一种高集成度智能变电站二次装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种高集成度智能变电站二次装置。
【背景技术】
[0002]为适应信息数字化和通信网络化的基本要求，智能变电站二次系统发生了根本性的改变。智能变电站中，一次侧电压、电流信号的采集由互感器和合并单元完成；断路器、刀闸位置的采集以及跳合闸命令的执行均由智能终端实现；所有数字化信号都经过过程层网络在全站范围内共享。智能变电站的二次系统，除了原有面向间隔的继电保护装置和测控装置外，将不可避免的增加合并单元、智能终端等新的二次装置。如果上述每个功能都由单独的二次装置实现，必将导致单间隔内二次设备过多，并由此带来设备资金投入大、安装空间紧张以及装置间线缆连接复杂、施工维护工作量大等一系列弊端。因此，提高设备集成度，减少单间隔内的装置数量是智能变电站二次系统优化设计的必经之路。特别是对于较低电压等级的智能变电站，或者智能变电站内较低电压等级间隔而言，提高装置集成度更具紧迫性和现实意义。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型借鉴电子技术、通信技术中关于数据采集、测量控制等通用技术，设计了一种多功能、一体化的智能变电站二次装置，可以实现合并单元、智能终端、测量控制和继电保护等全部二次设备功能，可极大地简化智能变电站二次系统的配置、安装和调试，进一步提高二次装置的集成度。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种高集成度智能变电站二次装置，包括一机箱，该机箱内同时设有交流模拟量采集板、常规开关量输入/输出板、过程层数据处理板、中央处理器板、GPS时钟同步板、液晶显示及人机交互板、电源板以及辅助上述各板之间进行连接的联接母板，交流模拟量采集板的输入端与变电站电磁式互感器的输出端连接，其输出端经A/D转换芯片转换后又通过联接母板分别连接至过程层数据处理板和中央处理器板；常规开关量输入/输出板接入外部常规开关量转换为数字信号后，通过联接母板发送到过程层数据处理板和中央处理器板，同时接收两者发来的控制命令驱动继电器动作；过程层数据处理板设有多路光纤以太网接口，分为SV接收接口、SV发送接口和GOOSE接口 ；GPS时钟同步板包括GPS秒脉冲信号的接收和整形电路，并通过联接母板上的对时信号线与中央处理器板、过程层数据处理板和交流模拟量采集板连接；液晶显示及人机交互板由液晶显示电路、按键电路和通信接口电路组成；电源板通过联接母板上的电源线连接到上述除电源板外的其他各板。
[0006]电网一次系统中的电磁式电压、电流互感器只能将高电压、大电流变换为100V/5A的二次输出信号，这对于电子设备直接处理仍存在困难，因此装置的交流模拟量采集电路完成电压、电流的再次变换、隔离及整形工作，使之与A/D转换芯片的输入电平相适应。A/D转换芯片受定时器控制，以固定采样频率启动模数转换，转换完成的数字量通过联接母板上的数据总线，一路连接到过程层数据处理板，用于合并单元SV发送口的发送；另一路连接到中央处理器板，用于测量控制、继电保护功能的计算。
[0007]上述装置中，所述的常规开关量输入/输出板采用光耦器件完成数字化输入和输出。常规开关量输入/输出板的输入部分负责断路器、刀闸位置及各种告警状态的采集，通过光耦器件实现数字化，并将数字化之后的信号通过联接母板上的数据总线，一路发送给过程层数据处理板，用于智能终端功能的GOOSE信息发送；另一路发送给中央处理器板，用于辅助完成测量和继电保护功能。常规开关量输入/输出板的输出部分通过联接母板上的数据总线，接收来自过程层数据处理板或中央处理器板发出的控制命令，然后驱动本板卡上的继电器接通或断开，最终完成智能终端的控制功能。
[0008]过程层数据处理板提供的SV接收接口接收过程层网络上的SV数据帧，并将其与交流模拟量采集板通过联接母板上的数据总线发来的数字量进行数据合并，最后再通过过程层数据处理板上的SV发送接口发送到过程层网络上，供其他智能装置接收使用；sv数据的发送频率可选为1.2kHz,2.4kHz或4kHz。过程层数据处理板提供的GOOSE接口用于从过程层网络上获取其他智能装置的状态量信息，或者将本装置采集到的常规开关量输入状态以GOOSE数据帧的方式发送到过程层网络上。
[0009]上述装置中，所述的中央处理器板采用CPU、DSP双芯片作为主处理器。同时提供包括SDRAM/FLASH/NVRAM等存储器件、供电电路、看门狗电路、时钟电路、总线驱动电路等外围辅助电路。中央处理器板通过联接母板上的数据总线与其他板卡交换数据。装置的测控、继电保护功能及同步相量测量功能分别由CPU和DSP芯片中的软件实现，具备这些功能的CPU和DSP芯片是成熟产品，本实用新型直接利用它来实现各个功能。
[0010]优选的，所述的GPS时钟同步板采用温度补偿的高精度晶振芯片。当GPS对时信号消失后在较长时间内仍能保持较高的时钟同步精度。
[0011]优选的，所述的液晶显示及人机交互板采用点阵液晶显示器及其控制电路。采用点阵液晶显示器及其控制电路实现中英文信息显示，用于反映装置的实时状态、事项记录和告警信息。用户操作的设定信息则通过按键电路接收，然后经通信接口、联接母板传送到中央处理器板。
[0012]液晶显示及人机交互板的通信接口电路采用RS485通信方式。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]1、将原本分散的合并单元、智能终端、综合测控、继电保护及同步相量测量等多种功能电路集成于一个装置中完成，减少工程实施中的二次设备数量，有效缩减建设成本，同时还可以提高整个二次系统的可靠性，减轻维护工作强度。
[0015]2、装置可实现常规模拟量接入与IEC61850-9-2数字量混合接入情况下的同步数据采集，并可将同步后数据以数字量的形式发送到过程层网络，解决了智能变电站的中、低压馈线间隔采样值不易实现全站共享的问题。
[0016]3、合并单元功能的SV数据采样率及发送频率可配置为1.2kHz,2.4kHz或4kHz，以适应不同需求，突破了合并单元SV数据单一发送频率的限制。
[0017]4、装置可以接收GPS对时信号，实现高精度的同步相量测量功能，可以为变