一种变电站系统保护装置的制造方法
【专利摘要】一种变电站系统保护装置，包括电源、数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出系统；数据采集系统的输入端采集来自电压互感器和电流互感器的模拟量信号，其输出端与CPU主系统的输入端连接；CPU主系统与开关量输入/输出系统呈双向连接；电源是提供整个装置所需的直流稳压电源；所述开关量输入/输出系统是由触点开关量输入单元、跳合闸回路单元、信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元构成；信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元分别与CPU主系统之间呈双向连接；触点开关量输入单元的输出端与CPU主系统的输入端连接；跳合闸回路单元的输入端接收来自CPU主系统的跳闸信号。优点：维护调试方便、可靠性容易提高、灵活性大。
【专利说明】
一种变电站系统保护装置
(一)技术领域:
[0001]本实用新型涉及电力系统变电站相关技术领域，尤其是一种变电站系统保护装置。
(二)【背景技术】:
[0002]微机保护是基于微处理器的继电保护，它的出现和发展过程与计算机技术迅猛发展和应用息息相关。电子计算机技术特别是微型计算机技术的飞速发展，广泛深入地影响着科学技术、生产和生活等各个领域，使各行业的面貌发生了很大的变化。数字电力系统的概念形象的说明了电力系统各方面受计算机技术发展的影响的深度和广度。计算机及相关技术在电力系统继电保护方面的应用使得继电保护技术有了新发展，即电力系统微机继电保护，出现了微机继电保护装置的研发和应用。
[0003]国内在微机保护方面的研究工作起步较晚，但发展很快。我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机/变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，并投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。
[0004]这些微机保护装置各具特色，为电力系统提供了一批性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。为了达到电力系统可靠运行的目的，利用各种数字技术，对运行现场的各种电量和非电量数据进行采集、处理、分析、判断，从而作出响应，称为微机测控保护综合技术。该技术应用先进的保护原理、算法，将保护、遥控、遥测、遥信、遥调、数据通讯等功能集成在同一装置里，不再需要分立的保护、监控装置，从而简化了中低压电网设备保护、监控装置的结构。由于其有着性能优、可靠性高、灵活性强、调试维护工作量小、经济性好、多功能化和综合应用等传统继电保护无法比拟的优点。
[0005]现有的综合微机保护装置多是单CPU工作，多插件组合的微机保护装置。由于仅仅是一个CPU，因此需要在外部扩展许多硬件电路，所以总线必须引出插件，保护的存储容量小，保护和程序的定值均放在EPROM中，定值的改写十分不方便，保护装置中仅有软件时钟，当直流电源消失后时钟便停止运行，硬件不具备数据远传功能，由于仅有一个CPU，所有的保护功能只能集中于CPU处理，可靠性较低。(三)【实用新型内容】:
[0006]本实用新型的目的在于提供一种变电站系统保护装置，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单，成本低，可靠性高的将保护、遥控、遥测、遥信、遥调、数据通讯等功能集成在同一装置里的保护装置，不再需要分立的保护、监控装置，从而简化了中低压电网设备保护、监控装置的结构。
[0007]本实用新型的技术方案:一种变电站系统保护装置，其特征在于它包括电源、数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出系统;其中，所述数据采集系统的输入端采集来自电压互感器和电流互感器的模拟量信号，其输出端与CPU主系统的输入端连接;所述CPU主系统与开关量输入/输出系统呈双向连接;所述电源为装置供电。
[0008]所述电源是提供整个装置所需的直流稳压电源。
[0009]所述开关量输入/输出系统是由触点开关量输入单元、跳合闸回路单元、信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元构成;其中所述信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元分别与CPU主系统之间呈双向连接;所述触点开关量输入单元的输出端与CPU主系统的输入端连接;所述跳合闸回路单元的输入端接收来自CPU主系统的跳闸信号。
[0010]所述开关量的输入/输出回路中的触点开关量输入单元，跳合闸回路单元、信号回路单元都是由并行接口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，完成各种保护的出口跳闸、信号报警以及外部接点输入等工作;其连接为常规连接。
[0011]所述数据采集系统选用Microchip公司的MCP6044高精密运放和高精密电压、电流传感器。
[0012]所述人机对话单元是由打印机、显示器、键盘及控制面板开关构成。
[0013]所述显示器是320*240大屏幕IXD液晶显示器。
[0014]所述CPU主系统是由微处理器CPU、数据存储器、程序存储器、晶振、复位电路、定时器、并行接口和串行接口构成，其连接为常规连接。
[0015]本实用新型的工作原理:采用具有强大处理功能的DSP，在相同的主频下，比目前最先进的个人计算机运算速度快10-50倍，快速的指令周期、哈佛结构、流水操作、专用的乘法器、特殊的指令，加上集成电路的优化设计，可以使DSP的指令周期达到200ns。极大的缩短了数字滤波、傅立叶变换算法的计算时间。
[0016]本装置中数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出系统的触点开关量输入单元、跳合闸回路单元、信号回路单元、人机对话单元分别由采集板、CPU板、接口板、继电器板、母板、显示按键板组成。在结构方面采用了模块化的设计理念，CPU板安装在接口板上、采集板、电源继电器板与母板采用插拔设计方式，整套装置紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护。IXD采用320*240大屏幕液晶显示器，母板、主板、电源适用于工业环境，低功耗、可靠性尚°
[0017]本实用新型的优越性:
[0018]1、维护调试方便
[0019]在微机保护应用之前，整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护，如超高压线路的保护设备，调试一套保护常常需要一周，甚至更长的时间微机保护装置一般都有很强的自诊断功能，对硬件各部分和程序不断进行自动检测，一旦发生异常就会发出报警。通常只要电源上电后没有报警，就可确认保护装置是完好的。所以对微机保护装置可以说几乎不用调试，从而可大大减轻运行维护的工作量。
[0020]2、可靠性容易提高
[0021]自检功能强，可用软件方法检测主要元件、部件工况以及功能软件本身。计算机在程序的指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。另外，它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响。
[0022]3、可以方便的扩充其他辅助功能
[0023]通过增加软件的方法获得保护之外的功能。应用微型机后，可以在电力系统故障后提供多种信息。如打印故障前后电量波形一故障录波、波形分析;打印故障报告:日期、时间、保护动作元件、时间先后、故障类型;随时打印运行中的保护定值;利用线路故障记录数据进行测量(故障定位)；通过计算机网络、通信系统实现与厂站监控交换信息;远方改变定值。
[0024]4、灵活性大
[0025]由于微机保护的特性主要由软件决定，不同原理的保护可以采用通用的硬件，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而灵活地适应电力系统运行方式的变化。
[0026](四)说明书附图:
[0027]图1为本实用新型所涉一种变电站系统保护装置的整体结构示意图。
(五)【具体实施方式】:
[0028]实施例:一种变电站系统保护装置(见图1)它包括电源、数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出系统;其中，所述数据采集系统的输入端采集来自电压互感器和电流互感器的模拟量信号，其输出端与CHJ主系统的输入端连接;所述CPU主系统与开关量输入/输出系统呈双向连接;所述电源为装置供电。
[0029]所述电源是提供整个装置所需的直流稳压电源(见图1)。
[0030]所述开关量输入/输出系统(见图1)是由触点开关量输入单元、跳合闸回路单元、信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元构成;其中所述信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元分别与CPU主系统之间呈双向连接;所述触点开关量输入单元的输出端与(PU主系统的输入端连接;所述跳合闸回路单元的输入端接收来自CPU主系统的跳闸信号。
[0031]所述开关量的输入/输出回路中的触点开关量输入单元，跳合闸回路单元、信号回路单元都是由并行接口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，完成各种保护的出口跳闸、信号报警以及外部接点输入等工作;其连接为常规连接。
[0032]所述数据采集系统选用Microchip公司的MCP6044高精密运放和高精密电压、电流传感器。
[0033]所述人机对话单元是由打印机、显示器、键盘及控制面板开关构成。
[0034]所述显示器是320*240大屏幕IXD液晶显示器。
[0035]所述CPU主系统是由微处理器CPU、数据存储器、程序存储器、晶振、复位电路、定时器、并行接口和串行接口构成，其连接为常规连接。
[0036]从功能上讲，微机保护装置包括四个部分:数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出回路、电源回路等。开关量输入/输出回路包括外部触点输入回路，跳合闸回路，信号回路，人机对话回路，通信回路。
[0037]专利附图是本装置的保护硬件结构示意图。
[0038]数据采集系统是模拟量输入系统，采集由被保护设备的电流互感器和电压互感器输入的模拟信号，并将此信号经过适当的预处理，然后转换为所需的数字量。数据采集系统根据模数转换的原理不同，微机保护的模拟量输入回路有两种方式，一种是基于A/D转换器的数据采集系统，另一种是基于V/F转换的数据采集系统。
[0039]CPU主系统包括微处理器CPU、数据存储器、程序存储器、晶振、复位电路、定时器、并行接口和串行接口等。CPU执行放在程序存储器中的程序，对数据采集系统输入到数据存储器的原始数据进行分析处理，完成继电保护的测量、逻辑和控制功能。
[0040]开关量的输入/输出回路中的触点开关量输入单元，跳合闸回路单元、信号回路单元由并行接口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，完成各种保护的出口跳闸、信号报警以及外部接点输入等工作。
[0041]人机接口单元包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于调试，定值调整，人对机器工作状态的干预，打印显示运行情况及保护执行结果，即完成人机对话功會K。
[0042]电源提供了整个装置所需的直流稳压电源，以保证整个装置的可靠供电。
【主权项】
1.一种变电站系统保护装置，其特征在于它包括电源、数据采集系统、CPU主系统、开关量输入/输出系统;其中，所述数据采集系统的输入端采集来自电压互感器和电流互感器的模拟量信号，其输出端与CHJ主系统的输入端连接;所述CPU主系统与开关量输入/输出系统呈双向连接;所述电源为装置供电;所述电源是提供整个装置所需的直流稳压电源;所述开关量输入/输出系统是由触点开关量输入单元、跳合闸回路单元、信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元构成；其中所述信号回路单元、人机对话单元和通讯回路单元分别与CPU主系统之间呈双向连接;所述触点开关量输入单元的输出端与CI3U主系统的输入端连接;所述跳合闸回路单元的输入端接收来自CPU主系统的跳闸信号。2.根据权利要求1所述一种变电站系统保护装置，其特征在于所述数据采集系统选用Microchip公司的MCP6044高精密运放和高精密电压、电流传感器。
【文档编号】H02H7/22GK205489491SQ201620015741
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】王宝军, 刘继军, 白松达
【申请人】天津航空凯通机电有限公司