一种数字式线路保护测控装置的制作方法

本实用新型属于线路保护技术领域，具体涉及一种数字式线路保护测控装置。

背景技术：

在供电系统出现供电事故时,保护装置能安全、可靠、快速地切除故障点,同时保证正常运行的供电设备不误动,对实现工业安全生产意义重大。传统的保护经历了机电型、晶体管型、集成电路型以及单片机型几个阶段,因受装置本身系统资源的限制,装置整体性能不高,如保护装置的精度低、整定值调整级差大、抗干扰能力差、保护功能不全面、实时处理性能弱,不能满足高压供电系统发展的需要。

目前，由于电力系统的飞速发展而对继电保护不断提出新的要求，因此市场上面出现了各种类型的数字化线路保护测控装置，以16位多CPU为基础的微机继电保护在运算速度、计算精度、网络通讯等方面已经难以满足现代电力系统的要求，并且目前国内大部分保护装置存在型号复杂、设备备件困难等局面，对于线路保护领域都不太适用，或者说是可操作性能不佳，因此，现有的数字化线路保护测控装置不能很好的为人们所利用，限制了市场，实用性不佳，存在着不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种数字式线路保护测控装置，整体结构简单，运行计算精度和可靠性高，功能齐全，支持电力系统线路所需的保护、监视和控制。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种数字式线路保护测控装置，包括CPU插件和与所述CPU插件连接的交流回路、出口回路、电源插件和人机交互板，所述CPU插件、所述出口回路和所述电源插件相互连接，所述CPU插件上设有DSP芯片和分别与所述DSP芯片连接的A/D转换器、存储器、开入回路、开出回路和通信口，所述A/D转换器连接所述交流回路，所述开出回路连接所述出口回路，所述通信口为监控和数据采集通信口，支持MODBUS/TCPIP和RS485通信规约，所述电源插件上设有开入转换回路，所述开入转换回路连接所述开入回路。

优选的，所述交流回路包括电压互感器采样回路、电流互感器采样回路，所述电压互感器采样回路和电流互感器采样回路分别和所述A/D转换器连接，将二次交流信号隔离变换为小电流或小电压信号，经调整后输入到A/D转换器，所述电压互感器和母线电压互感器连接，测量母线状态。

优选的，所述存储器包括分别与所述DSP芯片相互连接的ROM、RAM、NVRAM和EEPROM，大容量的存储器设置，具备故障录波功能并且为避免因系统扰动使保护频繁启动，导致存储不需要的数据。

优选的，所述人机交互板上设有与所述CPU插件相互连接的指示灯、液晶屏、键盘和维护口，所述维护口为USB接口，通过该USB接口外插U盘可升级装置程序，并可通过该接口导出动作录波信息，通过所述指示灯和所述液晶屏实时显示开关的各种运行参数、及时反映故障信号,接收包括来自所述键盘的输入,控制所述液晶屏的界面显示。

优选的，所述监控和数据采集通信口设在所述人机交互板上，可与监测分站以及调度主站一起构成供电综合自动化系统,能够及时地把供电系统电气设备的电气参数、运行参数、电量信息、设备工况以及故障信息、故障录波数据发送到调度中心,同时也能够接收调度主站发出的遥控、定值设定和信号复归等命令,实现远程操作。

本实用新型的有益效果是：装置操作回路配置灵活，可以适应各种操作机构；系统数字化设计，保护功能配置齐全、动作快速、性能可靠；良好的人机界面显示，可以使用U盘升级程序和读取装置信息，提供了便捷的软件维护与信息获取平台；支持串口modbus通信规约；实现modbus以太网通信，通过此协议，控制器相互之间通过网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信；多种存储方式，保证装置的高可靠性和保护、监视和控制执行速度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型面板示意图；

图3是本实用新型背板示意图；

图中标记为：1.机体；2.液晶屏；3.指示灯；4.键盘；5.通信口；6.USB接口；7.出口插件；8.CPU插件；9.电源插件；10.交流插件；11.以太网口。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种数字式线路保护测控装置，包括CPU插件8和与CPU插件8连接的交流回路、出口回路、电源插件9和人机交互板，CPU插件8、出口回路和电源插9件相互连接，CPU插件8上设有DSP芯片和分别与DSP芯片连接的A/D转换器、存储器、开入回路、开出回路和通信口，A/D转换器连接交流回路，交流回路包括电压互感器采样回路、电流互感器采样回路，电压互感器采样回路和电流互感器采样回路分别和A/D转换器连接，将二次交流信号隔离变换为小电流或小电压信号，经调整后输入到A/D转换器，电压互感器和母线电压互感器连接，测量母线状态。开出回路连接出口回路，通信口5为监控和数据采集通信口，支持MODBUS/TCPIP和RS485通信规约，电源插件9上设有开入转换回路，开入转换回路连接开入回路。监控和数据采集通信口设在人机交互板上，可与监测分站以及调度主站一起构成供电综合自动化系统,能够及时地把供电系统电气设备的电气参数、运行参数、电量信息、设备工况以及故障信息、故障录波数据发送到调度中心,同时也能够接收调度主站发出的遥控、定值设定和信号复归等命令,实现远程操作。

如图1所示，存储器包括分别与DSP芯片相互连接的ROM、RAM、NVRAM和EEPROM，大容量的存储器设置，具备故障录波功能并且为避免因系统扰动使保护频繁启动，导致存储不需要的数据，本装置录波数据仅当保护动作后，才存入NVRAM和EEPROM中，否则，本次数据只保存在RAM中，可被上位机读取。

如图1-如3所示，CPU插件8以TMS320VC33DSP芯片为核心构成,主要完成数据采集计算、故障判别、跳闸出口等功能以及与变电站综合自动化系统的数据通信。DSP芯片采用以ARM7内核为核心的微处理器,主要完成人机交互所需的液晶显示和键盘管理。为了提高装置运行的可靠性,装置采用插件组合式结构,各插件通过母板上的总线实现互连,有效增强了系统的抗干扰性能。人机交互板上设有与CPU插件8相互连接的指示灯3、液晶屏2、键盘4和维护口，维护口为USB接口6，通过该USB接口6外插U盘可升级装置程序，并可通过该接口导出动作录波信息，通过指示灯3和液晶屏2实时显示开关的各种运行参数、及时反映故障信号,接收包括来自键盘4的输入,控制液晶屏的界面显示。

如图1所示，交流回路共有9路模拟量输入,其中有3路保护电流输入量(保护Ia、Ic、3I0),2路测量电流输入量(测量Ia、Ic、),4路电压测量输入量(Ua、Ub、Uc、3U0)。9路模拟输入信号首先经一阶RC滤波器及量程转换,再经多路模拟开关输入到A/D转换器ADS7852上。经A/D转换后,输出编码以二进制偏移码形式给出。ADS7852A/D转换芯片具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点。该装置的采样回路无可调整元件,也不需要在现场作调整,可靠性高。遥信输入共有10路开关量输入,采集当前的开关状态、模拟键盘的输入以及手动操作的输入等。10路开关量输入信号经过TLP121光电隔离,再经74ALS244数据缓冲器,输入到CPU上,当输入信号为高电平时读到的数据为“1”,反之,当输入信号为低电平时读到的数据为“0”。出口回路共有6路开关量输出出口,开关量出信号经数据缓冲器和TLP121开出光隔,再经功率放大电路驱动出口继电器。继电器回路包括分励脱扣、过流脱扣、失压脱扣的保护动作出口,用于合闸的合闸控制出口以及信号出口等。

如图2-图3所示，数字式线路保护测控装置外设机体可以通过内部通信保护装置的工作情况及装置本身的状态,并通过指示灯3和人机界面实时显示开关的各种运行参数、及时反映故障信号,接收包括来自键盘4的输入,控制液晶屏2的界面显示。插件MMI模件是基于ARM CPU开发的人机界面,它可以提供128×64的宽温液晶(液晶的背光可控),支持8个LED显示灯,具有高达256KB的数据及程序内存，可以实时地显示测量量和计算量。同时还配置了丰富的灯光指示信息使本装置的运行信息更为直观。

如图1-图3所示，该装置在大中型供电系统现场使用,运行稳定,通过操作界面友好,可通过装置上的键盘4浏览信息,在不停电的情况下就可以实现对开关的各种操作、定值整定以及故障报告的查询。该装置设有2个通信接口提供了MODBUS/TCPIP和RS485两种通信方式,是保护装置与外界之间的信息桥梁,接收现场运行人员或远程控制终端发出的控制命令,以执行对保护装置的操作、调试以及数据信息获取、定值的查询和修改等，可与监测分站以及调度主站一起构成供电综合自动化系统,能够及时地把供电系统电气设备的电气参数、运行参数、电量信息、设备工况以及故障信息、故障录波数据发送到调度中心,同时也能够接收调度主站发出的遥控、定值设定和信号复归等命令,实现远程操作。该装置的开发及应用,对于提高供电系统的可靠性和运行经济性,有着重要的意义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。