專利名稱：用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于變電站母線保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于數(shù)字化變電站的簡易
母差保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
簡易母差保護(hù)是指將連接于母線的各有電源元件上的電流互感器接入差動回路， 在無電源元件上的電流互感器不接入差動回路。當(dāng)母線上發(fā)生故障時，簡易母差保護(hù)進(jìn)行 動作。簡易母差保護(hù)裝置一般裝設(shè)在10 35kV的降壓系統(tǒng)中，目的是為了解決母線故障 由變壓器后備保護(hù)切除所造成的時間過長、對變壓器和開關(guān)設(shè)備沖擊過大的問題。簡易母 差保護(hù)裝置是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要繼電保護(hù)設(shè)備，其安全性、可靠性、靈敏性和快 速性對保證整個區(qū)域電網(wǎng)的安全具有重要的意義。 傳統(tǒng)變電站中，一般采用電磁型電流/電壓互感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并使用常規(guī)斷 路器為執(zhí)行部件，簡易母差保護(hù)裝置內(nèi)部各設(shè)備以及與一次設(shè)備之間采用普通電纜連接。 該裝置的缺點是l.電磁式互感器易出現(xiàn)鐵芯飽和的問題，暫態(tài)傳變特性差，降低了保護(hù) 動作的速度，而且電流互感器二次不能開路，否則會產(chǎn)生數(shù)千伏高壓，危及人身安全；2.各 設(shè)備之間通過普通電纜連接，抗干擾能力差，同時鋪設(shè)大量電纜也會給基建和運(yùn)行維護(hù)帶 來極大的工作量。 由此可知，傳統(tǒng)簡易母差保護(hù)裝置存在以上缺點，尤其是在對指令傳輸、保護(hù)動作 速度有較高要求的數(shù)字化變電站中傳統(tǒng)簡易母差保護(hù)裝置已無法勝任。

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，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且能
準(zhǔn)確傳遞指令并快速執(zhí)行保護(hù)動作的用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置。 本實用新型采取的技術(shù)方案是 —種用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)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(hù)微處理器模塊，智能控制 單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互感器的 輸出端通過光纖以太網(wǎng)連接合并單元，合并單元通過光纖以太網(wǎng)同時連接起動微處理器模 塊和保護(hù)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。 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 ，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(hù)微處理器模塊的MAC端口 。 而且，所述起動微處理器模塊和保護(hù)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(hù)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，兩個芯片通過相互獨(dú)立的光纖以太網(wǎng)接收 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(zhǔn)確性。 2.本裝置中的ARM處理器模塊負(fù)責(zé)調(diào)試、通信、打印、顯示等功能，方便了控制中 心對現(xiàn)場設(shè)備的調(diào)試以及實時數(shù)據(jù)的采集，提高了人機(jī)交互性能。 3.本裝置中使用電子式互感器對電流、電壓等電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhǔn)確的在二者之間進(jìn)行交換，提高了控制過程的安全 性。 5.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(zhǔn)確、快速的傳遞，不僅簡化了接線，提高了系統(tǒng)保護(hù)動作的執(zhí)行速度，也 降低了整體的成本，而且減少了設(shè)備停電檢修的幾率和時間，滿足了數(shù)字化變電站的需求。

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(jìn)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(hù)范圍。 —種用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置，如圖1所示，包括斷路器，本實用新 型的創(chuàng)新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(hù) 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 另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，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(hù)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。 起動微處理器模塊和保護(hù)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。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。 起動微處理器模塊、保護(hù)微處理器模塊與合并單元的連接關(guān)系是合并單元的一 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 ，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(hù)微處理器模塊的MAC端口 。 為了提高整體的人機(jī)交互性能，起動微處理器模塊和保護(hù)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(fù)責(zé)調(diào)試、通信、打印、顯示等功能。 如果在現(xiàn)場還有一些由繼電器控制的舊設(shè)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處理芯片控制。 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(hù)微處理器模塊(以下簡稱保護(hù)
DSP)通過獨(dú)立的光纖以太網(wǎng)接收合并單元數(shù)據(jù)。保護(hù)DSP進(jìn)行保護(hù)相關(guān)的所有計算、邏輯
判別和出口跳閘。起動DSP判斷保護(hù)起動后，接收保護(hù)DSP的跳閘命令，進(jìn)行邏輯與操作后
發(fā)送給智能控制單元實現(xiàn)對繼電保護(hù)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(hù)DSP之間直接通過雙口 RAM存儲模塊實時進(jìn)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(jìn)行實時比
較，以監(jiān)視采樣回路是否異常；其次，為了達(dá)到既簡化保護(hù)程序，又盡量實現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)的可
靠性，可將保護(hù)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(fù)責(zé)調(diào)試、通信、打印、顯示等功能，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(hù)DSP和起動DSP。其中CPLD模塊主要是為了擴(kuò)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(quán)利要求一種用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)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(hù)微處理器模塊，智能控制單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互感器的輸出端通過光纖以太網(wǎng)連接合并單元，合并單元通過光纖以太網(wǎng)同時連接起動微處理器模塊和保護(hù)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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)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)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置，其特征在于所述 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 ，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(hù)微處理器模塊的MAC端口 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置，其特征在于所述 起動微處理器模塊和保護(hù)微處理器模塊共同通過串行端口連接一 ARM微處理器模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置，其特征在于所述 CPLD模塊連接一繼電器模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化變電站的簡易母差保護(hù)裝置，其特征在于所述 起動微處理器模塊和保護(hù)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)字化變電站的簡易母差保護(hù)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(hù)微處理器模塊，智能控制單元的一端連接斷路器，另一端通過光纖以太網(wǎng)連接起動微處理器模塊，電子式互感器的輸出端通過光纖以太網(wǎng)連接合并單元，合并單元通過光纖以太網(wǎng)同時連接起動微處理器模塊和保護(hù)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。本實用新型實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集以及控制指令準(zhǔn)確、快速的傳遞，不僅簡化了接線，提高了繼電保護(hù)動作的執(zhí)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(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者于樹剛, 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