智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，包括線路保護(hù)模塊、環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊、過程層模塊和管理CPU模塊；各模塊之間通過內(nèi)置的HSB總線進(jìn)行信息交互和傳遞。本發(fā)明極大地減少二次設(shè)備及屏柜數(shù)量，簡(jiǎn)化二次接線及網(wǎng)絡(luò)配置，提高信息采集可靠性、實(shí)時(shí)性及信息處理效率；大大增強(qiáng)變電站內(nèi)各功能模塊的信息交互能力，降低工程檢修的難度和運(yùn)行維護(hù)工作量；實(shí)現(xiàn)了跨間隔保護(hù)保護(hù)的就地間隔化，為一、二次設(shè)備融合提供技術(shù)基礎(chǔ)，優(yōu)化了智能變電站整體架構(gòu)。
【專利說明】智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)繼電保護(hù)配置以保護(hù)對(duì)象為單位，各保護(hù)之間相互獨(dú)立，雖然簡(jiǎn)化了回路卻也在實(shí)際上浪費(fèi)了較多的可用信息。目前的智能變電站保護(hù)配置普遍仍以保護(hù)對(duì)象為單位，并按照三層兩網(wǎng)(三層指:站控層、間隔層、過程層;兩網(wǎng)指:站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò))的原則分層設(shè)計(jì)。其中，過程層設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立配置實(shí)現(xiàn)了單間隔信息的全站共享，但由此也帶來了很多負(fù)面問題，一方面，會(huì)造成二次設(shè)備數(shù)量及其屏位數(shù)量增多、占地面積增大、二次電纜和光纜數(shù)量增多、接線復(fù)雜等一系列問題;另一方面，由于過程層網(wǎng)絡(luò)信息基于過程層設(shè)備，較多的設(shè)備會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳輸壓力大、信息丟失等問題，不利于變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，單間隔保護(hù)與跨間隔保護(hù)之間的信息交互很大程度上依賴于網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)壓力較大時(shí)，繼電保護(hù)的“四性”(選擇性、靈敏性、速動(dòng)性、可靠性)將有可能得不到保證。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，包括線路保護(hù)模塊、環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊、過程層模塊和管理CPU模塊;各模塊之間通過內(nèi)置的HSB總線進(jìn)行信息交互和傳遞；
線路保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序過流保護(hù)、重合閘保護(hù)、零序反時(shí)限過流保護(hù)、三相不一致保護(hù)、過電壓及遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)、過流過負(fù)荷保護(hù)、沖擊性負(fù)荷保護(hù)；
環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、失靈保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)充電過流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)；
過程層模塊:用以實(shí)現(xiàn)模擬量采集、電子式互感器采集器輸入、母線合并單元的級(jí)聯(lián)電壓接入、采樣值報(bào)文發(fā)送、跨間隔保護(hù)跳閘GOOSE信號(hào)接收、遙控GOOSE信號(hào)接收、本間隔保護(hù)跳閘、開關(guān)位置采集并上送、刀閘位置采集并上送G00SE、實(shí)遙信量采集并上送G00SE、合成類信號(hào)邏輯處理并上送GOOSE、操作回路；
管理CPU模塊:用以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示界面、程序管理、配置管理、線路保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、跨間隔保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、過程層模塊數(shù)據(jù)采集，用以提供站控層IEC61850MMS接口、對(duì)時(shí)接口、與監(jiān)控系統(tǒng)通信的接口、打印相關(guān)接口。
[0006]所述線路保護(hù)模塊包括保護(hù)主CPU、保護(hù)從CPU和保護(hù)1模件，保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU均與內(nèi)置的HSB總線連接，保護(hù)1模件和保護(hù)主CPU通過內(nèi)置的保護(hù)1總線連接；
所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊包括環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU，所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU與內(nèi)置的HSB總線連接；
所述過程層模塊包括智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件，所述智能終端/合并單元CPU與內(nèi)置的HSB總線連接，所述智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件通過內(nèi)置的過程層1總線連接；
所述管理CPU模塊包括HMI CPU，所述HMI CPU與內(nèi)置的HSB總線連接。
[0007]所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU與保護(hù)從CPU共用一個(gè)CPU。
[0008]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:1、本發(fā)明將可極大地減少二次設(shè)備及屏柜數(shù)量，簡(jiǎn)化二次接線及網(wǎng)絡(luò)配置，提高信息采集可靠性、實(shí)時(shí)性及信息處理效率;2、本發(fā)明大大增強(qiáng)變電站內(nèi)各功能模塊的信息交互能力，降低工程檢修的難度和運(yùn)行維護(hù)工作量;3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了跨間隔保護(hù)保護(hù)的就地間隔化，為一、二次設(shè)備融合提供技術(shù)基礎(chǔ)，優(yōu)化了智能變電站整體架構(gòu)。
【附圖說明】
[0009 ]圖1為本發(fā)明的內(nèi)部硬件模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0011]智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，包括線路保護(hù)模塊、環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊、過程層模塊和管理CPU模塊，各模塊之間通過內(nèi)置的HSB總線進(jìn)行信息交互和傳遞。
[0012]各模塊的具體功能如下:
線路保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序過流保護(hù)、重合閘保護(hù)、零序反時(shí)限過流保護(hù)、三相不一致保護(hù)、過電壓及遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)、過流過負(fù)荷保護(hù)、沖擊性負(fù)荷保護(hù)。
[0013]環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、失靈保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)充電過流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)。
[0014]過程層模塊:用以實(shí)現(xiàn)模擬量采集、電子式互感器采集器輸入、母線合并單元的級(jí)聯(lián)電壓接入、采樣值報(bào)文發(fā)送、跨間隔保護(hù)跳閘GOOSE信號(hào)接收、遙控GOOSE信號(hào)接收、本間隔保護(hù)跳閘、開關(guān)位置采集并上送、刀閘位置采集并上送G00SE、實(shí)遙信量采集并上送GOOSE、合成類信號(hào)邏輯處理并上送GOOSE、操作回路。
[0015]管理CPU模塊:用以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示界面、程序管理、配置管理、線路保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、跨間隔保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、過程層模塊數(shù)據(jù)采集，用以提供站控層IEC61850MMS接口、對(duì)時(shí)接口、與監(jiān)控系統(tǒng)通信的接口、打印相關(guān)接口。
[0016]各模塊的具體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0017]線路保護(hù)模塊包括保護(hù)主CPU、保護(hù)從CPU和保護(hù)1模件，保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU均與內(nèi)置的HSB總線連接，保護(hù)1模件和保護(hù)主CPU通過內(nèi)置的保護(hù)1總線連接。
[0018]線路保護(hù)模塊在硬件方面具體包含以下部分:
1、采樣回路，針對(duì)電子式互感器應(yīng)用，采樣主要在過程層模塊內(nèi)完成，采樣數(shù)據(jù)通過內(nèi)置的HSB總線傳輸至保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU;針對(duì)傳統(tǒng)互感器應(yīng)用，經(jīng)交流模擬量采集模塊采集后，由保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU內(nèi)部的AD芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化；
2、光纖縱差通信接口，保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU本板上預(yù)留光纖縱差通信模塊，作為線路縱差保護(hù)通信接口 ；
3、信號(hào)出口回路，在故障發(fā)生時(shí)刻，由保護(hù)1模件發(fā)出跳閘信號(hào)。
[0019]環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊包括環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU，環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU與內(nèi)置的HSB總線連接;環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU可與保護(hù)從CPU共用一個(gè)CPU。
[0020]環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊在硬件方面具體包含以下部分:
1、采樣回路，與線路保護(hù)模塊的采樣回路類似，針對(duì)電子式互感器應(yīng)用，采樣在過程層模塊模塊完成，通過內(nèi)置的HSB總線將采樣數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU;針對(duì)傳統(tǒng)互感器應(yīng)用，經(jīng)交流模擬量采集模塊采集后，由環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU內(nèi)部的AD芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化；
2、環(huán)網(wǎng)通信功能，外部具備環(huán)網(wǎng)通信功能HSR接口，可以進(jìn)行環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換；
3、開關(guān)量信號(hào)采集與轉(zhuǎn)發(fā)，自身不直接通過電纜端子對(duì)外連接，而是通過內(nèi)置的HSB總線，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程層模塊模塊的信號(hào)采集與轉(zhuǎn)發(fā)。
[0021]過程層模塊包括智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件，智能終端/合并單元CPU與內(nèi)置的HSB總線連接，智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件通過內(nèi)置的過程層1總線連接。
[0022 ]過程層模塊在硬件方面具體包含以下部分:
1、合并單元基本功能，具備傳統(tǒng)模擬量采樣或電子式互感器光纖串口輸入接口，實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的同步與轉(zhuǎn)發(fā)，通過內(nèi)置的HSB總線及IEC 61850-9-2規(guī)約對(duì)裝置內(nèi)其他功能模塊和站內(nèi)其它設(shè)備提供采樣服務(wù)功能；
2、智能終端基本功能，開關(guān)量信號(hào)采集與轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過內(nèi)置的過程層1總線，實(shí)現(xiàn)智能終端/合并單元CPU與智能終端1模件間的通信及信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，通過內(nèi)置的HSB總線與裝置內(nèi)其他功能模塊交互GOOSE信號(hào)。
[0023]管理CPU模塊包括HMI CPU,HMI CPU與內(nèi)置的HSB總線連接，HMI CPU外接液晶屏，HMI CPU可完成對(duì)各模塊CPU的管理和信號(hào)監(jiān)視功能，提供雙路光纖以太網(wǎng)通訊，具備站控層MMS后臺(tái)通訊接口，配置大屏幕液晶面板及觸摸屏操作，輔之以LED指示燈，用于表示重要的狀態(tài)和告警指示信號(hào)。
[0024]考慮到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝的具體環(huán)境，上述裝置選用低功耗，高性能的嵌入式運(yùn)算系統(tǒng)，采用PowerPC架構(gòu)，擁有較高的cache緩存，400MHz主頻時(shí)峰值速度達(dá)760MIPS，32位乘法速度達(dá)66MIPS，32位除法速度達(dá)8 MIPS?66MIPS，并且具有FPU(硬件浮點(diǎn)單元)，可外擴(kuò)超過256M字節(jié)隨機(jī)存儲(chǔ)器，以滿足高性能繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置和IEC 61850規(guī)約通信大資源的需求，考慮裝置在數(shù)據(jù)吞吐和數(shù)據(jù)處理方面工作量巨大，引入FPGA作為通信處理和計(jì)算的協(xié)處理器。
[0025]上述裝置將可極大地減少二次設(shè)備及屏柜數(shù)量，簡(jiǎn)化二次接線及網(wǎng)絡(luò)配置，提高信息采集可靠性、實(shí)時(shí)性及信息處理效率;大大增強(qiáng)變電站內(nèi)各功能模塊的信息交互能力，降低工程檢修的難度和運(yùn)行維護(hù)工作量;實(shí)現(xiàn)了跨間隔保護(hù)保護(hù)的就地間隔化，為一、二次設(shè)備融合提供技術(shù)基礎(chǔ)，優(yōu)化了智能變電站整體架構(gòu)。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，其特征在于:包括線路保護(hù)模塊、環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊、過程層模塊和管理CPU模塊;各模塊之間通過內(nèi)置的HSB總線進(jìn)行信息交互和傳遞； 線路保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序過流保護(hù)、重合閘保護(hù)、零序反時(shí)限過流保護(hù)、三相不一致保護(hù)、過電壓及遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)、過流過負(fù)荷保護(hù)、沖擊性負(fù)荷保護(hù)； 環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊:用以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)、失靈保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)充電過流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)； 過程層模塊:用以實(shí)現(xiàn)模擬量采集、電子式互感器采集器輸入、母線合并單元的級(jí)聯(lián)電壓接入、采樣值報(bào)文發(fā)送、跨間隔保護(hù)跳閘GOOSE信號(hào)接收、遙控GOOSE信號(hào)接收、本間隔保護(hù)跳閘、開關(guān)位置采集并上送、刀閘位置采集并上送G00SE、實(shí)遙信量采集并上送G00SE、合成類信號(hào)邏輯處理并上送GOOSE、操作回路； 管理CHJ模塊:用以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示界面、程序管理、配置管理、線路保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、跨間隔保護(hù)模塊數(shù)據(jù)采集、過程層模塊數(shù)據(jù)采集，用以提供站控層IEC61850MMS接口、對(duì)時(shí)接口、與監(jiān)控系統(tǒng)通信的接口、打印相關(guān)接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，其特征在于:所述線路保護(hù)模塊包括保護(hù)主CPU、保護(hù)從CPU和保護(hù)1模件，保護(hù)主CPU和保護(hù)從CPU均與內(nèi)置的HSB總線連接，保護(hù)1模件和保護(hù)主CPU通過內(nèi)置的保護(hù)1總線連接； 所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)模塊包括環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU，所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CPU與內(nèi)置的HSB總線連接； 所述過程層模塊包括智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件，所述智能終端/合并單元CPU與內(nèi)置的HSB總線連接，所述智能終端/合并單元CPU和智能終端1模件通過內(nèi)置的過程層1總線連接； 所述管理CRJ模塊包括HMI CRJ，所述HMI CRJ與內(nèi)置的HSB總線連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站繼電保護(hù)間隔一體化裝置，其特征在于:所述環(huán)網(wǎng)母線保護(hù)CHJ與保護(hù)從CPU共用一個(gè)CPU。
【文檔編號(hào)】H02H7/22GK105978151SQ201610447344
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】陳福鋒, 陳琦, 姚亮
【申請(qǐng)人】南京國(guó)電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司