專利名稱：氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化領(lǐng)域，涉及氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備(GasInsulated Switchgear,簡(jiǎn)稱GIS)的智能控制的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的GIS 二次回路主要采用常規(guī)的電磁式繼電器組成的邏輯控制電路，需要上千根硬導(dǎo)線連接繁多的繼電器，還需建造專門(mén)的控制室安放控制柜。近幾年，隨著電 子計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，使智能化變電站建設(shè)得到了大力推廣和普及。傳統(tǒng)的GIS 二次回路控制方式已不能滿足智能化變電站的要求，智能化變電站要求通過(guò)IEC61850協(xié)議形成全站的無(wú)縫通信體系，GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)采集、開(kāi)關(guān)控制、開(kāi)關(guān)邏輯互鎖等都需要采用基于以太網(wǎng)的GOOSE網(wǎng)絡(luò)數(shù)字控制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷和不足，提供一種用于組建智能化變電站系統(tǒng)，監(jiān)視GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的各種狀態(tài)以及同網(wǎng)絡(luò)中其他的GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的控制和操作的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，包括機(jī)箱，其特征在于，所述機(jī)箱各間隔內(nèi)分別設(shè)置電源模塊、CPU模塊、人機(jī)交互輸入模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊、交流模擬量輸入模塊、直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、背板總線、鍵盤(pán)管理模塊、液晶模塊、狀態(tài)指示模塊、雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊，各模塊通過(guò)背板總線相互連接。所述背板總線包括電源線、數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)硬件接口。所述機(jī)箱外部設(shè)置人機(jī)交互面板，面板設(shè)置顯示屏、報(bào)警燈、功能按鍵、模式選擇開(kāi)關(guān)。所述顯示屏為IXD顯示屏。所述智能終端的電源模塊、CPU模塊、人機(jī)交互輸入模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊和交流模擬量輸入模塊是必須安裝的模塊，所述智能終端的直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、鍵盤(pán)管理模塊、液晶模塊、狀態(tài)指示模塊和雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊可根據(jù)需求安裝任選其一或其任意組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用模塊化、背插式結(jié)構(gòu)，采集間隔中各斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘的分合狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、就地/遠(yuǎn)方控制以及邏輯閉鎖功能。本實(shí)用新型通過(guò)了 IEC61850—致性測(cè)試，可以和其他廠商的IEC61850客戶端產(chǎn)品進(jìn)行互聯(lián)，在檢測(cè)GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，能對(duì)故障先兆進(jìn)行分析和處理，提高了 GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行指數(shù)和電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)也延長(zhǎng)了保養(yǎng)維修期，是組建智能化變電站的必備裝置。
圖I為本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的軟件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述結(jié)合附圖，本方案所描述的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，是針對(duì)110_550kV氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)發(fā)的智能終端，采用6U、19英寸標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)箱，采用模塊化、背插式結(jié)構(gòu)，由電源模塊、CPU模塊、交流(電壓電流)模擬量輸入模塊、直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、人機(jī)交互模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊、雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊等構(gòu)成，通過(guò)背板總線將各模塊連接起來(lái)，支持多種安裝方式。 本實(shí)用新型背板總線包括電源線和數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線，提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口，以CPU模塊為核心，對(duì)外圍的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。本實(shí)用新型電源模塊和CPU模塊、人機(jī)交互模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊、交流模擬量輸入模塊是標(biāo)準(zhǔn)模塊，其他模塊都可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選配或調(diào)整。YC板交流遙測(cè)量輸入，每塊8路輸入，其中交流電壓4路，交流電流4路；接地公共端8路；最多配置I塊；YX板遙信量輸入，每塊15路輸入，其中有源接點(diǎn)輸入15路，接地公共端3路；最多配置8塊；YK板遙控量輸出，每塊8路輸出，均為出口繼電器干接點(diǎn)方式輸出，控制電壓220V/380V，最多配置2塊；YOT板直流量輸入，每塊12路輸入，可用于直流模擬量輸入信號(hào)的測(cè)量，接點(diǎn)公共端3路；最多配置2塊。本實(shí)用新型CPU模塊采用工業(yè)級(jí)CPU雙核處理，工業(yè)級(jí)處理器適應(yīng)環(huán)境溫度范圍廣，適合殘酷環(huán)境下使用，穩(wěn)定性能高。雙核處理使采集，處理，傳輸分開(kāi)，提高實(shí)時(shí)性，處理狀態(tài)更及時(shí)。多任務(wù)處理，使系統(tǒng)反應(yīng)跟快，處理速度更高。本實(shí)用新型GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊，接收變電站中統(tǒng)一的時(shí)鐘源提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，為事故分析提供同步的時(shí)間基準(zhǔn)。本實(shí)用新型雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊，雙光纖接口大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸率和事件的反應(yīng)性。本實(shí)用新型人機(jī)交互模塊采用大屏幕LCD中文菜單，采用高速串行通信電路的形式與CPU模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成狀態(tài)顯示、鍵盤(pán)管理等功能，即可以提高CPU模塊的運(yùn)行效率，也可以提高整機(jī)的可靠性?？偩€接口電路利用專用集成電路實(shí)現(xiàn)CPU模塊與各個(gè)功能模塊電路間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。本實(shí)用新型各功能模塊功能介紹如下①主程序管理模塊主程序管理模塊負(fù)責(zé)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的進(jìn)程管理，調(diào)度運(yùn)行各個(gè)子功能模塊。②IEC6I85O 模塊IEC61850標(biāo)準(zhǔn)提供了通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?GOOSE)快速報(bào)文機(jī)制，完成與中控室及其他GIS設(shè)備間的通訊。③交/直流模擬量處理模塊數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)對(duì)于采集存儲(chǔ)傳感器采集到的開(kāi)關(guān)量和模擬量信息。[0028]④開(kāi)關(guān)量輸入/出模塊開(kāi)關(guān)量輸入/出模塊接收來(lái)自人機(jī)接口或者遠(yuǎn)程中控室的控制命令，通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出模塊完成相應(yīng)的操作指令。⑤人機(jī)交互模塊人機(jī)交互模塊負(fù)責(zé)管理應(yīng)用程序的整個(gè)界面菜單工作，接收工作人員的操作指令，提供各項(xiàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。⑥信息記錄模塊信息記錄模塊負(fù)責(zé)記錄系統(tǒng)的SOE事件信息和工作人員的操作記錄信息。⑦系統(tǒng)配置模塊 系統(tǒng)配置主要是對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括CT、PT參數(shù)、通訊參數(shù)、系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間等。⑧權(quán)限及用戶管理模塊權(quán)限及用戶管理模塊主要包括對(duì)于系統(tǒng)的用戶權(quán)限管理、出廠密碼、用戶幫助信息和操作說(shuō)明等等。⑨GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊接收變電站中統(tǒng)一的時(shí)鐘源提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，為事故分析提供同步的時(shí)間基準(zhǔn)。⑩通訊處理模塊設(shè)有以太網(wǎng)、光纖、RS485、CAN,多種通信方式。本實(shí)用新型采用分散式控制模式，即每一間隔都有獨(dú)立的智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，其采集間隔中各斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘的分合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備的實(shí)時(shí)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、提供人機(jī)交互接口和通信功能、就地/遠(yuǎn)方控制以及邏輯閉鎖功能。提供符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化通信接口，能夠與中控室的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信功能。本實(shí)用新型充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的使用條件，采用模塊化設(shè)計(jì)，進(jìn)行了電磁兼容性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有可擴(kuò)充性強(qiáng)、維護(hù)方便、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度范圍寬、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，適合于高壓及超高壓變電站環(huán)境下使用。本實(shí)用新型的電磁兼容性能達(dá)到IV級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(最嚴(yán)酷等級(jí))。本實(shí)用新型能夠?qū)﹂g隔中各類開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，包括斷路器位置、隔離刀位置、接地刀位置等，統(tǒng)計(jì)開(kāi)關(guān)分合次數(shù)；根據(jù)判斷分合閘回路的完好性，以及分析斷路器操作機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)液壓機(jī)構(gòu)打壓電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)；監(jiān)測(cè)氣室壓力報(bào)警和閉鎖信號(hào)，并能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值對(duì)異常參量進(jìn)行報(bào)警提示。本實(shí)用新型通過(guò)CT、PT采集線路上的三相電流，三相電壓信號(hào)，并計(jì)算其有效值，顯示于智能終端的人機(jī)界面，記錄斷路器開(kāi)斷電流；提供通用的模擬量接口，可以自定義監(jiān)測(cè)參量的屬性和報(bào)警閾值，用于SF6微水、泄漏電流、觸頭溫度等模擬信號(hào)的監(jiān)測(cè)，并能夠根據(jù)閾值進(jìn)行報(bào)警。支持非易失性存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存(> I年)和調(diào)用。本實(shí)用新型接收人機(jī)交互界面的用戶輸入或通信接口傳輸?shù)挠蛇h(yuǎn)程自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，依據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)分合閘操作；具備防跳、非全相保護(hù)、邏輯閉鎖等功能，并記錄動(dòng)作時(shí)的狀態(tài)信息和時(shí)間。本實(shí)用新型具有友好的人機(jī)交互界面，操作界面簡(jiǎn)潔，面板安裝有顯示屏、報(bào)警燈、功能按鍵、模式選擇開(kāi)關(guān)；顯示屏采用高分辨率高可靠性的大屏幕彩色LCD顯示，通過(guò)選擇按鍵能顯示各種狀態(tài)量、系統(tǒng)圖等信息；簡(jiǎn)潔的任務(wù)操作，通過(guò)模式選擇開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行遠(yuǎn)/近控、旁路聯(lián)鎖等工作模式的選擇；操作權(quán)限的設(shè)置提高了本實(shí)用新型的安全運(yùn)行系數(shù)。本實(shí)用新型具備RS485、CAN總線、100M以太網(wǎng)(支持IEC61850通訊協(xié)議)、雙光纖(支持IEC61850通訊協(xié)議)等通信接口及多種傳輸方式；支持DL/T 860 (IEC 61850)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與中控室自動(dòng)化系統(tǒng)的通信。本實(shí)用新型采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)起動(dòng)后接管整個(gè)系統(tǒng)的資源，并且負(fù)責(zé)所有的任務(wù)和中斷的調(diào)度與管理。用戶界面采用大屏幕中文圖形液晶，軟件界面使用圖形化方式，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)編寫(xiě)，人機(jī)界面友好。 本實(shí)用新型設(shè)有GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)功能。在變電站中，各類自動(dòng)化及繼電保護(hù)裝置的時(shí)間同步是進(jìn)行事故分析的基準(zhǔn)。本實(shí)用新型與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、故障錄波器和微機(jī)保護(hù)裝置等設(shè)備通過(guò)GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)功能接收統(tǒng)一的時(shí)鐘源提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。國(guó)內(nèi)變電站主要以GPS時(shí)間信號(hào)作為主時(shí)鐘的外部時(shí)間基準(zhǔn)。IRIG-B碼對(duì)時(shí)實(shí)現(xiàn)主控機(jī)/客戶機(jī)的時(shí)鐘同步。本實(shí)用新型具備IEC61850功能，能實(shí)現(xiàn)IEC61850-7-2的通信服務(wù)要求；本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)GOOSE跳合閘功能及GOOSE互鎖功能，能通過(guò)GOOSE控制塊發(fā)送本實(shí)用新型的各種狀態(tài)信息。本實(shí)用新型替代了傳統(tǒng)的GIS控制柜，取代了常規(guī)的電磁式繼電器組成的繁瑣的硬線接線邏輯控制電路，對(duì)氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)視和控制，在檢測(cè)GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，能對(duì)故障先兆進(jìn)行分析和處理，提高了 GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行指數(shù)和電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)也延長(zhǎng)了保養(yǎng)維修期。本實(shí)用新型抗震能力強(qiáng)，電磁兼容性能優(yōu)越，工作溫度范圍寬、實(shí)用性強(qiáng)，適合于高壓及超高壓變電站殘酷環(huán)境下使用。
權(quán)利要求1.氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，包括機(jī)箱，其特征在于，所述機(jī)箱各間隔內(nèi)分別設(shè)置電源模塊、CPU模塊、人機(jī)交互輸入模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊、交流模擬量輸入模塊、直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、背板總線、鍵盤(pán)管理模塊、液晶模塊、狀態(tài)指示模塊、雙光纖/IOOM以太網(wǎng)模塊，各模塊通過(guò)背板總線相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，其特征在于，所述背板總線包括電源線、數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)硬件接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，其特征在于，所述機(jī)箱外部設(shè)置人機(jī)交互面板，面板設(shè)置顯示屏、報(bào)警燈、功能按鍵、模式選擇開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，其特征在于，所述顯示屏為L(zhǎng)CD顯示屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，其特征在于，所述智能終端的電源模塊、CPU模塊、人機(jī)交互輸入模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊和交流模擬量輸入模塊是必須安裝的模塊，所述智能終端的直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、鍵盤(pán)管理模塊、液晶模塊、狀態(tài)指示模塊和雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊可根據(jù)需求安裝任選其一或其任意組合。
專利摘要本方案涉及一種氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能控制的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備智能終端，包括機(jī)箱，其特征在于，所述機(jī)箱各間隔內(nèi)分別設(shè)置電源模塊、CPU模塊、人機(jī)交互輸入模塊、GPS/IRIG-B碼對(duì)時(shí)模塊、交流模擬量輸入模塊、直流模擬量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、背板總線、鍵盤(pán)管理模塊、液晶模塊、狀態(tài)指示模塊、雙光纖/100M以太網(wǎng)模塊，各模塊通過(guò)背板總線相互連接。本實(shí)用新型抗震能力強(qiáng)，電磁兼容性能優(yōu)越，工作溫度范圍寬、實(shí)用性強(qiáng)，適合于高壓及超高壓變電站殘酷環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202475015SQ20112055009
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者張瑞吉 申請(qǐng)人:張瑞吉