專利名稱：用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于變電站備用電源自動投切設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于數(shù)字化變電
站的備用電源自動投切裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中廣泛使用的備用電源自動投切裝置是實現(xiàn)備用電源自動投入供電 的一種自動控制裝置。在各電壓等級的線路中，備用電源自動投切裝置實現(xiàn)了故障隔離和 供電恢復(fù)，是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要設(shè)備。常規(guī)變電站中使用的備用電源自動 投切裝置存在以下缺點1.由于變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部存在不同的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，造成 不同廠家設(shè)備之間缺乏互操作性，使得系統(tǒng)集成時間長、集成費用高、可靠性低；2.裝置中 使用的電磁式互感器易出現(xiàn)鐵芯飽和的現(xiàn)象，易造成繼電保護動作不正確，且其暫態(tài)傳變 特性差，降低了繼電保護動作速度，同時在電流互感器二次不能開入，否則會產(chǎn)生數(shù)千伏高 壓，危及人身安全；3.傳統(tǒng)二次回路完全由控制電纜通過復(fù)雜接線完成，容易給基建和運 行維護帶來極大的工作量和風(fēng)險；4.各種干擾源通過控制電纜耦合進二次設(shè)備，易造成設(shè) 備損壞或引起繼電保護不正確動作。 隨著電力技術(shù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)字化變電站投入了使用，對于前述的現(xiàn)有備 用電源自動投切裝置來說，由于其結(jié)構(gòu)上的缺陷，不能很好的滿足數(shù)字化變電站對安全性、 準確性和快捷性的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于IEC61850通訊協(xié)議、 以光纖以太網(wǎng)為傳輸媒介，控制過程自動化高且快速、準確的用于數(shù)字化變電站的備用電 源自動投切裝置。 本實用新型采取的技術(shù)方案是 —種用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，包括斷路器，其特征在于還包 括智能控制單元、電子式互感器合并單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，智能控 制單元的一端連接智能斷路器，另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互 感器合并單元的一端連接電子式電流互感器和電子式電流互感器，另一端通過光纖以太網(wǎng) 同時連接啟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模塊連接一用于接收外部開關(guān)量輸入的光電耦合模塊，起動 微處理器模塊還連接一顯示模塊和鍵盤模塊。 而且，所述起動微處理器模塊與智能控制單元的連接關(guān)系是起動微處理器模塊 的輸入/輸出端口連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊 的一端，網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的另一端連接光電轉(zhuǎn)換模塊的一端，光電轉(zhuǎn)換模塊的另一端通過光纖 連接智能控制單元。 而且，所述電子式互感器合并單元的一個輸出端通過光電轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC接口模塊連接起動微處理器模塊的PCI端口，電子式互感器合并單元的另一個 輸出端通過光電轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC接口模塊連接保護微處理器模塊。 而且，所述起動微處理器模塊與顯示模塊和鍵盤模塊的連接關(guān)系是起動微處理 器模塊通過串行端口連接一顯示微處理器模塊，該顯示微處理器模塊的輸入/輸出端口分 別連接顯示模塊和鍵盤模塊。 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端口連接一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芯片是DSP處理芯片。 本實用新型的優(yōu)點和積極效果是 1.本裝置中設(shè)置有兩個DSP處理芯片，該兩個芯片通過相互獨立的光纖以太網(wǎng)接 收電子式互感器合并單元的數(shù)據(jù)，經(jīng)過邏輯與操作后將正確的控制指令經(jīng)過光纖以太網(wǎng)再 發(fā)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(zé)通信、打印功能，方便了控制中心對現(xiàn)場設(shè)備 的調(diào)試，提高了工作效率。 3.本裝置中使用電子式互感器對電流、電壓等電氣量數(shù)據(jù)進行采集，實現(xiàn)了一、二 次系統(tǒng)電氣上的有效隔離，其電氣量動態(tài)測量范圍大，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以太網(wǎng)同時連接一個智能控制單 元，實現(xiàn)了雙網(wǎng)的冗余功能，使數(shù)據(jù)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.本裝置在起動微處理器模塊上還連接一顯示微處理器模塊，通過該顯示微處 理器模塊的輸入/輸出端口連接顯示模塊和鍵盤模塊，使現(xiàn)場人員可以快速的獲得相關(guān)信 息，提高了人機交互性。 6.本實用新型以DSP處理芯片為核心，以光纖以太網(wǎng)為傳輸媒介，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采 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(tǒng)保護動作的執(zhí)行速度，也 降低了整體的成本，而且抗干擾能力強。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)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范圍。 —種用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，如圖1所示，包括斷路器、智能 控制單元、電子式互感器合并單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊，智能斷路器設(shè) 置在供電線路1上，其一端通過電纜連接智能控制單元的一端，智能控制單元的另一端通 過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互感器合并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，另一端通過光纖以太網(wǎng)同時連接起動微處理器模塊和保護微 處理器模塊，兩個微處理器模塊通過輸入/輸出端口共同連接一雙口 RAM存儲模塊和CPLD模塊，該CPLD模塊連接一用于接收外部開關(guān)量輸入的光電耦合模塊，起動微處理器模塊還 連接一顯示模塊和鍵盤模塊。 起動微處理器模塊和保護微處理器模塊使用的芯片是DSP處理芯片，比如TI公 司專用的DSP處理芯片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(guān)系是起動微處理器模塊的PCI 端口連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊的一端，網(wǎng)絡(luò)收 發(fā)器的另一端連接光電轉(zhuǎn)換模塊的一端，光電轉(zhuǎn)換模塊的另一端通過光纖連接智能控制單 元。為了實現(xiàn)雙網(wǎng)冗余、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。 電子式互感器合并單元的一個輸出端通過光電轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC
接口模塊連接起動微處理器模塊的PCI端口，電子式互感器合并單元的另一個輸出端通過
光電轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC接口模塊連接保護微處理器模塊。 起動微處理器模塊與顯示模塊和鍵盤模塊的連接關(guān)系是微處理器模塊通過串行
端口連接一顯示微處理器模塊，該顯示微處理器模塊的輸入/輸出端口分別連接顯示模塊
和鍵盤模塊。 為了提高整體的人機交互性能，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(zé)通信、打印功能。 起動微處理器模塊的輸入/輸出端口還連接一用于接收GPS對時信息的RS485模 塊。 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)通過獨立的光纖以太網(wǎng)接收電子式互感器合并單元數(shù)據(jù)。保護DSP進行保護相關(guān)的所 有計算、邏輯判別和出口跳閘。起動DSP判斷保護起動后，接收保護DSP的跳閘命令，進行 邏輯與操作后發(fā)送給智能控制單元實現(xiàn)對智能斷路器的控制，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存儲模塊實時進行采樣數(shù)據(jù)交換。
交換采樣數(shù)據(jù)主要有兩個用途首先將對方的采用數(shù)據(jù)和本DSP的采樣數(shù)據(jù)進行實時比
較，以監(jiān)視采樣回路是否異常；其次，為了達到既簡化保護程序，又盡量實現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)的可
靠性，可將保護DSP的采樣數(shù)據(jù)傳給起動DSP，由起動DSP管理錄波數(shù)據(jù)。 3. ARM微處理器模塊負責(zé)通信、打印功能，后臺調(diào)試軟件通過網(wǎng)絡(luò)或串口同ARM微
處理器模塊通信，對兩片DSP的所有調(diào)試命令，包括數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫，程序下載，均通過ARM微
處理器模塊轉(zhuǎn)發(fā)完成。 4.外部開關(guān)量輸入經(jīng)光電隔離模塊、CPLD模塊，按不同的功能經(jīng)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。 5.顯示微處理器模塊驅(qū)動顯示模塊和鍵盤模塊進行現(xiàn)場的人機交互。
權(quán)利要求一種用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，包括斷路器，其特征在于還包括智能控制單元、電子式互感器合并單元、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智能斷路器，另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互感器合并單元的一端連接電子式電流互感器和電子式電流互感器，另一端通過光纖以太網(wǎng)同時連接啟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模塊連接一用于接收外部開關(guān)量輸入的光電耦合模塊，起動微處理器模塊還連接一顯示模塊和鍵盤模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于所述起動微處理器模塊與智能控制單元的連接關(guān)系是起動微處理器模塊的輸入/輸出端口連接MAC接口模塊的一端，MAC接口模塊的另一端連接網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊的一端，網(wǎng)絡(luò)收 發(fā)器的另一端連接光電轉(zhuǎn)換模塊的一端，光電轉(zhuǎn)換模塊的另一端通過光纖連接智能控制單 元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于所述電子式互感器合并單元的一個輸出端通過光電轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC接口 模塊連接起動微處理器模塊的PCI端口，電子式互感器合并單元的另一個輸出端通過光電 轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊和MAC接口模塊連接保護微處理器模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于所述起動微處理器模塊與顯示模塊和鍵盤模塊的連接關(guān)系是起動微處理器模塊通過串行端口連接一顯示微處理器模塊，該顯示微處理器模塊的輸入/輸出端口分別連接顯示模塊 和鍵盤模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于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端口連接一 ARM微處理器模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于所述CPLD模塊連接一繼電器模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于所述起動微處理器模塊和保護微處理器模塊使用的芯片是DSP處理芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種用于數(shù)字化變電站的備用電源自動投切裝置，其特征在于包括智能斷路器、智能控制單元、電子式互感器合并單元、起動微處理器模塊和保護微處理器模塊。本實用新型以DSP處理芯片為核心，以光纖以太網(wǎng)為傳輸媒介，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采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(tǒng)保護動作的執(zhí)行速度，也降低了整體的成本，而且抗干擾能力強。
文檔編號H02J13/00GK201438645SQ20092009786
公開日2010年4月14日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者劉濤, 徐科, 時燕新, 沈峻, 王偉, 邢立功, 黃毅 申請人:天津市電力公司;江蘇金智科技股份有限公司