一種面向間隔的多功能縱向集成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域，具體涉及一種面向間隔的多功能縱向集成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，包括智能變電站在內(nèi)的變電站二次系統(tǒng)仍延續(xù)了傳統(tǒng)的分層分布式設(shè)計理念，二次設(shè)備面向間隔配置，功能單一，設(shè)備配置按照保護、測控、合并單元、智能終端等獨立配置，具有故障影響面小，可擴展性和開放性好等優(yōu)點，但也存在一二次設(shè)備未有效融合、硬件配置重復(fù)、二次設(shè)備及屏體數(shù)量多、網(wǎng)絡(luò)及二次接線復(fù)雜、占地面積大等不足。
[0003]隨著一二次設(shè)備整體性能不斷提升和完善，尤其是隨著變電站智能化水平的要求不斷提高，二次設(shè)備的一體化設(shè)計、集成設(shè)計是一個必經(jīng)之路。當(dāng)前變電站存在的問題主要包括以下幾點:1) 二次設(shè)備數(shù)量多、集成度低:目前智能變電站間隔層和過程層設(shè)備均按間隔獨立配置，同時，無人值班要求更多的監(jiān)測設(shè)備，存在全站設(shè)備數(shù)量多、集成度低的問題；2) 二次系統(tǒng)環(huán)節(jié)多、保護可靠性、速動性有待提升:目前智能變電站保護控制功能實現(xiàn)需要合并單元、智能終端、交換機、光纖、保護測控裝置等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成，環(huán)節(jié)過多導(dǎo)致設(shè)備的可靠性有所降低，同時智能站保護速動性與常規(guī)變電站相比有所降低；3) —二次設(shè)備距離遠、設(shè)備智能化緩慢:目前二次設(shè)備安裝在控制室，一二次設(shè)備分離，距離遠、接線復(fù)雜，一二次具有明顯邊界。智能變電站二次設(shè)備未來的發(fā)展方向是保護、量測、控制等與一次設(shè)備集成，一、二次設(shè)備逐步融合實現(xiàn)設(shè)備智能化，其基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集的就地處理。
[0004]中國專利CN 104333137 A公開了一種超高壓保護多功能一體化裝置，將原有合并單元、智能終端以及線路保護的功能合并在同一裝置中，避免了外部接線，增加功能可靠性，其總線背板上插接有主CPU模件及其他模件，主CPU模件包括依次連接的保護DSP模件、FPGA模件和CPU芯片，保護DSP模件用以完成保護功能邏輯計算；FPGA模件為過零檢測FPGA模件，用以實時檢測過零方波信號，記錄三相電流、三相電壓的過零時刻；CPU芯片用以完成MMS網(wǎng)絡(luò)通訊和匯總計算數(shù)據(jù)，并控制第一開入模件和開入開出模件。該裝置的數(shù)據(jù)采集、保護功能及SV、G00SE信息傳輸都是通過DSP模件來完成的，F(xiàn)PGA模件和CPU芯片只完成過零檢測、MMS網(wǎng)絡(luò)通訊和匯總計算數(shù)據(jù)的輔助功能，由于一個間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)量較大，這就大大增加了 DSP的負擔(dān)，減低了其運行速度，且一旦DSP損壞，則會造成多種主要功能的缺失，設(shè)備的可靠性不能滿足運行的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種面向間隔的多功能縱向集成裝置，以解決當(dāng)前智能變電站集成裝置可靠性低的問題。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種面向間隔的多功能縱向集成裝置，包括:
[0007]合并單元CPU，用于接收本間隔內(nèi)互感器輸出的模擬量采樣值信息，同時通過總線輸出至保護測控計量CPU，并通過獨立網(wǎng)口輸出采樣值信息以供母線保護、錄波、跨間隔裝置使用；
[0008]智能終端CPU，用于實現(xiàn)開關(guān)量信息的輸入和跳合閘命令的輸出，同時通過總線將開關(guān)量信息輸出至保護測控計量CPU，并接收控制命令，還通過獨立網(wǎng)口輸出和接收跨間隔開關(guān)量信息，以供母線保護、錄波、跨間隔裝置使用；
[0009]保護測控計量CPU，用于通過總線接收模擬量采樣值信息和開關(guān)量信息，并用于與監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，將跳合閘命令通過總線輸出至智能終端CPU，從而實現(xiàn)保護跳合閘和遙控跳合閘。
[0010]所述保護測控計量CPU用于根據(jù)所接收的模擬量采樣值信息和開關(guān)量信息進行保護邏輯計算的穩(wěn)態(tài)量計算，并將保護邏輯計算得到的跳合閘命令輸出至智能終端CPU以實現(xiàn)保護跳合閘，同時用于將穩(wěn)態(tài)量計算的結(jié)果上送至監(jiān)控系統(tǒng)并接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，再將該控制命令輸出至智能終端CPU以實現(xiàn)遙控跳合閘。
[0011]所述合并單元CPU、智能終端CPU分別用于通過電纜接入本間隔的電流、電壓模擬量采樣值信息和斷路器、刀閘的開關(guān)量信息。
[0012]所述合并單元CPU、智能終端CPU、保護測控計量CPU用于通過光纖網(wǎng)絡(luò)輸出對應(yīng)的SV、GOOSE和MMS信息。
[0013]本發(fā)明面向間隔的多功能縱向集成裝置縱向集成，根據(jù)單間隔設(shè)備的功能需求，將原來過程層合并單元、智能終端功能，間隔層保護、測控功能集成為一臺裝置內(nèi)，采用多(PU板卡，將合并單元、智能終端及保護測控分別采用獨立的CPU實現(xiàn)，任何一個CPU的損壞不影響其他CPU功能的實現(xiàn)，保證了多功能的相對獨立性，提供了設(shè)備的可靠性；同時各CPU之間通過總線通訊，壓縮了從過程層設(shè)備至間隔層設(shè)備的傳輸環(huán)節(jié)，將外部數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)為裝置內(nèi)部信息共享，提升了保護的速動性和可靠性。
[0014]該裝置將間隔內(nèi)斷路器、刀閘、CT、PT作為整體，將所有信息統(tǒng)一接入縱向集成裝置，并基于此部分信息實現(xiàn)基本功能，解決了當(dāng)前智能站設(shè)備數(shù)量多和數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)多導(dǎo)致跳閘時間長的問題。該集成裝置使單間隔設(shè)備數(shù)量降低了 50%?70%，提升設(shè)備集成度，解決了當(dāng)前二次設(shè)備分散獨立配置，設(shè)備數(shù)量多運維復(fù)雜的問題，提高了繼電保護的系統(tǒng)可靠性，為繼電保護的就地化、智能化提供技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明單間隔縱向集成裝置示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明縱向集成裝置架構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進行進一步介紹。
[0018]如圖1和圖2所示，本發(fā)明面向間隔的多功能縱向集成裝置集成常規(guī)變電站的保護、測控、合并單元、智能終端等裝置的功能，將單間隔的采集、執(zhí)行、保護功能、測控功能分布于多塊CPU板卡，各板卡間通過串行數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)信息的共享，此處串行數(shù)據(jù)總線為高速串行接口，可以滿足板卡間高實時性、高數(shù)據(jù)流量的要求，其中合并單元、智能終端分別配置獨立CPU，保護、測控、計量功能共用一塊CPU板卡，各板卡功能分布示意圖如圖2所示，包括合并單元CPU、智能終端CPU和保護測控計量CPU，下面分別對各CPU的功能進行詳細說明。
[0019]該裝置的合并單元CPU用于接收本間隔內(nèi)互感器(PT、CT)輸出的模擬量采樣值信息，首先實現(xiàn)采樣值信息的同步，然后通過總線輸出至保護測控計量CPU的保護、測控模塊，另外通過獨立網(wǎng)口輸出采樣值信息以供母線保護、錄波、跨間隔等裝置使用。
[0020]集成裝置的智能終端CPU用于實現(xiàn)斷路器、刀閘開關(guān)量信息的輸入和跳合閘命令的輸出，同時通過總線將開關(guān)量信息輸出至保護測控計量CPU，并接收控制命令，另外還通過獨立網(wǎng)口輸出和接收跨間隔開關(guān)量信息，以供母線保護、錄波、跨間隔等裝置使用。
[0021]該裝置的保護測控計量CPU —方面實現(xiàn)保護功能，另一方面也實現(xiàn)測控計量功能，其中，保護功能的實現(xiàn)原理為:通過數(shù)據(jù)總線接收采樣值信息和開關(guān)量信息，并實現(xiàn)保護邏輯計算，然后將保護邏輯計算得到的跳合閘命令通過數(shù)據(jù)總線輸出至智能終端模塊，實現(xiàn)保護跳合閘；測控計量功能的實現(xiàn)原理如下:通過數(shù)據(jù)總線接收采樣值信息和開關(guān)量信息，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)量的計算并將穩(wěn)態(tài)量計算的結(jié)果上送監(jiān)控系統(tǒng)；接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，然后通過數(shù)據(jù)總線將該控制命令輸出至智能終端模塊，實現(xiàn)遙控跳合閘。
[0022]該縱向集成裝置的合并單元CPU、智能終端CPU分別通過電纜接入本間隔的電流、電壓模擬量采樣值信息和斷路器、刀閘的開關(guān)量信息，且各CPU通過光纖網(wǎng)絡(luò)輸出對應(yīng)的SV、GOOSE 和 MMS 信息。
[0023]該裝置打破變電站原有的三層設(shè)備(站控層、間隔層和過程層)和兩層網(wǎng)絡(luò)(過程層網(wǎng)絡(luò)、站控層網(wǎng)絡(luò))的架構(gòu)，本間隔繼電保護的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)只包括本裝置，本裝置只集成本間隔功能，不包括跨間隔的母線保護、變壓器保護功能。
[0024]以上實施例僅用于幫助理解本發(fā)明的核心思想，不能以此限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本發(fā)明的思想，對本發(fā)明進行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種面向間隔的多功能縱向集成裝置，其特征在于，包括: 合并單元CPU，用于接收本間隔內(nèi)互感器輸出的模擬量采樣值信息，同時通過總線輸出至保護測控計量CPU，并通過獨立網(wǎng)口輸出采樣值信息以供母線保護、錄波、跨間隔裝置使用； 智能終端CPU，用于實現(xiàn)開關(guān)量信息的輸入和跳合閘命令的輸出，同時通過總線將開關(guān)量信息輸出至保護測控計量CPU，并接收控制命令，還通過獨立網(wǎng)口輸出和接收跨間隔開關(guān)量信息，以供母線保護、錄波、跨間隔裝置使用； 保護測控計量CPU，用于通過總線接收模擬量采樣值信息和開關(guān)量信息，并用于與監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，將跳合閘命令通過總線輸出至智能終端CPU，從而實現(xiàn)保護跳合閘和遙控跳合閘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向間隔的多功能縱向集成裝置，其特征在于，所述保護測控計量CPU用于根據(jù)所接收的模擬量采樣值信息和開關(guān)量信息進行保護邏輯計算的穩(wěn)態(tài)量計算，并將保護邏輯計算得到的跳合閘命令輸出至智能終端CPU以實現(xiàn)保護跳合閘，同時用于將穩(wěn)態(tài)量計算的結(jié)果上送至監(jiān)控系統(tǒng)并接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，再將該控制命令輸出至智能終端CPU以實現(xiàn)遙控跳合閘。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面向間隔的多功能縱向集成裝置，其特征在于:所述合并單元CPU、智能終端CPU分別用于通過電纜接入本間隔的電流、電壓模擬量采樣值信息和斷路器、刀閘的開關(guān)量信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面向間隔的多功能縱向集成裝置，其特征在于:所述合并單元CPU、智能終端CPU、保護測控計量CPU用于通過光纖網(wǎng)絡(luò)輸出對應(yīng)的SV、GOOSE和麗S信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向間隔的多功能縱向集成裝置，根據(jù)單間隔設(shè)備的功能需求，將原來過程層合并單元、智能終端功能，間隔層保護、測控功能集成為一臺裝置內(nèi)，將合并單元、智能終端及保護測控分別采用獨立的CPU實現(xiàn)，包括合并單元CPU、智能終端CPU和保護測控計量CPU，采用多CPU板卡，任何一個CPU的損壞不影響其他CPU功能的實現(xiàn)，保證了多功能的相對獨立性，提供了設(shè)備的可靠性；同時各CPU之間通過總線通訊，壓縮了從過程層設(shè)備至間隔層設(shè)備的傳輸環(huán)節(jié)，將外部數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)為裝置內(nèi)部信息共享，提升了保護的速動性和可靠性。
【IPC分類】H02H7/26, H02J13/00, H02H7/22
【公開號】CN105048631
【申請?zhí)枴緾N201510370184
【發(fā)明人】劉永欣, 易永輝, 李貞 , 李剛, 梁經(jīng)宛, 李棟, 姜帥, 牛強, 于同偉, 邱俊宏, 李新玲, 賈華偉, 李萌
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月29日