本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种双回路采集跳闸接口装置。
背景技术：
为了进一步提高直流输电系统运行的可靠性，总部生技部深入分析了2003年以来137次直流强迫运行故障和3878项隐患排查成果，并逐一分析提炼，形成了《国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施》(以下简称反措)。根据反措要求，对于非电量跳闸元件和电量跳闸元件通过工程设计提高保护跳闸的可靠性。在直流输电系统工作过程中，不可避免的出现误动作的情况，将严重影响系统的稳定运行。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种双回路采集跳闸接口装置，用以解决现有技术中的接口装置出现误动状况的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种双回路采集跳闸接口装置，包括冗余设置的两条采集跳闸回路，分别为第一采集跳闸回路和第二采集跳闸回路；
所述第一采集跳闸回路包括第一开入模块，以及与第一开入模块连接的第一接口处理模块，第一接口处理模块还连接有第一处理模块和用于输出对断路器进行分合控制信号的第一出口模块，第一处理模块还与第一goose输入接口模块相连；所述第一开入模块包括至少两个用于接入装置外部异常信号的接口单元，第一接口处理模块还控制连接第一开入模块对应的接口单元；
所述第二采集跳闸回路包括第二开入模块，以及与第二开入模块连接的第二接口处理模块，第二接口处理模块还连接有第二处理模块和用于输出对断路器进行分合控制信号的第二出口模块，第二处理模块还与第二goose输入接口模块相连；所述第二开入模块包括至少两个用于接入装置外部异常信号的接口单元，第二接口处理模块还控制连接第二开入模块对应的接口单元；
还包括与第一处理模块和第二处理模块相连的用于顺序输出goose信号的goose输出接口模块，以及与第一处理模块和第二处理模块相连的光纤接口模块。
本发明的有益效果：
本发明的双回路采集跳闸接口装置，该装置将多路相同数据源进行接入，并进行逻辑判别，增强可靠性的基础上再次提升，将装置的数据源和保护跳闸设计成双回路，独立采集独立跳闸，不会因为单一器件或者单一回路的损坏而造成工程的误动；增强了系统的可靠性，保证了系统正常运行。该装置适用于各种类型、各种电压等级的长距离直流输电工程和背靠背直流工程换流站，完成非电量采集装置和电量保护的信号可靠逻辑判断，进而完成换流站换流变压器、平波电抗器等设备的本体非电量保护和电气量保护的跳闸出口或告警信号上送。
进一步的，所述第一处理模块和第二处理模块通过光纤板卡与goose输出接口模块相连。
进一步的，所述第一处理模块和第二处理模块通过第三处理模块与以太网接口模块相连，所述第三处理模块用于将第一处理模块传递的数据和第二处理模块传递的数据进行整合，并将整合后的数据通过以太网接口模块进行上送。
该装置通过第三处理模块完成对该装置的管理，不参与两条跳闸回路的跳闸机制，同时，能够将两条跳闸回路信息进行有效合成，使双回路成为装置的一个有机体，功能划分合理得当，从装置功能合理匹配上给特高压直流系统提供可靠保障。
进一步的，所述第一处理模块和第二处理模块通过背板模块与光纤板卡相连。
该装置内部嵌入可靠的光纤板卡，将两条跳闸回路的有效数据利用高带宽稳定上送，给后端提供可靠稳定的数据源，为后端直流控制系统提供可靠的数据保障。
进一步的，所述第一处理模块和第二处理模块通过背板模块与第三处理模块相连。
进一步的，所述第三处理模块还包括用于接收电b码信号的接口。
进一步的，该装置还包括用于将光b码转换成电b码的转换模块，该转换模块与所述第三处理模块相连。
进一步的，该装置还包括并联设置的两个电源模块。
附图说明
图1是换流变非电量和电量工程典型配置示意图；
图2是本发明的双回路采集跳闸接口装置跳闸节点工程接线示意图；
图3是本发明的双回路采集跳闸接口装置硬件架构示意图；
图4是第一开入模块的结构示意图；
图5是接口cpu1、第一开入模块连接示意图；
图6是第一出口模块的结构示意图；
图7是cpu1的结构示意图；
图8是本发明的双回路采集跳闸接口装置建模示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的双回路采集跳闸接口装置具备接入多路同种类型的采集单元，包括电量采集单元和非电量采集单元。在图1中，该装置接入了三个非电量采集单元，分别为非电量采集单元a、非电量采集单元b和非电量采集单元c；接入了三个电量保护，分别为电量保护a、电量保护b和电量保护c。这六个采集单元均分为两路接入本发明的装置，该装置对同类装置的两种信号进行逻辑处理后，通过硬节点出口模块对断路器进行分合闸控制；通过iec61850mms形式上送后台，保证后台能够实时监控该装置的运行状态；同时，还可通过千兆光纤以太网以iec61850goose的形式上送后端的直流控制系统，以对换流阀进行控制。
其中，该装置进行跳闸节点工程接线图如图2所示，该装置具备独立的两条跳闸回路，出口通过工程节点串联的方式来控制断路器的分合闸，通过双回路同时动作保证断路器的可靠动作。
为了实现该装置，需要从硬件架构和软件建模两方面来实现。下面结合图3～7，对该装置做详细的介绍与说明。
图3为该装置的硬件架构示意图。
该装置包括两条冗余设置的、独立的采集跳闸回路，分别为第一采集跳闸回路和第二采集跳闸回路。这两条回路采集前端设备的异常信号，开入双回路采集互不影响，同时装置本身的检修压板、光耦失电等信号均是双回路采集，以保证装置信号采集的可靠性；并将相同来源的开入信号通过不同的开入模块，分别以总线的形式通过各自的接口模块将数据打包上送。而且，这两条跳闸回路的功能一致，但这两条跳闸回路进行各自的出口启动和跳闸控制，相互独立，互不影响。
第一采集跳闸回路包括第一开入模块，第一开入模块通过总线连接第一接口处理模块(接口cpu1)，第一接口处理模块通过总线或其他协议与第一处理模块(cpu1)进行数据交互，第一接口处理模块(接口cpu1)通过第一出口模块来驱动相应的接口进行跳闸；cpu1还与第一goose开入接口模块(在图3中第一goose开入接口模块并未画出)相连，用于接入goose开入信号，在图3中为与cpu1对应的光口1、光口2、光口3、光口4、光口5和光口6。
第二采集跳闸回路包括第二开入模块，第二开入模块通过总线连接第二接口处理模块(接口cpu2)，第二接口处理模块通过总线或其他协议与第二处理模块(cpu2)进行数据交互，第二接口处理模块(接口cpu2)通过第二出口模块来驱动相应的接口进行跳闸；cpu2还与第二goose开入接口模块(在图3中第二goose开入接口模块并未画出)相连，用于接入goose开入信号，在图3中为与cpu2对应的光口1、光口2、光口3、光口4、光口5和光口6。协议中将出口启动和跳闸出口报文进行数据隔离，同时进行多重数据校验，在保证通讯数据的可靠性外，同时通过不通的接口达到双回路数据源的独立性。
其中，第一开入模块和第二开入模块的内部结构相同。现以第一开入模块为例来对其进行说明。如图4所示，第一开入模块包括多个接口单元(图4中未画出)，用于接入多组信号，第一处理模块(接口cpu1)通过对应的片选模块控制连接对应的接口单元。接口cpu1、第一开入模块连接示意图如图5所示，第一出口模块的结构示意图如图6所示，cpu1的结构示意图如图7所示。具体第二开入模块与接口cpu2的连接可参考第一开入模块与接口cpu1的连接。
在这里，开出为硬节点出口，采用通用继电器的节点的断开或者闭合来进行控制，保证节点可靠动作，给工程跳闸节点串提供前提条件。
通过这两条回路接入相同的数据源，通过硬件双回路物理分开，保证数据源互不影响，避免单一回路数据源异常时后端数据处理不可靠的情况出现。
为了实现后台能够监控该装置的运行状态，在上述装置的基础上增加了第三处理模块cpu3。
cpu1和cpu2通过内部以太网协议将各自的数据通过背板模块传递给cpu3，cpu3在接收到cpu1和cpu2的数据后进行合成。而且，cpu3具备三个百兆以太网口，通过这三个以太网口，并经过该装置的以太网接口模块(图3中未画出以太网接口模块)以iec61850mms方式将其上送至后台，保证后台能够实时监控该装置的实时的运行状态。cpu1、cpu2与cpu3之间的数据传递不影响跳闸控制。
而且，cpu3还同时接入光、电b码对时。光b码依靠硬件转换模块接入，将光b码信号转换成电b码信号，根据对时源的质量可以自动切换装置的对时源，不影响装置的内部时间时标记录，但同一工程一般只有一种对时方式。
为了实现通过后端的直流控制系统对换流阀的控制，现又在上述装置的基础上又增了一个光纤板卡，用以将百兆光纤转化为千兆光纤。千兆光纤以太网具备带宽大、数据传输可靠的特点，该装置通过内嵌光纤板卡，来完成数据的复制和汇集输出的功能。cpu1、cpu2分别通过对应的接口接入goose开入信号，并将该goose开入信号通过百兆以太网传递给光纤板卡，并通过该装置的goose输出接口模块(图8中未画出goose输出接口模块)以进行输出。该光纤板卡具备两个千兆光纤口。
光纤板卡将cpu1和cpu2分别产生的iec61850goose信号通过内部复制，保证千兆输出任意一路均包含双回路的goose信息按照先进先出的规则进行顺序输出，并通过后端的直流控制系统进行逻辑判别以对换流阀进行控制。
该装置对外跳闸节点进行工程串接，上送给阀控系统的信号双回路信号，保证装置的可靠动作和闭锁信号的可靠上送，避免单回路故障出现误动的现象。
同时，该装置还具备失电告警节点的并联的双电源，电源内部具备保护电路，避免电源电流回灌相互影响，而且，任一电源输出功率均能满足装置的功耗要求，即任一单一电源掉电、上电、损坏时均不影响该装置的正常运行，不会造成装置内部电源的波动。通过该冗余电源的设计，给该装置提供了可靠的供电保障。
下面对该装置整个的工作过程做一说明。
装置外部异常信号(检修、复位、设备异常等信号)通过反馈开入(dc200v/110v)的形式接入装置，该装置采用两条独立的跳闸回路进行断路器的开合闸控制。
就cpu1而言，装置的cpu1对接入的相同来源的信号源进行筛选和逻辑处理。其中，信号源包括通过总线获取的硬开入信号和通过百兆以太网获取的goose开入信号。
在进行应用逻辑处理后，将逻辑结果和cpu1的运行状态通过以太网进行输出。该输出包括三路输出，一路通过cpu1和对应的接口模块进行总线通信以来驱动对应的接口进行跳闸；一路通过内部以太网协议和cpu3进行数据传递，以实现cpu3对cpu1的数据管理，针对不同的状态进行不同的逻辑响应，同时还接收cpu3分发的对时信号；另一路通过百兆以太网将goose信号传递给光纤板卡，以实现后端的直流控制系统对换流阀进行控制。
就cpu2而言，与cpu1的功能一致，现不再赘述。
在硬件架构的基础上对其进行软件建模设计，其示意图如图8所示。
cpu1和cpu2分别独立建模。cpu1模型和cpu2模型均支持goose开入和goose开出，cpu1和cpu2通过访问点和逻辑设备进行区分。
cpu3进行站控层建模，完成cpu1和cpu2装置运行状态的逻辑合成，通过内部以太网协议将cpu1模型和cpu2模型整合并生成icd，通过cpu3生成装置的icd模型。
通过装置专用工具从cpu3中获取cpu1、cpu2和cpu3的模型，合成整装置的icd文件，通过工程配置将icd文件转换成ccd文件和cid文件，ccd文件完成goose虚端子连线功能，cid文件完成mms上送功能，最终模型放入cpu3中，cpu3根据装置功能需要将ccd文件分发至cpu1和cpu2。
cpu1和cpu2完成开关量的采集、告警信息处理、自检、应用逻辑处理后通过ccd模型完成goose的收发，同时通过内部以太网协议进行cpu1、cpu2、cpu3通讯交互，由cpu3完成装置运行状态的逻辑合成，通过mms协议完成装置运行状态后台上送。
整体来讲，各个回路的启动信号和跳闸信号通过协议进行算法分离，启动和跳闸进行数据分离，保证装置可靠两启动两跳闸，避免保护误动。该装置兼顾前端设备的恶劣运行环境，进行单回路多数据源的逻辑判别，又进行了双回路同时判别，通过内部逻辑的数据源的多重化和外部回路的双重化进行防护，大大提高了特高压直流保护系统的可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。