專利名稱：數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)保護(hù)裝置領(lǐng)域，特別涉及一種用于輸饋電線路、母線保護(hù)的數(shù)字式微機(jī)保護(hù)測控裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中電廠大部分在動力資源所在地，如水力發(fā)電廠在水力資源點(diǎn)，即集中在江河流域水位落差大的地方，火力發(fā)電廠大都集中在煤炭、石油和其他能源的產(chǎn)地，而大電力負(fù)荷中心則多集中在工業(yè)區(qū)和大城市，因而發(fā)電廠和負(fù)荷中心往往相距很遠(yuǎn)，就出現(xiàn)電能輸送的問題，需要用輸電線路進(jìn)行電能的輸送。輸電線路在運(yùn)行過程中，較為常見的故障有斷線、倒桿、絕緣擊穿、閃絡(luò)、異物搭落在導(dǎo)線上等，一旦輸電線路出現(xiàn)短路故障，電路的阻抗比正常運(yùn)行時(shí)電路的阻抗小得多，所以短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍，短路時(shí)電壓會驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的線路短路會影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)瓦解，造成區(qū)域性大停電，對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。

發(fā)明內(nèi)容
針對輸電線路可能出現(xiàn)的短路故障，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控線路的運(yùn)行情況，本發(fā)明提供了一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于包括有一組電壓互感器采樣回路、兩組電流互感器采樣回路，一組電壓互感器采樣回路和兩組電流互感器采樣回路分別接入一個(gè)AD采樣電路，三個(gè)AD采樣電路的信號輸出端接入DSP，DSP連接有輸入邏輯控制電路、輸出邏輯控制電路，輸入邏輯控制電路的信號輸入端接有直流開入回路、交流開入回路，輸出邏輯控制電路的信號輸出端接有動作出口回路、告警出口回路，DSP通過通訊總線連接有單片機(jī)，單片機(jī)與以太網(wǎng)處理電路連接，DSP還外接有IXD液晶顯示界面、聲音報(bào)警輸出、鍵盤及其接口 ；一組PT的二次電壓接入到所述電壓互感器采樣回路，一組保護(hù)CT和一組測量CT的二次電流接入到所述電流互感器采樣回路，電壓互感器采樣回路、電流互感器采樣回路分別將電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成小信號電流，經(jīng)AD采樣電路調(diào)整為數(shù)字信號接入到DSP，DSP進(jìn)行FFT快速運(yùn)算，實(shí)時(shí)計(jì)算電壓、保護(hù)電流和測量電流的有效值，并在1/4周波內(nèi)計(jì)算出電流突變量；斷路器位置、手車工作試驗(yàn)位置、接地刀位置等開入信號接入到直流開入回路或交流開入回路，并經(jīng)輸入邏輯控制電路進(jìn)行降壓、去除交流量后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流5V電壓小信號，接入到DSP，DSP實(shí)時(shí)檢測開入采樣值；DSP通過計(jì)算獲得的電流、電壓值進(jìn)行保護(hù)邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)三段式相間過流、相間合閘加速、相間充電、過電壓、低電壓、重合閘等保護(hù)功能，并通過動作出口回路開放跳閘出口，同時(shí)在LCD液晶顯示界面上顯示故障信息和電流、電壓測量值，并通過告警出口回路驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲音；DSP利用通訊中斷服務(wù)程序，檢測通訊數(shù)據(jù)收發(fā)，與單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，單片機(jī)通過以太網(wǎng)處理電路，實(shí)現(xiàn)TCP/UDP報(bào)文的接收與發(fā)送。所述的一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于采用插件式結(jié)構(gòu)，由液晶面板、主CPU/總線控制板、電流電壓采樣板、輸入輸出控制板、以太網(wǎng)通訊板共5塊電路板構(gòu)成；液晶面板包括IXD液晶顯示界面、鍵盤及其接口以及聲音報(bào)警輸出；SCPU/總線控制板包括DSP芯片、AD采樣電路、輸入輸出邏輯控制電路以及底層驅(qū)動電路；電流電壓采樣板包含I組電壓互感器采樣回路和2組電流互感器采樣回路以及I個(gè)裝置電源模塊；輸入輸出控制板包括動作出口回路、告警出口回路、交流開入電路、直流開入電路和繼電器操作回路；以太網(wǎng)通訊板主要包括單片機(jī)芯片和以太網(wǎng)處理電路。所述的一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于采樣雙CPU運(yùn)行模式，主CPU采用32位DSP芯片，子CPU采用16位單片機(jī)，子CPU與主CPU通過CAN總線連接，實(shí)現(xiàn)裝置的以太網(wǎng)通訊，支持TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)模式，支持串口協(xié)議報(bào)文承載在TCP/UDP傳輸層之上，與電力通訊監(jiān)控單元進(jìn)行以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊，上傳保護(hù)動作、報(bào)警、異常和電流電壓測量值等信息。本發(fā)明的有益效果在于1、裝置結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，通過外置12位AD芯片采集電流電壓數(shù)據(jù)，采樣精度高，線性范圍廣，響應(yīng)速度快，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)且性價(jià)比高。2、采用雙CPU運(yùn)行模式，各司其責(zé)，保證獨(dú)立進(jìn)行邏輯處理，互不干擾，簡單高效，并實(shí)現(xiàn)TCP/UDP百兆以太網(wǎng)通訊。3、同時(shí)支持交流開入和直流開入兩種采樣方式，支持交流和直流兩種操作回路，應(yīng)用更加廣泛。


圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。圖2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號說明
310—主CPU/總線控制板；311—液晶面板；312—電流電壓采樣板；313—輸入輸出控制板；314—以太網(wǎng)通訊板；
610—DSP芯片；611—鍵盤及其接口 ；612 —聲音報(bào)警輸出；613—輸出邏輯控制電路；614—報(bào)警出口回路；615—?jiǎng)幼鞒隹诨芈罚?16—直流開入回路；617—交流開入回路；618 —電壓互感器回路；619 —電流互感器回路；620—單片機(jī)芯片；621—AD米樣電路；622—通用電源模塊；623— LCD液晶顯示界面；624—以太網(wǎng)控制電路；625—輸入邏輯控制電路。
具體實(shí)施例方式 參閱圖1所示，一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，包括有一組電壓互感器采樣回路618、兩組電流互感器采樣回路619，一組電壓互感器采樣回路618和兩組電流互感器采樣回路619分別接入一個(gè)AD采樣電路，三個(gè)AD采樣電路621的信號輸出端接入DSP 610,DSP 610連接有輸入邏輯控制電路625、輸出邏輯控制電路613，輸入邏輯控制電路625的信號輸入端接有直流開入回路616、交流開入回路617，輸出邏輯控制電路613的信號輸出端接有動作出口回路615、告警出口回路614，DSP 610通過通訊總線連接有單片機(jī)620，單片機(jī)620與以太網(wǎng)處理電路624連接，DSP 610還外接有IXD液晶顯示界面623、聲音報(bào)警輸出612、鍵盤及其接口 611 ;—組PT的二次電壓接入到電壓互感器采樣回路618，兩組CT的二次電流接入到電流互感器的采樣回路619，618和619采樣回路將電壓信號轉(zhuǎn)換成小信號電流，經(jīng)AD采樣電路621調(diào)整為數(shù)字信號并接入到DSP 610，DSP 610在一個(gè)周波內(nèi)采集32個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)行FFT運(yùn)算，利用全波傅氏算法，濾去高次諧波，提取基波分量，實(shí)時(shí)計(jì)算出電流電壓有效值以及電流突變量。斷路器位置、手車工作試驗(yàn)位置、接地刀位置等開入信號接入到直流開入回路616或交流開入回路617，并經(jīng)輸入邏輯控制電路625，進(jìn)行降壓、去除交流量后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流5V電壓小信號，接入到DSP 610,DSP 610利用Ims定時(shí)器中斷，實(shí)時(shí)檢測開入采樣值。DSP610通過計(jì)算獲得的電流、電壓值進(jìn)行保護(hù)邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)三段式相間過流、相間合閘加速、相間充電、過電壓、低電壓、重合閘等保護(hù)功能，并通過動作出口回路615開放跳閘出口，同時(shí)在IXD液晶顯示界面623上顯示故障信息和電流、電壓測量值，并通過報(bào)警出口回路614驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲音。DSP 610利用通訊中斷服務(wù)程序，檢測通訊數(shù)據(jù)收發(fā)，與單片機(jī)620進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，單片機(jī)620通過以太網(wǎng)處理電路624，實(shí)現(xiàn)TCP/UDP報(bào)文的接收與發(fā)送。本發(fā)明的核心DSP 610為32位處理芯片，具有豐富的IO資源，擁有5個(gè)定時(shí)器中斷，3個(gè)通訊中斷，具有強(qiáng)大的邏輯處理能力，運(yùn)算速度快，功耗低，由5V電壓驅(qū)動，具備開門狗處理邏輯，能及時(shí)在故障時(shí)自復(fù)位，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。外圍AD采樣電路采用12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，每周波采樣32點(diǎn)，保證采樣數(shù)據(jù)有很高的精度。鍵盤及其接口電路611用于人機(jī)操作，共8個(gè)按鍵，具有良好的可操作性，DSP610接收按鍵輸入信號，執(zhí)行參數(shù)設(shè)定、定值整定、報(bào)告查詢、事故查詢、采樣查詢等操作；LCD液晶顯示界面623采樣12864點(diǎn)陣屏，全中文顯示，驅(qū)動電壓3. 3V，功耗低，可直觀顯示裝置參數(shù)信息、電流電壓實(shí)時(shí)值、告警信息、動作信息、工作狀態(tài)等，直觀易懂。DC/AC 220V電源模塊622可將85-265V的工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成隔離的直流電源，為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源。直(交)流開入控制電路622不但支持直流接入采樣，還支持交流接入采樣，使得該裝置的應(yīng)用范圍更加廣闊。參閱圖2所示，本發(fā)明為插件式結(jié)構(gòu)，由液晶面板311、主CPU/總線控制板310、電流電壓采樣板312、輸入輸出控制板313、以太網(wǎng)通訊板314共5塊電路板構(gòu)成。液晶面板311包含IXD液晶顯示界面623，鍵盤及其接口 611以及聲音報(bào)警輸出612，主要用于人機(jī)交互，簡單直觀易懂是其主要特征；主CPU/總線控制板310包含DSP芯片610、AD采樣電路621、輸入輸出邏輯控制電路625和613以及底層驅(qū)動電路，電路板采用4層設(shè)計(jì)，抗干擾強(qiáng)，是整個(gè)裝置的核心處理部件，負(fù)責(zé)各種邏輯判據(jù)的處理；電流電壓采樣板312包含I組電壓互感器回路618、2組電流互感器回路619和裝置電源模塊622，負(fù)責(zé)I組PT電壓和2組CT電流采樣接入，并提供裝置的工作電源；輸入輸出控制板313包含告警出口回路614、動作出口回路615、交直流開入控制電路616和617，結(jié)合輸入輸出邏輯控制電路613和625，負(fù)責(zé)位置信號的采樣接入和動作出口的開關(guān)控制；以太網(wǎng)通訊板314包括單片機(jī)芯片620和以太網(wǎng)處理電路624，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)通訊功能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，采樣精度高，線性范圍廣、響應(yīng)速度快，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、功耗低、操作簡單，同時(shí)支持交流開入和直流開入兩種采樣方式，并集多種保護(hù)功能于一體，可廣泛應(yīng)用于35KV及以下電壓的輸配電系統(tǒng)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，目前已成功應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目中。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于包括有一組電壓互感器采樣回路、兩組電流互感器采樣回路，一組電壓互感器采樣回路和兩組電流互感器采樣回路分別接入一個(gè)AD采樣電路，三個(gè)AD采樣電路的信號輸出端接入DSP，DSP連接有輸入邏輯控制電路、輸出邏輯控制電路，輸入邏輯控制電路的信號輸入端接有直流開入回路、交流開入回路，輸出邏輯控制電路的信號輸出端接有動作出口回路、告警出口回路，DSP通過通訊總線連接有單片機(jī)，單片機(jī)與以太網(wǎng)處理電路連接，DSP還外接有IXD液晶顯示界面、聲音報(bào)警輸出、鍵盤及其接口 ；一組PT的二次電壓接入到所述電壓互感器采樣回路，一組保護(hù)CT和一組測量CT的二次電流接入到所述電流互感器采樣回路，電壓互感器采樣回路、電流互感器采樣回路分別將電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成小信號電流，經(jīng)AD采樣電路調(diào)整為數(shù)字信號接入到DSP，DSP進(jìn)行FFT快速運(yùn)算，實(shí)時(shí)計(jì)算電壓、保護(hù)電流和測量電流的有效值，并在1/4周波內(nèi)計(jì)算出電流突變量；斷路器位置、手車工作試驗(yàn)位置、接地刀位置等開入信號接入到直流開入回路或交流開入回路，并經(jīng)輸入邏輯控制電路進(jìn)行降壓、去除交流量后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流5V電壓小信號，接入到DSP，DSP實(shí)時(shí)檢測開入采樣值；DSP通過計(jì)算獲得的電流、電壓值進(jìn)行保護(hù)邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)三段式相間過流、相間合閘加速、相間充電、過電壓、低電壓、重合閘等保護(hù)功能，并通過動作出口回路開放跳閘出口，同時(shí)在LCD液晶顯示界面上顯示故障信息和電流、電壓測量值，并通過告警出口回路驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲音；DSP利用通訊中斷服務(wù)程序，檢測通訊數(shù)據(jù)收發(fā)，與單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，單片機(jī)通過以太網(wǎng)處理電路，實(shí)現(xiàn)TCP/UDP報(bào)文的接收與發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于采用插件式結(jié)構(gòu)，由液晶面板、主CPU/總線控制板、電流電壓采樣板、輸入輸出控制板、以太網(wǎng)通訊板共5塊電路板構(gòu)成；液晶面板包括IXD液晶顯示界面、鍵盤及其接口以及聲音報(bào)警輸出；主CPU/總線控制板包括DSP芯片、AD采樣電路、輸入輸出邏輯控制電路以及底層驅(qū)動電路；電流電壓采樣板包含I組電壓互感器采樣回路和2組電流互感器采樣回路以及I個(gè)裝置電源模塊；輸入輸出控制板包括動作出口回路、告警出口回路、交流開入電路、直流開入電路和繼電器操作回路；以太網(wǎng)通訊板主要包括單片機(jī)芯片和以太網(wǎng)處理電路。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，其特征在于采樣雙CPU運(yùn)行模式，主CPU采用32位DSP芯片，子CPU采用16位單片機(jī)，子CPU與主CPU通過CAN總線連接，實(shí)現(xiàn)裝置的以太網(wǎng)通訊，支持TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)模式，支持串口協(xié)議報(bào)文承載在TCP/UDP傳輸層之上，與電力通訊監(jiān)控單元進(jìn)行以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊，上傳保護(hù)動作、報(bào)警、異常和電流電壓測量值等信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置，包括有一組電壓互感器采樣回路、兩組電流互感器采樣回路，一組電壓互感器采樣回路和兩組電流互感器采樣回路分別接入一個(gè)AD采樣電路，三個(gè)AD采樣電路的信號輸出端接入DSP，DSP連接有輸入邏輯控制電路、輸出邏輯控制電路，輸入邏輯控制電路的信號輸入端接有直流開入回路、交流開入回路，輸出邏輯控制電路的信號輸出端接有動作出口回路、告警出口回路，DSP通過通訊總線連接有單片機(jī)，單片機(jī)與以太網(wǎng)處理電路連接，DSP還外接有LCD液晶顯示界面、聲音報(bào)警輸出、鍵盤及其接口。本發(fā)明采用雙CPU運(yùn)行模式，保證獨(dú)立進(jìn)行邏輯處理，互不干擾，并實(shí)現(xiàn)TCP/UDP百兆以太網(wǎng)通訊，同時(shí)支持交流開入和直流開入兩種采樣方式。
文檔編號H02H7/22GK103022986SQ20121054081
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者劉榮堂, 蔡勇, 李鵬, 戴禮智 申請人:滁州安瑞電力自動化有限公司