一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，包括CPU單元、通信單元、輸入輸出單元組以及電源單元；CPU單元：用于控制各部分間的數(shù)據(jù)交換；通信單元：用于實現(xiàn)間隔層、過程層的通信；輸入輸出單元組：用于實現(xiàn)端口配置、程序下載、調試以及與CPU單元進行通信；電源單元：為各單元供電。本發(fā)明采用上述結構，能夠提高鐵路智能牽引變電站的保護配置方案的采樣數(shù)據(jù)通信化、跳閘命令化水平。
【專利說明】
一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及變電站領域，具體涉及一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]變電站自動化系統(tǒng)包括變電站層、間隔層、過程層，變電站層包括后臺監(jiān)控、遠動通信單元、GPS對時裝置;間隔層由各種保護測控裝置、交直流屏等第三方設備構成;過程層由智能操作箱、合并單元及電子互感器構成，也可以是常規(guī)的開關和互感器。相對于電力系統(tǒng)的應用，牽引供電系統(tǒng)中變電站層只有一臺當?shù)乇O(jiān)控計算機完成后臺監(jiān)控的所有功能，遠動通信單元完成遠動通信任務，變電站層網(wǎng)絡和間隔層網(wǎng)絡都指同一網(wǎng)絡。目前，牽引變電所的保護配置方案的采樣數(shù)據(jù)通信化、跳閘命令化水平均有待提高。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，解決目前的鐵路智能牽引變電站的保護配置方案的采樣數(shù)據(jù)通信化、跳閘命令化水平不高的問題。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案實現(xiàn):
一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，包括CPU單元、通信單元、輸入輸出單元組以及電源單元；
(PU單元:用于控制各部分間的數(shù)據(jù)交換；
通信單元:用于實現(xiàn)間隔層、過程層的通信；
輸入輸出單元組:用于實現(xiàn)端口配置、程序下載、調試以及與CR]單元進行通信；
電源單元:為各單元供電。
[0005]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述CPU單元包括微處理器和第一 FPGA，微處理器與第一 FPGA之間采用總線方式連接，微處理器通過以太網(wǎng)接口與間隔層、過程層進行通信，第一 FPGA通過以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)對B碼的接收。
[0006]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述輸入輸出單元組包括第一輸入輸出單元、第二輸入輸出單元、第三輸入輸出單元以及第四輸入輸出單元，第一輸入輸出單元為過程層單元，第四輸入輸出單元為操作單元。
[0007]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述過程層單元包括第二FPGA、交換機、模數(shù)轉換器以及信號處理器，模數(shù)轉換器與第二 FPGA實現(xiàn)信號連接，第二 FPGA與信號處理器實現(xiàn)信號連接，信號處理器與交換機實現(xiàn)信號連接。
[0008]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述過程層單元包括第三FPGA，第三FPGA與各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接。
[0009]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述第二輸入輸出單元和第三輸入輸出單元均包括一個ARM，ARM通過CAN總線與CPU單元實現(xiàn)通信。
[0010]進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述通信單元包括間隔層通信部分和過程層通信部分，所述間隔層通信部分包括監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊，監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊實現(xiàn)信號連接，所述過程層通信部分包括第四FPGA，第四FPGA與過程層的各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
(I)本發(fā)明通過設置CPU單元、通信單元、輸入輸出單元等，不僅實現(xiàn)了保護配置方案的采樣數(shù)據(jù)通信化，同時也實現(xiàn)了跳閘命令化。
[0012](2)本發(fā)明支持IEC61588、IRIG-B、秒脈沖等多種對時方式。
[0013](3)本發(fā)明的過程層單元可實現(xiàn)過程層網(wǎng)絡的擴展，用于變壓器保護點對點通信時GOOSE通信，能夠進一步實現(xiàn)基于GOOSE的備自投和開關閉鎖，消除裝置和屏間硬連線。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
圖2為CPU單元的結構示意圖；
圖3為過程層單元的結構示意圖一；
圖4為過程層單元的結構示意圖二；
圖5為第一輸入輸出單元和第二輸入輸出單元的結構示意圖；
圖6為通信單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0016]實施例:
如圖1、圖2所示，本實施例所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，包括CPU單元、通信單元、輸入輸出單元組以及電源單元；
(PU單元:用于控制各部分間的數(shù)據(jù)交換；
通信單元:用于實現(xiàn)間隔層、過程層的通信；
輸入輸出單元組:用于實現(xiàn)端口配置、程序下載、調試以及與CHJ單元進行通信；
電源單元:為各單元供電。
[0017]如圖2所示，本實施例的CPU單元包括微處理器和第一FPGA，微處理器與第一FPGA之間采用總線方式連接，微處理器通過以太網(wǎng)接口與間隔層、過程層進行通信，微處理器可以采用PPC440EPX系列或ARM芯片，支持總線擴展，第一 FPGA通過以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)對B碼的接收，同時第一FPGA可將秒脈沖、Ims脈沖等傳輸給微處理器，另外，第一FPGA還可輸出秒脈沖到背板。
[0018]本實施例的輸入輸出單元組包括第一輸入輸出單元、第二輸入輸出單元、第三輸入輸出單元以及第四輸入輸出單元，第一輸入輸出單元為過程層單元，第四輸入輸出單元為操作單元。
[0019]如圖3所示，為了實現(xiàn)AD采樣的需要，本實施例的過程層單元包括第二FPGA、交換機、模數(shù)轉換器以及信號處理器，模數(shù)轉換器與第二 FPGA實現(xiàn)信號連接，第二 FPGA與信號處理器實現(xiàn)信號連接，信號處理器與交換機實現(xiàn)信號連接，模擬信號經(jīng)過濾波處理后在模數(shù)轉換器中實現(xiàn)模數(shù)轉換，得到的數(shù)字信號輸入到第二FPGA中，同時，相應的背板信號，如檢修開入、秒脈沖等信號輸入到第二FPGA中，第二FPGA通過FT3接口或者總線輸入信號到信號處理器中，這里的信號處理器可以是ARM或者DSP，信號處理器再將信號輸入到交換機中，交換機通過各個以太網(wǎng)光接口與外部設備實現(xiàn)通信，另外，第二FPGA也可直接發(fā)送信號給交換機。
[0020]如圖4所示，為了實現(xiàn)過程層網(wǎng)絡的擴展，用于變壓器保護點對點通信時GOOSE通信，本實施例的過程層單元可采用如下結構來實現(xiàn):過程層單元包括第三FPGA，第三FPGA與各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接，同時，相應的背板信號，如檢修開入、秒脈沖等信號輸入到第三FPGA中，而第三FPGA也可實現(xiàn)以太網(wǎng)信號的收發(fā)。
[0021]如圖5所示，本實施例的第二輸入輸出單元和第三輸入輸出單元均包括一個ARM，ARM通過CAN總線與CPU單元實現(xiàn)通信，第二輸入輸出單元和第三輸入輸出單元分別有20個開入，分為兩組，6個開出，分為4組，ARM通過RS232口進行配置、程序下載、調試等，使用CAN總線與主控CPU通信。將兩個開入固定用作檢修和當?shù)?遠方，開出用于其他單元，比如過程層單元。
[0022]如圖6所示，本實施例的通信單元包括間隔層通信部分和過程層通信部分，間隔層通信部分和過程層通信部分為兩個相互獨立的部分，間隔層通信部分包括監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊，監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊實現(xiàn)信號連接，監(jiān)控模塊可與面板/液晶實現(xiàn)串口通信，而過程層通信部分包括第四FPGA，第四FPGA與過程層的各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接。
[0023]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:包括CHJ單元、通信單元、輸入輸出單元組以及電源單元； CHJ單元:用于控制各部分間的數(shù)據(jù)交換； 通信單元:用于實現(xiàn)間隔層、過程層的通信； 輸入輸出單元組:用于實現(xiàn)端口配置、程序下載、調試以及與CHJ單元進行通信； 電源單元:為各單元供電。2.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU單元包括微處理器和第一 FPGA，微處理器與第一 FPGA之間采用總線方式連接，微處理器通過以太網(wǎng)接口與間隔層、過程層進行通信，第一 FPGA通過以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)對B碼的接收。3.根據(jù)權利要求2所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入輸出單兀組包括第一輸入輸出單兀、第二輸入輸出單兀、第三輸入輸出單兀以及第四輸入輸出單元，第一輸入輸出單元為過程層單元，第四輸入輸出單元為操作單元。4.根據(jù)權利要求3所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述過程層單元包括第二 FPGA、交換機、模數(shù)轉換器以及信號處理器，模數(shù)轉換器與第二 FPGA實現(xiàn)信號連接，第二 FPGA與信號處理器實現(xiàn)信號連接，信號處理器與交換機實現(xiàn)信號連接。5.根據(jù)權利要求3所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述過程層單元包括第三FPGA，第三FPGA與各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接。6.根據(jù)權利要求3所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述第二輸入輸出單元和第三輸入輸出單元均包括一個ARM，ARM通過CAN總線與CPU單元實現(xiàn)通信。7.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵路智能牽引變電站保護系統(tǒng)，其特征在于:所述通信單元包括間隔層通信部分和過程層通信部分，所述間隔層通信部分包括監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊，監(jiān)控模塊和以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)模塊實現(xiàn)信號連接，所述過程層通信部分包括第四FPGA，第四FPGA與過程層的各個以太網(wǎng)光接口實現(xiàn)信號連接。
【文檔編號】H02J13/00GK106026398SQ201610500942
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】郭華, 王若醒
【申請人】成都交大許繼電氣有限責任公司