣使用。
發明內容本實用新型的技術方案針對數位化變電站的技術特點，基於小模擬量的選線保護，提供一種應用在數位化變電站中的數位化小電流系統接地保護裝置，能夠在節省生產廠家工業成本的前提下，在數位化變電站中配置小電流接地保護裝置，提高系統運行可靠性，提高原有小電流系統接地保護裝置的選線準確率，為數位化變電站的順利運行提供了有力的保障。本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置包括數位化模擬量數據採集裝置I和選線保護主控裝置9，其中，數位化模擬量數據採集裝置I包括模擬量輸入裝置10、信號調整裝置11、AD轉換裝置12、數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13和數位訊號輸出接口 14 ;選線保護主控裝置9包括數字採樣數據傳輸接口 2、選線保護裝置3、選線保護主控裝置的中央處理器4、遠動通訊裝置5、人機交換裝置6、輸出裝置7、網絡接口 8組成；從模擬量輸入裝置10輸入的信號經過信號調整裝置11的調整後，由AD轉換裝置12進行模數轉換，輸入到數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13中，經數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13處理後，通過數位訊號輸出接口 14，傳輸到選線保護主控裝置9，所述信號通過選線保護主控裝置9的數字採樣數據傳輸接口 2傳輸到選線保護裝置3，選線保護裝置3將輸出信號傳送給選線保護主控裝置的中央處理器4，經其處理後，通過遠動通訊裝置5和網絡接口 8將相關信號發送到自動化後臺。進一步，選線保護主控裝置9的中央處理器4還可以單獨連接輸出裝置7和人機互動裝置6，進行輸入、輸出操作。此外，所述選線保護主控裝置9採用光纖通訊接口 10BASE-FL，通過介質轉換裝置ML-4664、網絡變壓器STF2023連接接口 CS8900A，所述接口 CS8900A連接選線保護主控裝置的中央處理器4，將採集互感器的數位訊號傳送給CPU，用於計算接地信息；所述選線保護主控裝置的中央處理器4通過與雙口 RAM IDT70V26和微處理器ARM9連接，用於交換接地信息；所述微處理器ARM9外接接口 DM9161AEP，接口 DM9161AEP連接串口 RJ45，擴展乙太網接口用於上位通訊，上傳接地選線信息；微處理器ARM9外接SDRAM、FLASH，用於信號的實時存儲。進一步，微處理器ARM9和選線保護主控裝置的中央處理器4還與電壓監測晶片MAX708連接，當電壓低於4. 4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，在中央處理器進入正常工作狀態後，復位才結束。進一步，選線保護主控裝置的中央處理器外擴SDRAM IS61LV51216。再有，數位化模擬量數據採集裝置I中，多組PT小信號單元和零序小信號採集部分連接內置的模數變換單元AD7606，模數變換單元AD7606連接至數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13，數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13分別連接SDRAMTS61L51216、FLASH SST1101和接口 CS8900A，接口 CS8900A用於數位訊號的傳輸，所述SDRAM TS61L51216，FLASH SST1101用於轉換信號數據的實時存儲，接口 CS8900A連接介質轉換裝置ML-4664，介質轉換裝置ML-4664連接光纖通訊接口 10BASE-FL，光纖通訊接口IOBASE-FL連接所述選線保護主控裝置9的數字採樣數據傳輸接口 2。進一步，所述數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13還連接有電壓監測晶片MAX708，當電壓低於4. 4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，在主控晶片進入正常工作狀態後，復位才結束。

圖1為本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的電路結構框圖，其中詳細示出了選線保護主控裝置的電路結構框圖；圖2為本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的數位化模擬量數據採集裝置的電路結構框圖；圖3為本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的選線保護主控裝置的電路結構不意圖；圖4本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的數位化模擬量數據採集裝置的電路結構示意圖。
具體實施方式
[0018]如圖1、圖2所示，本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置包括數位化模擬量數據採集裝置I和選線保護主控裝置9。其中，數位化模擬量數據採集裝置I包括模擬量輸入裝置10、信號調整裝置11、AD轉換裝置12、型號為DSP2812的數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13和數位訊號輸出接口 14。選線保護主控裝置9包括數字採樣數據傳輸接口 2、選線保護裝置3、型號為DSP2812的選線保護主控裝置的中央處理器4、遠動通訊裝置5、人機交換裝置6、輸出裝置7、網絡接口 8組成。從模擬量輸入裝置10輸入的信號經過信號調整裝置11的調整後，由AD轉換裝置12進行模數轉換，輸入到數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13中，經數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13處理後，通過數位訊號輸出接口 14，傳輸到選線保護主控裝置9，所述信號通過選線保護主控裝置9的數字採樣數據傳輸接口 2傳輸到選線保護裝置3，選線保護裝置3將輸出信號傳送給選線保護主控裝置的中央處理器4，經其處理後，通過遠動通訊裝置5和網絡接口將相關信號發送到自動化後臺。選線保護主控裝置9的中央處理器4還可以單獨連接輸出裝置7和人機互動裝置6,進行輸入、輸出操作。如圖3所示，本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的選線保護主控裝置9採用光纖通訊接口 10BASE-FL，通過介質轉換裝置ML-4664、網絡變壓器STF2023連接接口 CS8900A，將採集互感器的數位訊號傳送給CPU進行計算。所述接口 CS8900A連接型號為DSP2812的選線保護主控裝置的中央處理器4。所述選線保護主控裝置的中央處理器4主控用於計算接地信息。所述選線保護主控裝置的中央處理器4通過與雙口 RAM IDT70V26和微處理器ARM9連接，用於接地信息交換；另外，選線保護主控裝置的中央處理器4外擴SDRAM IS61LV51216。所述微處理器ARM9外接接口 DM9161AEP，所述接口 DM9161AEP連接串口 RJ45，擴展乙太網接口用於上位通訊上傳接地選線信息。微處理器ARM9外接SDRAM、FLASH，用於信號的實時存儲。電源分別連接微處理器ARM9晶片和選線保護主控裝置的中央處理器4，用於提供工作電源。所述微處理器ARM9還分別連接人機交換單元和輸出單元。MAX708連接微處理器ARM9和選線保護主控裝置的中央處理器4，所述MAX708是電壓監測晶片，當電壓低於4. 4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，有利於主控晶片進入正常工作狀態後，復位才結束。如圖4所示，本實用新型的數位化小電流系統接地保護裝置的數位化模擬量數據採集裝置中，所述多組PT小信號單元和零序小信號採集部分連接內置的模數變換單元AD7606，所述模數變換單元將採集到的信號轉換成型號為DSP2812的數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13能夠直接處理的信號，所述模數變換單元AD7606連接至數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13，數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器13分別連接電壓監測晶片 MAX708、SDRAM TS61L51216、FLASH SST1101、接口 CS8900A 和電源，所述CS8900A用於數位訊號的傳輸，所述SDRAM TS61L51216，FLASH SST1101用於轉換信號數據的實時存儲。所述MAX708是電壓監測晶片，當電壓低於4. 4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，有利於主控晶片進入正常工作狀態後，復位才結束。所述接口 CS8900A連接介質轉換裝置ML-4664，介質轉換裝置ML-4664連接光纖通訊接口 10BASE-FL，光纖通訊接口 10BASE-FL連接所述選線保護主控裝置9的數字採樣數據傳輸接口 2。本實用新型專門適用於數位化變電站，從屬於間隔層設備，與過程層與變電站層交互。選線裝置無需AD採樣環節，直接通過IEC61850-9-2LE協議採集互感器的數位訊號，通過光纖接口將數據數位訊號傳送給CPU進行計算，可採用多種選線方法，如數智能群體比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、小波包法、首半波法、有功分量法、能量法、零序電流突變量選線方法，進行數智信息融合，有效提高選線準確性。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其進行限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改後的技術方案脫離本實用新型技術方案的精神和範圍。
權利要求1.一種數位化小電流系統接地保護裝置，包括數位化模擬量數據採集裝置(I)和選線保護主控裝置(9)，其特徵在於數位化模擬量數據採集裝置(I)包括模擬量輸入裝置(10)、信號調整裝置(11)、AD轉換裝置(12)、數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器(13)和數位訊號輸出接口(14)；選線保護主控裝置(9)包括數字採樣數據傳輸接口(2)、選線保護裝置(3)、選線保護主控裝置的中央處理器(4)、遠動通訊裝置(5)、人機交換裝置(6)、輸出裝置(7)、網絡接口 ⑶組成；從模擬量輸入裝置(10)輸入的信號經過信號調整裝置(11)的調整後，由AD轉換裝置(12)進行模數轉換，輸入到數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器(13)中，經數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器(13)處理後，通過數位訊號輸出接口(14)，傳輸到選線保護主控裝置(9)，所述信號通過選線保護主控裝置(9)的數字採樣數據傳輸接口(2)傳輸到選線保護裝置(3)，選線保護裝置(3)將輸出信號傳送給選線保護主控裝置的中央處理器(4)，經其處理後，通過遠動通訊裝置(5)和網絡接口(8)將相關信號發送到自動化後臺。
2.如權利要求1所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於選線保護主控裝置的中央處理器(4)還單獨連接輸出裝置(7)和人機互動裝置￠)，進行輸入、輸出操作。
3.如權利要求1或2所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於所述選線保護主控裝置(9)採用光纖通訊接口 10BASE-FL，通過介質轉換裝置ML-4664、網絡變壓器 STF2023連接接口 CS8900A，所述接口 CS8900A連接選線保護主控裝置的中央處理器(4)，將採集互感器的數位訊號傳送給CPU，用於計算接地信息；所述選線保護主控裝置的中央處理器(4)通過與雙口 RAM IDT70V26和微處理器ARM9連接，用於交換接地信息；所述微處理器ARM9外接接口 DM9161AEP，接口 DM9161AEP連接串口 RJ45，擴展乙太網接口用於上位通訊，上傳接地選線信息；微處理器ARM9外接SDRAM、FLASH，用於信號的實時存儲。
4.如權利要求3所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於所述微處理器 ARM9和選線保護主控裝置的中央處理器(4)還與電壓監測晶片MAX708連接，當電壓低於4.4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，在主控晶片進入正常工作狀態後，復位才結束。
5.如權利要求3所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於所述選線保護主控裝置的中央處理器(4)外擴SDRAM IS61LV51216。
6.如權利要求1或2所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於所述數位化模擬量數據採集裝置(I)中，多組PT小信號單元和零序小信號採集部分連接內置的模數變換單元AD7606，模數變換單元AD7606連接至數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器(13)，數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器(13)分別連接SDRAMTS61L51216、FLASH SST1101和接口 CS8900A，接口 CS8900A用於數位訊號的傳輸，所述SDRAM TS61L51216, FLASH SST1101用於轉換信號數據的實時存儲，接口 CS8900A連接介質轉換裝置ML-4664， 介質轉換裝置ML-4664連接光纖通訊接口 10BASE-FL，光纖通訊接口 10BASE-FL連接所述選線保護主控裝置(9)的數字採樣數據傳輸接口(2)。
7.如權利要求6所述的數位化小電流系統接地保護裝置，其特徵在於所述數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器還連接有電壓監測晶片MAX708，當電壓低於4. 4V時，產生復位信號，且復位信號能夠保持200ms，在主控晶片進入正常工作狀態後，復位才結束。
專利摘要一種數位化小電流系統接地保護裝置，包括數位化模擬量數據採集裝置和選線保護主控裝置，數位化模擬量數據採集裝置包括模擬量輸入裝置、信號調整裝置、AD轉換裝置、數位化模擬量數據採集裝置的中央處理器和數位訊號輸出接口；選線保護主控裝置包括數字採樣數據傳輸接口、選線保護裝置、選線保護主控裝置的中央處理器、遠動通訊裝置、人機交換裝置、輸出裝置、網絡接口組成；選線裝置無需AD採樣環節，直接通過IEC61850-9-2LE協議採集互感器的數位訊號，將數據數位訊號傳送給CPU進行計算，可採用多種選線方法，進行數智信息融合，有效提高選線準確性。
文檔編號H02H7/26GK202856328SQ201120322280
公開日2013年4月3日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者焦安海 申請人:保定華源電氣新技術開發有限公司