用於數位化變電站的簡易母差保護裝置的製作方法
2023-12-11 16:13:22 1
專利名稱：用於數位化變電站的簡易母差保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於變電站母線保護設備領域，尤其是一種用於數位化變電站的簡易
母差保護裝置。
背景技術：
簡易母差保護是指將連接於母線的各有電源元件上的電流互感器接入差動迴路， 在無電源元件上的電流互感器不接入差動迴路。當母線上發生故障時，簡易母差保護進行 動作。簡易母差保護裝置一般裝設在10 35kV的降壓系統中，目的是為了解決母線故障 由變壓器後備保護切除所造成的時間過長、對變壓器和開關設備衝擊過大的問題。簡易母 差保護裝置是保證電網安全穩定運行的重要繼電保護設備，其安全性、可靠性、靈敏性和快 速性對保證整個區域電網的安全具有重要的意義。 傳統變電站中，一般採用電磁型電流/電壓互感器進行數據採樣，並使用常規斷 路器為執行部件，簡易母差保護裝置內部各設備以及與一次設備之間採用普通電纜連接。 該裝置的缺點是l.電磁式互感器易出現鐵芯飽和的問題，暫態傳變特性差，降低了保護 動作的速度，而且電流互感器二次不能開路，否則會產生數千伏高壓，危及人身安全；2.各 設備之間通過普通電纜連接，抗幹擾能力差，同時鋪設大量電纜也會給基建和運行維護帶 來極大的工作量。 由此可知，傳統簡易母差保護裝置存在以上缺點，尤其是在對指令傳輸、保護動作 速度有較高要求的數位化變電站中傳統簡易母差保護裝置已無法勝任。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、成本低廉且能
準確傳遞指令並快速執行保護動作的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置。 本實用新型採取的技術方案是 —種用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，包括斷路器，其特徵在於還包括智 能控制單元、電子式互感器、合併單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，智能控制 單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖乙太網連接起動微處理器模塊，電子式互感器的 輸出端通過光纖乙太網連接合併單元，合併單元通過光纖乙太網同時連接起動微處理器模 塊和保護微處理器模塊，兩個微處理器模塊共同連接一雙口 RAM存儲模塊和CPLD模塊，該 CPLD模塊連接一用於接收外部開關量輸入的光電耦合模塊。 而且，所述起動微處理器模塊與智能控制單元的連接關係是起動微處理器模塊 的輸入/輸出埠連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網絡收發器模塊 的一端，網絡收發器的另一端連接光電轉換模塊的一端，光電轉換模塊的另一端通過光纖 連接智能控制單元。 而且，所述合併單元的一個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC接 口模塊連接起動微處理器模塊的PCI埠 ，合併單元的另一個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC接口模塊連接保護微處理器模塊的MAC埠 。 而且，所述起動微處理器模塊和保護微處理器模塊共同通過串行埠連接一ARM 微處理器模塊。 而且，所述CPLD模塊連接一繼電器模塊。 而且，所述起動微處理器模塊和保護微處理器模塊使用的晶片是DSP處理晶片。 本實用新型的優點和積極效果是 1.本裝置中設置有兩個DSP處理晶片，兩個晶片通過相互獨立的光纖乙太網接收 合併單元的數據，經過邏輯與操作後將正確的控制指令經過光纖乙太網再發送至智能控制 單元，提高了控制指令的準確性。 2.本裝置中的ARM處理器模塊負責調試、通信、列印、顯示等功能，方便了控制中 心對現場設備的調試以及實時數據的採集，提高了人機互動性能。 3.本裝置中使用電子式互感器對電流、電壓等電氣量數據進行採集，實現了一、二 次系統電氣上的有效隔離，其電氣量動態測量範圍大，測量精度高。 4.本裝置中的起動微處理器模塊通過兩路光纖乙太網同時連接一個智能控制單 元，實現了雙網的冗餘功能，使數據能準確的在二者之間進行交換，提高了控制過程的安全 性。 5.本實用新型以DSP處理晶片為核心，以光纖乙太網為傳輸媒介，實現了數據採 集以及控制指令準確、快速的傳遞，不僅簡化了接線，提高了系統保護動作的執行速度，也 降低了整體的成本，而且減少了設備停電檢修的機率和時間，滿足了數位化變電站的需求。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例，對本實用新型進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性 的，不能以下述實施例來限定本實用新型的保護範圍。 —種用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，如圖1所示，包括斷路器，本實用新 型的創新在於還包括智能控制單元、電子式互感器、合併單元、起動微處理器模塊和保護 微處理器模塊，斷路器安裝在母線1上，斷路器連接智能控制單元的一端，智能控制單元的 另一端通過光纖乙太網連接起動微處理器模塊，合併單元的一端連接電子式電流互感器2 和電子式電壓互感器3，另一端通過光纖乙太網同時連接起動微處理器模塊和保護微處理 器模塊，兩個微處理器模塊共同連接一雙口 RAM存儲模塊和CPLD模塊，該CPLD模塊連接一 用於接收外部開關量輸入的光電耦合模塊。 起動微處理器模塊和保護微處理器模塊使用的晶片是DSP處理晶片，比如TI公 司專用的DSP處理晶片TMS320C3X系列等。 起動微處理器模塊與智能控制單元的具體連接關係是起動微處理器模塊的輸入 /輸出埠連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網絡收發器模塊的一端， 網絡收發器的另一端連接光電轉換模塊的一端，光電轉換模塊的另一端通過光纖連接智能 控制單元。為了實現雙網冗餘、提高安全性，該微處理其模塊上還通過另一路光纖連接同一個智能控制單元。 起動微處理器模塊、保護微處理器模塊與合併單元的連接關係是合併單元的一 個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC接口模塊連接起動微處理器模塊的 PCI埠 ，合併單元的另一個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC接口模塊連 接保護微處理器模塊的MAC埠 。 為了提高整體的人機互動性能，起動微處理器模塊和保護微處理器模塊共同連接 一 ARM微處理器模塊，該ARM微處理器模塊負責調試、通信、列印、顯示等功能。 如果在現場還有一些由繼電器控制的舊設備時，還可以在CPLD模塊上連接一繼 電器模塊，該繼電器模塊的+24V電源由起動微處理器模塊中的DSP處理晶片控制。 本實用新型的工作原理是 1.起動微處理器模塊(以下簡稱起動DSP)和保護微處理器模塊(以下簡稱保護
DSP)通過獨立的光纖乙太網接收合併單元數據。保護DSP進行保護相關的所有計算、邏輯
判別和出口跳閘。起動DSP判斷保護起動後，接收保護DSP的跳閘命令，進行邏輯與操作後
發送給智能控制單元實現對繼電保護裝置的控制，同時完成事件記錄、錄波等功能。 2.起動DSP和保護DSP之間直接通過雙口 RAM存儲模塊實時進行採樣數據交換。
交換採樣數據主要有兩個用途首先將對方的採用數據和本DSP的採樣數據進行實時比
較，以監視採樣迴路是否異常；其次，為了達到既簡化保護程序，又儘量實現錄波數據的可
靠性，可將保護DSP的採樣數據傳給起動DSP，由起動DSP管理錄波數據。 3.ARM微處理器模塊負責調試、通信、列印、顯示等功能，後臺調試軟體通過網絡或
串口同ARM微處理器模塊通信，對兩片DSP的所有調試命令，包括數據區的讀寫，程序下載，
均通過ARM微處理器模塊轉發完成。 4.外部開關量輸入經光電隔離模塊、CPLD模塊，按不同的功能經不同的延時分別 提供給保護DSP和起動DSP。其中CPLD模塊主要是為了擴展邏輯輸入/輸出接口，而且繼 電器模塊的輸入信號均由CPLD模塊輸出。
權利要求一種用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，包括斷路器，其特徵在於還包括智能控制單元、電子式互感器、合併單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，智能控制單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖乙太網連接起動微處理器模塊，電子式互感器的輸出端通過光纖乙太網連接合併單元，合併單元通過光纖乙太網同時連接起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，兩個微處理器模塊共同連接一雙口RAM存儲模塊和CPLD模塊，該CPLD模塊連接一用於接收外部開關量輸入的光電耦合模塊。
2. 根據權利要求1所述的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，其特徵在於所述起動微處理器模塊與智能控制單元的連接關係是起動微處理器模塊的輸入/輸出埠連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網絡收發器模塊的一端，網絡收發器的 另一端連接光電轉換模塊的一端，光電轉換模塊的另一端通過光纖連接智能控制單元。
3. 根據權利要求1所述的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，其特徵在於所述 合併單元的一個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC接口模塊連接起動微處 理器模塊的PCI埠 ，合併單元的另一個輸出端通過光電轉換模塊、網絡收發器模塊和MAC 接口模塊連接保護微處理器模塊的MAC埠 。
4. 根據權利要求1所述的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，其特徵在於所述 起動微處理器模塊和保護微處理器模塊共同通過串行埠連接一 ARM微處理器模塊。
5. 根據權利要求1所述的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，其特徵在於所述 CPLD模塊連接一繼電器模塊。
6. 根據權利要求1所述的用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，其特徵在於所述 起動微處理器模塊和保護微處理器模塊使用的晶片是DSP處理晶片。
專利摘要本實用新型涉及一種用於數位化變電站的簡易母差保護裝置，包括斷路器，其特徵在於還包括智能控制單元、電子式互感器、合併單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，智能控制單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖乙太網連接起動微處理器模塊，電子式互感器的輸出端通過光纖乙太網連接合併單元，合併單元通過光纖乙太網同時連接起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，兩個微處理器模塊共同連接一雙口RAM存儲模塊和CPLD模塊，該CPLD模塊連接一用於接收外部開關量輸入的光電耦合模塊。本實用新型實現了數據採集以及控制指令準確、快速的傳遞，不僅簡化了接線，提高了繼電保護動作的執行速度，也降低了整體的成本。
文檔編號H02H7/22GK201438636SQ20092009786
公開日2010年4月14日 申請日期2009年7月22日 優先權日2009年7月22日
發明者於樹剛, 宋文慶, 徐科, 過偉, 邢立功, 陳曉宇, 馬紅祥 申請人:天津市電力公司;江蘇金智科技股份有限公司