专利名称：变电站间隔过程智能控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统自动化领域，尤其是一种变电站间隔过程智能控制器。
背景技术：
IEC61850标准是国际IEC TC57组织为变电站自动化系统制定的一个重要标准， 通过规范变电站自动化系统的通信网络和系统，目的是实现不同厂家智能装置的互操作性。IEC61850标准已经在国内外得到了成功应用，是变电站工程建设的一个重要标准。 IEC61850标准将全站设备分为过程层、间隔层和站控层三层，三层设备之间通过网络通信。 其中过程层设备是IEC61850标准的重要内容，是区别于传统变电站的一个重要标志，过程层设备将高压一次设备的电气信号就地转换为数字信号，并通过网络将数字信号传送给间隔层的保护、测控设备。IEC61850标准仅描述了过程层设备的基本功能结构，对于其具体功能和结构没有规定，因此过程层设备是IEC61850标准应用的一个核心研究内容。传统的过程层设备主要由合并单元和智能终端组成。合并单元将互感器的交流电流、电压信号采集并转换为数字信号，通过光纤点对点或光纤网络传送给间隔层的保护、测控设备；智能终端将开关、刀闸的开入开出硬接点信号并转换为数字信号，通过光纤网络与间隔层的保护、测控设备进行信息交互。传统的合并单元和智能终端分别为两个设备，造成全站系统较为复杂；功能较为简单，仅仅是电气信号与数字信号的转换功能；与间隔层保护、测控设备之间的连接通过光纤点对点或光纤网络，无法同时满足保护功能独立和信息共享的需求，难以适应变电站实际工程建设的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变电站间隔过程智能控制器， 解决了智能变电站中信息共享和保护独立运行存在的独立性与安全性矛盾问题。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种变电站间隔过程智能控制器，包括电源插件、交流信号插件、开入开出插件、 CPU插件和网络通信插件，电源插件的输入端接变电站内直流电源为各个插件提供电源， CPU插件分别与交流信号插件、开入开出插件及网络通信插件相连接，交流信号插件与电流、电压交流信号相连接，开入开出插件与开入开出硬接点信号相连接，网络通信插件通过保护功能网口和过程信息网口分别与保护设备和过程层相连接。而且，所述的交流信号插件通过电缆或光纤与电流、电压交流信号相连接，所述的开入开出插件通过电缆与开入开出硬接点信号相连接。而且，所述的网络通信插件通过保护功能网口并采用点对点方式与保护设备相连接，保护功能网口以IEC61850-9-2协议接收采样值信息，以IEC61850G00SE协议传输开入
开出信息。而且，所述的网络通信插件通过过程信息网口并以网络方式与过程层交换机连接，过程信息网口利用IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850G00SE协议传输开入开出数据，利用IEEE1588协议传输网络对时信号。而且，所述的保护功能网口连接的保护设备包括母线保护设备和线路保护设备。而且，所述的保护功能网口为多个。本发明的优点和积极效果是1、本变电站间隔过程智能控制器符合IEC61850标准，集成了合并单元和智能终端的功能，同时又增加了 IEEE1588网络对时、过程信息服务器功能，通过保护功能网口将保护功能独立实现，通过过程信息网口实现了所有过程信息(保护功能信息)的共享和保护功能网口的备用。2、本变电站间隔过程智能控制器具有同时将交流电气信号、开入开出电气信号与数字信号转换的功能，简化了设备和全站系统。3、本变电站间隔过程智能控制器通过保护功能网口点对点连接和过程信息网口网络连接，将保护功能独立实现，不依赖于过程层网络，保证了保护功能实现的可靠性和安全性；同时又通过过程信息网口将保护功能网口发送的信息映射到过程层网络上，实现了保护功能信息的监视和共享。4、本变电站间隔过程智能控制器的过程信息网口正常时不参与保护功能实现，当保护功能网口失效时，过程信息网口作为保护功能网口的备用实现保护功能。5、本变电站间隔过程智能控制器具有过程信息服务器功能，使得保护设备间的信息交互不依赖于过程层网络，提高了保护功能实现的可靠性；当增加新的保护设备时，不需要对保护设备和间隔过程智能控制器均重新进行配置，仅需要对间隔过程智能控制器进行配置，简化了操作。
图1是本发明的电路框图；图2是网络通信插件的接口图；图3是本发明的应用连接示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述一种变电站间隔过程智能控制器，如图1至图3所示，包括电源插件、交流信号插件、开入开出插件、CPU插件和网络通信插件。电源插件的输入端接变电站内直流电源为各个插件提供电源，CPU插件分别与交流信号插件、开入开出插件及网络通信插件相连接。 交流信号插件通过电缆或光纤与电流、电压交流信号相连接用于采集本间隔一次设备的电流、电压交流信号；开入开出插件通过电缆与开入开出硬接点信号相连接用于采集开入硬接点信号并发出开出硬接点信号；交流信号插件和开入开出插件对采集到的交流电气信号和开入电气信号，转换为数字信号并传至CPU插件，CPU插件进行分析处理并按照IEC61850 标准协议通过网络通信插件发送给间隔层保护、测控等设备，同时，CPU插件还通过网络通信插件接收间隔层保护、测控等发送的命令，分析处理后转换为电气信号通过开入开出插件输出开出硬接点信号。网络通信插件上的网口分为保护功能网口和过程信息网口，如图 2所示，保护功能网口仅传输保护功能信息，过程信息网口传输所有过程信息(包括保护功
4能信息)，保护功能网口配置多个以与多个保护设备配合，过程信息网口配置一个。网络通信插件包括保护功能网口和过程信息网口。保护功能网口与保护设备进行点对点光纤连接，将采样值、开关刀闸位置、启动闭锁等信号发送给保护设备(包括线路保护设备和母线保护设备)，并从保护设备接收跳闸、合闸等命令。采样值传输采用 IEC61850-9-2协议，开关刀闸位置、启动闭锁、跳闸、合闸命令传输采用IEC61850 GOOSE 协议，通信报文均带有IEEE1588精确时标。保护功能网口通过映射技术将对外发送的信息映射到过程信息网口中，并传输到过程层网络上，以实现保护功能信息的共享和监视。保护功能网口以IEC61850-9-2协议向外发送采样值数据，发送频率为4000Hz，发送间隔离散度为10us。过程信息网口连接到过程层交换机与测控、录波、网络监视仪等设备上进行信息交互，传输所有的过程层信息(包括保护功能网口对外发送的信息)，过程层信息有采样值、 开入开出值、网络对时信号。过程信息网口的传输协议为IEC61850-9-2、IEC61850 GOOSE、 IEEE1588。IEC61850-9-2传输采样值数据，IEC61850 GOOSE传输开入开出数据，IEEE1588 传输网络对时信号。间隔过程智能控制器从过程层网络交换机上接收IEEE1588网络对时信号，校准间隔过程智能控制器的内部时钟。过程信息网口正常时不接收保护功能信息 (跳合闸)，当保护功能网口失效时，过程信息网口再接收保护功能信息(跳合闸)实现保护功能，作为保护功能网口的备用。间隔过程智能控制器具备过程信息服务器功能，接收某保护设备发送的信号，对该信号进行分析处理后将相应的信号发送给另一保护设备，以实现保护设备间的信息交互。以线路保护跳闸启动母线失灵保护为例间隔过程智能控制器通过保护功能网口接收保护设备发送的跳间命令，对该跳间报文进行分析处理，然后通过另一保护功能网口向母线保护设备发送启动失灵的命令，实现了线路保护跳闸启动母线保护失灵的功能。间隔过程智能控制器还具备电压切换的功能，间隔过程智能控制器采集双组母线的电压，同时采集本间隔的刀闸位置信号，判断本间隔线路挂在哪一条母线上并选择相应的电压实现电压切换。需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种变电站间隔过程智能控制器，其特征在于包括电源插件、交流信号插件、开入开出插件、CPU插件和网络通信插件，电源插件的输入端接变电站内直流电源为各个插件提供电源，CPU插件分别与交流信号插件、开入开出插件及网络通信插件相连接，交流信号插件与电流、电压交流信号相连接，开入开出插件与开入开出硬接点信号相连接，网络通信插件通过保护功能网口和过程信息网口分别与保护设备和过程层相连接。
2.根据权利要求1所述的变电站间隔过程智能控制器，其特征在于所述的交流信号插件通过电缆或光纤与电流、电压交流信号相连接，所述的开入开出插件通过电缆与开入开出硬接点信号相连接。
3.根据权利要求1所述的变电站间隔过程智能控制器，其特征在于所述的网络通信插件通过保护功能网口并采用点对点方式与保护设备相连接，保护功能网口以 IEC61850-9-2协议接收采样值信息，以IEC61850 GOOSE协议传输开入开出信息。
4.根据权利要求1所述的变电站间隔过程智能控制器，其特征在于所述的网络通信插件通过过程信息网口并以网络方式与过程层交换机连接，过程信息网口利用 IEC61850-9-2协议传输采样值数据，利用IEC61850 GOOSE协议传输开入开出数据，利用 IEEE1588协议传输网络对时信号。
5.根据权利要求1或3所述的变电站间隔过程智能控制器，其特征在于所述的保护功能网口连接的保护设备包括母线保护设备和线路保护设备。
6.根据权利要求1至4任一项所述的变电站间隔过程智能控制器，其特征在于所述的保护功能网口为多个。
全文摘要
本发明涉及一种变电站间隔过程智能控制器，其技术特点是包括电源插件、交流信号插件、开入开出插件、CPU插件和网络通信插件，电源插件的输入端接变电站内直流电源为各个插件提供电源，CPU插件分别与交流信号插件、开入开出插件及网络通信插件相连接，交流信号插件与电流、电压交流信号相连接，开入开出插件与开入开出硬接点信号相连接，网络通信插件通过保护功能网口和过程信息网口分别与保护设备和过程层相连接。本发明集成了合并单元和智能终端的功能，增加了IEEE1588网络对时、过程信息服务器功能，通过保护功能网口将保护功能独立实现，通过过程信息网口实现了所有过程信息的共享和保护功能网口的备用。
文档编号H02J13/00GK102280936SQ20111020171
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者刘涛, 宋国旺, 张磐, 徐科, 时燕新, 梁伟, 黄毅 申请人:天津市电力公司