一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置，包括電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入端采集來自電壓互感器和電流互感器的模擬量信號，其輸出端與CPU主系統(tǒng)的輸入端連接；CPU主系統(tǒng)與開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)呈雙向連接；電源是提供整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源；所述開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)是由觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元、跳合閘回路單元、信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元構(gòu)成；信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元分別與CPU主系統(tǒng)之間呈雙向連接；觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元的輸出端與CPU主系統(tǒng)的輸入端連接；跳合閘回路單元的輸入端接收來自CPU主系統(tǒng)的跳閘信號。優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)調(diào)試方便、可靠性容易提高、靈活性大。
【專利說明】
一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)變電站相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]微機(jī)保護(hù)是基于微處理器的繼電保護(hù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展過程與計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展和應(yīng)用息息相關(guān)。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣泛深入地影響著科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活等各個(gè)領(lǐng)域，使各行業(yè)的面貌發(fā)生了很大的變化。數(shù)字電力系統(tǒng)的概念形象的說明了電力系統(tǒng)各方面受計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響的深度和廣度。計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的應(yīng)用使得繼電保護(hù)技術(shù)有了新發(fā)展，即電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，出現(xiàn)了微機(jī)繼電保護(hù)裝置的研發(fā)和應(yīng)用。
[0003]國內(nèi)在微機(jī)保護(hù)方面的研究工作起步較晚，但發(fā)展很快。我國從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)/變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過鑒定，并投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過鑒定。
[0004]這些微機(jī)保護(hù)裝置各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。為了達(dá)到電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的目的，利用各種數(shù)字技術(shù)，對運(yùn)行現(xiàn)場的各種電量和非電量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、分析、判斷，從而作出響應(yīng)，稱為微機(jī)測控保護(hù)綜合技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用先進(jìn)的保護(hù)原理、算法，將保護(hù)、遙控、遙測、遙信、遙調(diào)、數(shù)據(jù)通訊等功能集成在同一裝置里，不再需要分立的保護(hù)、監(jiān)控裝置，從而簡化了中低壓電網(wǎng)設(shè)備保護(hù)、監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)。由于其有著性能優(yōu)、可靠性高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試維護(hù)工作量小、經(jīng)濟(jì)性好、多功能化和綜合應(yīng)用等傳統(tǒng)繼電保護(hù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]現(xiàn)有的綜合微機(jī)保護(hù)裝置多是單CPU工作，多插件組合的微機(jī)保護(hù)裝置。由于僅僅是一個(gè)CPU，因此需要在外部擴(kuò)展許多硬件電路，所以總線必須引出插件，保護(hù)的存儲容量小，保護(hù)和程序的定值均放在EPROM中，定值的改寫十分不方便，保護(hù)裝置中僅有軟件時(shí)鐘，當(dāng)直流電源消失后時(shí)鐘便停止運(yùn)行，硬件不具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，由于僅有一個(gè)CPU，所有的保護(hù)功能只能集中于CPU處理，可靠性較低。(三)【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高的將保護(hù)、遙控、遙測、遙信、遙調(diào)、數(shù)據(jù)通訊等功能集成在同一裝置里的保護(hù)裝置，不再需要分立的保護(hù)、監(jiān)控裝置，從而簡化了中低壓電網(wǎng)設(shè)備保護(hù)、監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置，其特征在于它包括電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng);其中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入端采集來自電壓互感器和電流互感器的模擬量信號，其輸出端與CPU主系統(tǒng)的輸入端連接;所述CPU主系統(tǒng)與開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)呈雙向連接;所述電源為裝置供電。
[0008]所述電源是提供整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源。
[0009]所述開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)是由觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元、跳合閘回路單元、信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元構(gòu)成;其中所述信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元分別與CPU主系統(tǒng)之間呈雙向連接;所述觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元的輸出端與CPU主系統(tǒng)的輸入端連接;所述跳合閘回路單元的輸入端接收來自CPU主系統(tǒng)的跳閘信號。
[0010]所述開關(guān)量的輸入/輸出回路中的觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元，跳合閘回路單元、信號回路單元都是由并行接口、光電耦合電路及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成，完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號報(bào)警以及外部接點(diǎn)輸入等工作;其連接為常規(guī)連接。
[0011]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用Microchip公司的MCP6044高精密運(yùn)放和高精密電壓、電流傳感器。
[0012]所述人機(jī)對話單元是由打印機(jī)、顯示器、鍵盤及控制面板開關(guān)構(gòu)成。
[0013]所述顯示器是320*240大屏幕IXD液晶顯示器。
[0014]所述CPU主系統(tǒng)是由微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、晶振、復(fù)位電路、定時(shí)器、并行接口和串行接口構(gòu)成，其連接為常規(guī)連接。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理:采用具有強(qiáng)大處理功能的DSP，在相同的主頻下，比目前最先進(jìn)的個(gè)人計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快10-50倍，快速的指令周期、哈佛結(jié)構(gòu)、流水操作、專用的乘法器、特殊的指令，加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使DSP的指令周期達(dá)到200ns。極大的縮短了數(shù)字濾波、傅立葉變換算法的計(jì)算時(shí)間。
[0016]本裝置中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)的觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元、跳合閘回路單元、信號回路單元、人機(jī)對話單元分別由采集板、CPU板、接口板、繼電器板、母板、顯示按鍵板組成。在結(jié)構(gòu)方面采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，CPU板安裝在接口板上、采集板、電源繼電器板與母板采用插拔設(shè)計(jì)方式，整套裝置緊湊、密封性好、擴(kuò)展性強(qiáng)、便于維護(hù)。IXD采用320*240大屏幕液晶顯示器，母板、主板、電源適用于工業(yè)環(huán)境，低功耗、可靠性尚°
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)越性:
[0018]1、維護(hù)調(diào)試方便
[0019]在微機(jī)保護(hù)應(yīng)用之前，整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜的保護(hù)，如超高壓線路的保護(hù)設(shè)備，調(diào)試一套保護(hù)常常需要一周，甚至更長的時(shí)間微機(jī)保護(hù)裝置一般都有很強(qiáng)的自診斷功能，對硬件各部分和程序不斷進(jìn)行自動(dòng)檢測，一旦發(fā)生異常就會(huì)發(fā)出報(bào)警。通常只要電源上電后沒有報(bào)警，就可確認(rèn)保護(hù)裝置是完好的。所以對微機(jī)保護(hù)裝置可以說幾乎不用調(diào)試，從而可大大減輕運(yùn)行維護(hù)的工作量。
[0020]2、可靠性容易提高
[0021]自檢功能強(qiáng)，可用軟件方法檢測主要元件、部件工況以及功能軟件本身。計(jì)算機(jī)在程序的指揮下，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，因而它可實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動(dòng)作。另外，它有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。數(shù)字元件的特性不易受溫度變化、電源波動(dòng)、使用年限的影響。
[0022]3、可以方便的擴(kuò)充其他輔助功能
[0023]通過增加軟件的方法獲得保護(hù)之外的功能。應(yīng)用微型機(jī)后，可以在電力系統(tǒng)故障后提供多種信息。如打印故障前后電量波形一故障錄波、波形分析;打印故障報(bào)告:日期、時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作元件、時(shí)間先后、故障類型;隨時(shí)打印運(yùn)行中的保護(hù)定值;利用線路故障記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行測量(故障定位)；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與廠站監(jiān)控交換信息;遠(yuǎn)方改變定值。
[0024]4、靈活性大
[0025]由于微機(jī)保護(hù)的特性主要由軟件決定，不同原理的保護(hù)可以采用通用的硬件，只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能，從而靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。
[0026](四)說明書附圖:
[0027]圖1為本實(shí)用新型所涉一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0028]實(shí)施例:一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置(見圖1)它包括電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng);其中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入端采集來自電壓互感器和電流互感器的模擬量信號，其輸出端與CHJ主系統(tǒng)的輸入端連接;所述CPU主系統(tǒng)與開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)呈雙向連接;所述電源為裝置供電。
[0029]所述電源是提供整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源(見圖1)。
[0030]所述開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)(見圖1)是由觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元、跳合閘回路單元、信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元構(gòu)成;其中所述信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元分別與CPU主系統(tǒng)之間呈雙向連接;所述觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元的輸出端與(PU主系統(tǒng)的輸入端連接;所述跳合閘回路單元的輸入端接收來自CPU主系統(tǒng)的跳閘信號。
[0031]所述開關(guān)量的輸入/輸出回路中的觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元，跳合閘回路單元、信號回路單元都是由并行接口、光電耦合電路及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成，完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號報(bào)警以及外部接點(diǎn)輸入等工作;其連接為常規(guī)連接。
[0032]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用Microchip公司的MCP6044高精密運(yùn)放和高精密電壓、電流傳感器。
[0033]所述人機(jī)對話單元是由打印機(jī)、顯示器、鍵盤及控制面板開關(guān)構(gòu)成。
[0034]所述顯示器是320*240大屏幕IXD液晶顯示器。
[0035]所述CPU主系統(tǒng)是由微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、晶振、復(fù)位電路、定時(shí)器、并行接口和串行接口構(gòu)成，其連接為常規(guī)連接。
[0036]從功能上講，微機(jī)保護(hù)裝置包括四個(gè)部分:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出回路、電源回路等。開關(guān)量輸入/輸出回路包括外部觸點(diǎn)輸入回路，跳合閘回路，信號回路，人機(jī)對話回路，通信回路。
[0037]專利附圖是本裝置的保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬量輸入系統(tǒng)，采集由被保護(hù)設(shè)備的電流互感器和電壓互感器輸入的模擬信號，并將此信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，然后轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換的原理不同，微機(jī)保護(hù)的模擬量輸入回路有兩種方式，一種是基于A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一種是基于V/F轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0039]CPU主系統(tǒng)包括微處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、晶振、復(fù)位電路、定時(shí)器、并行接口和串行接口等。CPU執(zhí)行放在程序存儲器中的程序，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入到數(shù)據(jù)存儲器的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，完成繼電保護(hù)的測量、邏輯和控制功能。
[0040]開關(guān)量的輸入/輸出回路中的觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元，跳合閘回路單元、信號回路單元由并行接口、光電耦合電路及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成，完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號報(bào)警以及外部接點(diǎn)輸入等工作。
[0041]人機(jī)接口單元包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功能用于調(diào)試，定值調(diào)整，人對機(jī)器工作狀態(tài)的干預(yù)，打印顯示運(yùn)行情況及保護(hù)執(zhí)行結(jié)果，即完成人機(jī)對話功會(huì)K。
[0042]電源提供了整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源，以保證整個(gè)裝置的可靠供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置，其特征在于它包括電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng);其中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入端采集來自電壓互感器和電流互感器的模擬量信號，其輸出端與CHJ主系統(tǒng)的輸入端連接;所述CPU主系統(tǒng)與開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)呈雙向連接;所述電源為裝置供電;所述電源是提供整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源;所述開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)是由觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元、跳合閘回路單元、信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元構(gòu)成；其中所述信號回路單元、人機(jī)對話單元和通訊回路單元分別與CPU主系統(tǒng)之間呈雙向連接;所述觸點(diǎn)開關(guān)量輸入單元的輸出端與CI3U主系統(tǒng)的輸入端連接;所述跳合閘回路單元的輸入端接收來自CPU主系統(tǒng)的跳閘信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變電站系統(tǒng)保護(hù)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用Microchip公司的MCP6044高精密運(yùn)放和高精密電壓、電流傳感器。
【文檔編號】H02H7/22GK205489491SQ201620015741
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月4日
【發(fā)明人】王寶軍, 劉繼軍, 白松達(dá)
【申請人】天津航空凱通機(jī)電有限公司