專利名稱：變電站間隔過程智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，尤其是一種變電站間隔過程智能控制器。
背景技術(shù)：
IEC61850標準是國際IEC TC57組織為變電站自動化系統(tǒng)制定的一個重要標準， 通過規(guī)范變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，目的是實現(xiàn)不同廠家智能裝置的互操作性。IEC61850標準已經(jīng)在國內(nèi)外得到了成功應(yīng)用，是變電站工程建設(shè)的一個重要標準。 IEC61850標準將全站設(shè)備分為過程層、間隔層和站控層三層，三層設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)通信。 其中過程層設(shè)備是IEC61850標準的重要內(nèi)容，是區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的一個重要標志，過程層設(shè)備將高壓一次設(shè)備的電氣信號就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字信號傳送給間隔層的保護、測控設(shè)備。IEC61850標準僅描述了過程層設(shè)備的基本功能結(jié)構(gòu)，對于其具體功能和結(jié)構(gòu)沒有規(guī)定，因此過程層設(shè)備是IEC61850標準應(yīng)用的一個核心研究內(nèi)容。傳統(tǒng)的過程層設(shè)備主要由合并單元和智能終端組成。合并單元將互感器的交流電流、電壓信號采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過光纖點對點或光纖網(wǎng)絡(luò)傳送給間隔層的保護、測控設(shè)備；智能終端將開關(guān)、刀閘的開入開出硬接點信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與間隔層的保護、測控設(shè)備進行信息交互。傳統(tǒng)的合并單元和智能終端分別為兩個設(shè)備，造成全站系統(tǒng)較為復雜；功能較為簡單，僅僅是電氣信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換功能；與間隔層保護、測控設(shè)備之間的連接通過光纖點對點或光纖網(wǎng)絡(luò)，無法同時滿足保護功能獨立和信息共享的需求，難以適應(yīng)變電站實際工程建設(shè)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變電站間隔過程智能控制器， 解決了智能變電站中信息共享和保護獨立運行存在的獨立性與安全性矛盾問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種變電站間隔過程智能控制器，包括電源插件、交流信號插件、開入開出插件、 CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個插件提供電源， CPU插件分別與交流信號插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號插件與電流、電壓交流信號相連接，開入開出插件與開入開出硬接點信號相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護設(shè)備和過程層相連接。而且，所述的交流信號插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號相連接，所述的開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點信號相連接。而且，所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護功能網(wǎng)口并采用點對點方式與保護設(shè)備相連接，保護功能網(wǎng)口以IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息，以IEC61850G00SE協(xié)議傳輸開入
開出信息。而且，所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過過程信息網(wǎng)口并以網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接，過程信息網(wǎng)口利用IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850G00SE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。而且，所述的保護功能網(wǎng)口連接的保護設(shè)備包括母線保護設(shè)備和線路保護設(shè)備。而且，所述的保護功能網(wǎng)口為多個。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本變電站間隔過程智能控制器符合IEC61850標準，集成了合并單元和智能終端的功能，同時又增加了 IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時、過程信息服務(wù)器功能，通過保護功能網(wǎng)口將保護功能獨立實現(xiàn)，通過過程信息網(wǎng)口實現(xiàn)了所有過程信息(保護功能信息)的共享和保護功能網(wǎng)口的備用。2、本變電站間隔過程智能控制器具有同時將交流電氣信號、開入開出電氣信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的功能，簡化了設(shè)備和全站系統(tǒng)。3、本變電站間隔過程智能控制器通過保護功能網(wǎng)口點對點連接和過程信息網(wǎng)口網(wǎng)絡(luò)連接，將保護功能獨立實現(xiàn)，不依賴于過程層網(wǎng)絡(luò)，保證了保護功能實現(xiàn)的可靠性和安全性；同時又通過過程信息網(wǎng)口將保護功能網(wǎng)口發(fā)送的信息映射到過程層網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)了保護功能信息的監(jiān)視和共享。4、本變電站間隔過程智能控制器的過程信息網(wǎng)口正常時不參與保護功能實現(xiàn)，當保護功能網(wǎng)口失效時，過程信息網(wǎng)口作為保護功能網(wǎng)口的備用實現(xiàn)保護功能。5、本變電站間隔過程智能控制器具有過程信息服務(wù)器功能，使得保護設(shè)備間的信息交互不依賴于過程層網(wǎng)絡(luò)，提高了保護功能實現(xiàn)的可靠性；當增加新的保護設(shè)備時，不需要對保護設(shè)備和間隔過程智能控制器均重新進行配置，僅需要對間隔過程智能控制器進行配置，簡化了操作。


圖1是本發(fā)明的電路框圖；圖2是網(wǎng)絡(luò)通信插件的接口圖；圖3是本發(fā)明的應(yīng)用連接示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種變電站間隔過程智能控制器，如圖1至圖3所示，包括電源插件、交流信號插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件。電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個插件提供電源，CPU插件分別與交流信號插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接。 交流信號插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號相連接用于采集本間隔一次設(shè)備的電流、電壓交流信號；開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點信號相連接用于采集開入硬接點信號并發(fā)出開出硬接點信號；交流信號插件和開入開出插件對采集到的交流電氣信號和開入電氣信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳至CPU插件，CPU插件進行分析處理并按照IEC61850 標準協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)通信插件發(fā)送給間隔層保護、測控等設(shè)備，同時，CPU插件還通過網(wǎng)絡(luò)通信插件接收間隔層保護、測控等發(fā)送的命令，分析處理后轉(zhuǎn)換為電氣信號通過開入開出插件輸出開出硬接點信號。網(wǎng)絡(luò)通信插件上的網(wǎng)口分為保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口，如圖 2所示，保護功能網(wǎng)口僅傳輸保護功能信息，過程信息網(wǎng)口傳輸所有過程信息(包括保護功
4能信息)，保護功能網(wǎng)口配置多個以與多個保護設(shè)備配合，過程信息網(wǎng)口配置一個。網(wǎng)絡(luò)通信插件包括保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口。保護功能網(wǎng)口與保護設(shè)備進行點對點光纖連接，將采樣值、開關(guān)刀閘位置、啟動閉鎖等信號發(fā)送給保護設(shè)備(包括線路保護設(shè)備和母線保護設(shè)備)，并從保護設(shè)備接收跳閘、合閘等命令。采樣值傳輸采用 IEC61850-9-2協(xié)議，開關(guān)刀閘位置、啟動閉鎖、跳閘、合閘命令傳輸采用IEC61850 GOOSE 協(xié)議，通信報文均帶有IEEE1588精確時標。保護功能網(wǎng)口通過映射技術(shù)將對外發(fā)送的信息映射到過程信息網(wǎng)口中，并傳輸?shù)竭^程層網(wǎng)絡(luò)上，以實現(xiàn)保護功能信息的共享和監(jiān)視。保護功能網(wǎng)口以IEC61850-9-2協(xié)議向外發(fā)送采樣值數(shù)據(jù)，發(fā)送頻率為4000Hz，發(fā)送間隔離散度為10us。過程信息網(wǎng)口連接到過程層交換機與測控、錄波、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀等設(shè)備上進行信息交互，傳輸所有的過程層信息(包括保護功能網(wǎng)口對外發(fā)送的信息)，過程層信息有采樣值、 開入開出值、網(wǎng)絡(luò)對時信號。過程信息網(wǎng)口的傳輸協(xié)議為IEC61850-9-2、IEC61850 GOOSE、 IEEE1588。IEC61850-9-2傳輸采樣值數(shù)據(jù)，IEC61850 GOOSE傳輸開入開出數(shù)據(jù)，IEEE1588 傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。間隔過程智能控制器從過程層網(wǎng)絡(luò)交換機上接收IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時信號，校準間隔過程智能控制器的內(nèi)部時鐘。過程信息網(wǎng)口正常時不接收保護功能信息 (跳合閘)，當保護功能網(wǎng)口失效時，過程信息網(wǎng)口再接收保護功能信息(跳合閘)實現(xiàn)保護功能，作為保護功能網(wǎng)口的備用。間隔過程智能控制器具備過程信息服務(wù)器功能，接收某保護設(shè)備發(fā)送的信號，對該信號進行分析處理后將相應(yīng)的信號發(fā)送給另一保護設(shè)備，以實現(xiàn)保護設(shè)備間的信息交互。以線路保護跳閘啟動母線失靈保護為例間隔過程智能控制器通過保護功能網(wǎng)口接收保護設(shè)備發(fā)送的跳間命令，對該跳間報文進行分析處理，然后通過另一保護功能網(wǎng)口向母線保護設(shè)備發(fā)送啟動失靈的命令，實現(xiàn)了線路保護跳閘啟動母線保護失靈的功能。間隔過程智能控制器還具備電壓切換的功能，間隔過程智能控制器采集雙組母線的電壓，同時采集本間隔的刀閘位置信號，判斷本間隔線路掛在哪一條母線上并選擇相應(yīng)的電壓實現(xiàn)電壓切換。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種變電站間隔過程智能控制器，其特征在于包括電源插件、交流信號插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個插件提供電源，CPU插件分別與交流信號插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號插件與電流、電壓交流信號相連接，開入開出插件與開入開出硬接點信號相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護設(shè)備和過程層相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的交流信號插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號相連接，所述的開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點信號相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護功能網(wǎng)口并采用點對點方式與保護設(shè)備相連接，保護功能網(wǎng)口以 IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息，以IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過過程信息網(wǎng)口并以網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機連接，過程信息網(wǎng)口利用 IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用 IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對時信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的保護功能網(wǎng)口連接的保護設(shè)備包括母線保護設(shè)備和線路保護設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的保護功能網(wǎng)口為多個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站間隔過程智能控制器，其技術(shù)特點是包括電源插件、交流信號插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個插件提供電源，CPU插件分別與交流信號插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號插件與電流、電壓交流信號相連接，開入開出插件與開入開出硬接點信號相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護設(shè)備和過程層相連接。本發(fā)明集成了合并單元和智能終端的功能，增加了IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時、過程信息服務(wù)器功能，通過保護功能網(wǎng)口將保護功能獨立實現(xiàn)，通過過程信息網(wǎng)口實現(xiàn)了所有過程信息的共享和保護功能網(wǎng)口的備用。
文檔編號H02J13/00GK102280936SQ20111020171
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉濤, 宋國旺, 張磐, 徐科, 時燕新, 梁偉, 黃毅 申請人:天津市電力公司