配电网系统线路保护装置的制作方法

本实用新型涉及继电保护设备领域，特别是涉及一种配电网系统线路保护装置。

背景技术：

经小电阻接地配电网接地故障通常采用零序电流保护，虽然在实际运行中对于金属性接地故障具有较好的响应能力，然而在存在过渡电阻情况下，则灵敏性较差，并且对于高阻接地的情况也难以可靠识别的缺陷。为了解决解决高阻接地问题，目前做法为在原有零序电流保护的基础上，引入零序电压等电气量构成自适应零序电流保护。

然而，目前国内配电网线路保护装置存在着采样精度和采样频率较低的问题，无法完全满足线路保护要求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统配电网系统线路保护装置采样精度低的问题，提供一种新型的配电网系统线路保护装置。

本实用新型采用以下技术方案：

一种配电网系统线路保护装置，包括主控模块，以及与所述主控模块连接的A/D采样模块、开入/开出模块、人机交互模块以及以太网模块，还包括通过开入/开出模块与主控模块连接的跳合闸模块；

其中，所述A/D采样模块具有多路采样通道；

所述主控模块设置有第一控制接口和第二控制接口，所述主控模块通过第一控制接口连接所述人机交互模块，通过第二控制接口连接所述以太网模块。

作为一优选方式，主控模块设置有共享内存区的ARM核心和DSP核心，所述ARM核心与DSP核心通过并行接口通信连接。

作为一优选方式，所述A/D采样模块包括至少两个微型互感器、至少两路模拟量低通滤波和若干多路A/D转换芯片；

所述微型互感器分别通过对应的模拟量低通滤波连接至多路A/D转换芯片的某一路信号输入端。

作为一优选方式，所述A/D采样模块包括16个微型互感器、16路模拟量低通滤波和2片8路A/D转换芯片；

所述微型互感器包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器的总量为16个。

作为一优选方式，所述开入/开出模块包括：复杂可编程逻辑器件、第一光耦隔离、第二光耦隔离以及继电器；

所述复杂可编程逻辑器件的输入端分别通过第一光耦隔离、第二光耦隔离、继电器连接所述主控模块。

作为一优选方式，所述第一光耦隔离为两级光耦隔离，所述第二光耦隔离为单级光耦隔离。

作为一优选方式，所述跳合闸模块包括手动跳合闸继电器和遥控跳合闸继电器。

作为一优选方式，所述人机交互模块包括显示屏幕以及键盘；

所述第一控制接口包括SPI接口以及I2C接口，所述主控模块通过SPI接口连接显示屏幕，通过I2C接口连接键盘。

作为一优选方式，所述以太网模块包括遵循IEEE 802.3-2002规范且支持IEC 61850标准的百兆以太网控制器和以太网口；

所述第二控制接口为MII接口；

所述以太网口包括电以太网口和光以太网口。

作为一优选方式，还包括JTAG模块和电源模块；

所述主控模块还设置有与所述ARM核心以及DSP核心连接的第三控制接口，所述主控模块通过第三控制接口连接所述JTAG模块；

所述主控模块还与所述电源模块连接。

上述配电网系统线路保护装置，可通过高性能A/D转换采集各种电气量，提高了数据采集精度和采集效率；并且基于以太网模块，便于实现与保护信息子站、控制中心的信息交互。

附图说明

图1为一实施例的配电网系统线路保护装置示意图；

图2为一实施例的配电网系统线路保护装置中主控模块10的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为一实施例的配电网系统线路保护装置示意图，如图1所示，本实施例的配电网系统线路保护装置主要包括主控模块10，以及与所述主控模块10连接的A/D采样模块20、开入/开出模块30、人机交互模块50以及以太网模块60，还包括通过所述开入/开出模块30连接所述主控模块10的跳合闸模块40。其中，所述A/D采样模块20具有多路采样通道；所述主控模块10设置有共享内存区的一个ARM核心和一个DSP核心，还设置有第一控制接口、第二控制接口，所述ARM核心分别连接所述第一控制接口和第二控制接口，所述ARM核心与DSP核心通过并行接口通信连接；所述主控模块10通过第一控制接口连接所述人机交互模块50，通过第二控制接口连接所述以太网模块60。

作为一优选实施方式，所述以太网模块60包括遵循IEEE 802.3-2002规范且支持IEC 61850标准的以太网控制器，还包括与所述以太网控制器连接的以太网口。所述以太网控制器内含媒体访问控制器单元和网络物理层单元，支持IEEE 1588高精度时间同步。所述以太网口配置有电以太网口和光以太网口，通信接口丰富，适用范围广，功能强大。所述以太网模块60支持IEC 61850的变电站层MMS(Manufacturing Message Specification)通信；还可收发IEC 61850变电站层总线上的MMS报文，实现与保护信息子站、控制中心的信息交互。

作为一优选实施方式，所述主控模块10内置的第二控制接口为MII(Medium Independent Interface)接口，所述主控模块10通过MII接口与所述以太网模块60连接，用于实现兼容不同类型的以太网模块60。

优选的，所述以太网模块60使用百兆网络控制芯片KSZ8995为核心，配置有两个电以太网口和两个光以太网口。对应的以太网模块60支持IEC 61850的变电站层MMS通信，可通过该以太网模块60收发IEC 61850变电站层总线上的MMS报文，实现与保护信息子站、控制中心的信息交互。

基于上述配电网系统线路保护装置，可通过高性能A/D转换模块采集各种电气量，提高了数据采集精度和采集效率；并且基于以太网模块，便于实现与保护信息子站、控制中心的信息交互。

作为一优选实施方式，所述的配电网系统线路保护装置还包括JTAG(Joint Test Action Group)模块70和电源模块80。所述主控模块10还设置有与所述ARM核心以及DSP核心连接的第三控制接口，所述主控模块10通过第三控制接口连接所述JTAG模块70；所述主控模块10还与所述电源模块80连接。通过电源模块80为配电网系统线路保护装置中的其他模块提供电能。

优选的，所述第三控制接口为标准的14针JTAG接口，通过所述JTAG模块70实现对装置的调试与配置。所述电源模块80为小型化开关电源模块80，便于集成，其输入为110V/220V的交流电或直流电，经内部整流逆变后得不同电平直流电压输出，所述电源模块输入交流电压幅值范围为85～256V，所述电源模块输出直流电压包括但不限于5V、7.5V以及24V。

如图2所示，优选的，所述主控模块10采用德州仪器生产的F28M36P63C2双核处理器芯片，包括一个主频为150MHz的DSP核心和100MHz的ARM核心，所述DSP核心与所述ARM核心通过HPI(HOST PORT INTERFACE)接口通信连接。所述DSP核心负责进行数据采集、数据预处理以及保护判别等工作；所述ARM核心负责包括显示、按键在内的人机交互控制，以及网络通信处理。所述DSP核心和所述ARM处理器之间通过共享内存(ShareRAM)进行数据交换。由此，不同实时性要求以及重要程度的任务分由不同核心处理，有利于增强装置的可靠性、稳定性以及鲁棒性。

作为一优选实施方式，所述A/D采样模块20包括至少两个微型互感器、至少两路模拟量低通滤波和若干多路A/D转换芯片；所述微型互感器的数量与所述模拟量低通滤波的数量相同，所述若干多路A/D转换芯片的总路数与所述微型互感器的数量相同；所述微型互感器分别通过对应的模拟量低通滤波连接至多路A/D转换芯片的某一路信号输入端。

优选的，所述A/D采样模块20通过系统总线连接主控模块10。所述A/D采样模块20包括16个微型互感器、16路模拟量低通滤波和2片8路A/D转换芯片；所述微型互感器包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器的总量为16个。例如：以高精度A/D采样芯片AD7606为核心，包括微型互感器、模拟量低通滤波以及A/D转换电路。微型互感器部分优选采用电流20A/7.07V的电流互感器和120V/7.07V的电压互感器。模拟量低通滤波部分优选采用二阶RC低通滤波器，其截止频率为1kHz。A/D转换部分优选采用AD7606芯片，有16位精度，最大200kHz的采样频率，所述A/D采样模块20与主控模块10经总线连接，对应的配电网系统线路保护装置最多可安装16路A/D采样通道，相比于传统装置，其采用效率高。

作为一优选实施方式，所述开入/开出模块30通过系统总线连接主控模块10。所述开入/开出模块30包括：复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)、第一光耦隔离、第二光耦隔离以及继电器；所述复杂可编程逻辑器件的输入端分别通过第一光耦隔离、第二光耦隔离、继电器连接所述主控模块10。优选的，所述第一光耦隔离为两级光耦隔离，所述第二光耦隔离为单级光耦隔离。例如：所述开入/开出模块30由DSP核心的总线接口经CPLD芯片扩展组成，其中12路开入量通过两级光耦隔离输入，支持110V/220V开入量输入；其中4路开入量通过单级光耦隔离输入，支持24V开入量输入；其中6路开出量通过继电器输出，接点最大容量为，250V/5A。

作为一优选实施方式，所述跳合闸模块40包括手动跳合闸继电器和遥控跳合闸继电器，所述跳合闸模块经开入/开出模块与主控模块相连。此外，所述跳合闸模块40具有自保持的跳闸和合闸回路，最大可承受6A的跳合闸电流；具有位置信号，事故音响，控制回路断线信号输出的功能。

作为一优选实施方式，所述人机交互模块50包括显示屏幕以及键盘；所述显示屏幕用于输出故障信息或者故障检测的用户操作界面，所述键盘用于用户输入操作指令或者检测用参数。对应的，所述主控模块10内置的第一控制接口包括SPI(Serial Peripheral Interface)接口以及I2C(Inter-Integrated Circuit，两线式串行总线)接口，所述主控模块10通过SPI接口连接显示屏幕，通过I2C接口连接键盘。

优选的，所述显示屏幕为内置驱动芯片的彩色TFT(Thin-Film Transistor)屏幕；所述显示屏幕内置驱动芯片，所述显示屏幕内置背光调节模块。例如：采用4.3英寸彩色TFT屏幕，其分辨率为480*272，所述TFT屏幕内置的控制器经SPI接口与ARM核心相连，所述显示模块使用TPS61080芯片控制TFT屏幕背光。

优选的，所述键盘为矩阵键盘，通过矩阵键盘专用键盘芯片进行按键扫描。例如：使用键盘芯片TCA8418对4*5矩阵键盘进行扫描，并通过I2C接口与主控模块10的ARM核心(AM1707芯片)进行通信。

上述实施例的配电网系统线路保护装置，可通过高性能A/D转换采集各种电气量，提高了数据采集精度和采集效率；并且基于以太网模块，便于实现与保护信息子站、控制中心的信息交互；以及通过其强大的计算能力实现不同故障情况下的自适应判别。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。