专利名称：微机保护测控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微机保护测控装置，属于电力系统自动控制技术领域，可在现场就地安装在开关柜上或集中组屏，特别适于构成35KV及以下电网用电综合自动化系统的智能终端装置。
背景技术：
在高、中、低压电力系统中，应用综合数字自动化装置的越来越多，国际上继电保护、操作控制和监测出现了集成化的趋向，ABB、GE、SIEMENS等国外大公司都推出了一系列的综合数字化保护的代表产品。国内具有代表性的公司有南瑞、南自、四方、东方电子、许继等。
国内目前的综合自动化系统分为两种类型一种是采用测控装置与保护装置通过通讯方式连接构成的系统，即采用数字保护装置与测控装置共同组成的变电站自动化系统；另一种是采用具有综合功能的装置，将保护功能和测控功能集成于一体，实现继电保护、测量、控制、状态测量，通讯等功能。
大多数国内开发的多功能数字继电器(即智能保护装置)，同国外相比较，在显示上，信息量少，无法显示一次系统图，无法显示故障录波等；在功能上，集成度不足，缺乏高级的应用功能如故障录波、时钟同步、事件记录、PLC功能等。而国外的产品，虽然设计思想比较领先，但在国内应用具有很多不便之处，最典型的是硬件上不具备测量电流互感器，与国内习惯不同；另一个是非中文界面，对国内用户使用造成很多不便。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺点与不足，提供一种微机保护测控装置，此装置集保护、测量、控制、监测、通讯、事件记录、故障录波等多种功能于一体，使之构成35KV及以下电网用电综合自动化系统的智能终端装置。
本发明的技术方案是所述的一种微机保护测控装置，它包括CPU、机箱、插件板、操作系统；所述的插件板包括电源板、主板、模拟量/互感器板、继电器板、键盘/显示板；所述的操作系统为嵌入式任务模块；所述的任务模块包括有保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、通讯单元、故障录波单元、事件记录单元。
在上述本发明技术方案基础上具有附加技术内容的、进一步的技术方案为1、所述的操作系统有一个在线编程通讯接口，用于在线编程，自由下载保护软件模块；所述的任务模块是一种能按照任务优先级的要求确定执行任务次序的嵌入式实时操作模块。
2、所述的主板包括单片机、现场可编程器件、高精度A/D采样器件、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、多路开关、低通滤波器、高精度运算放大器、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口。
3、所述的机箱内部及插件板有抗电磁干扰的屏蔽层。
4、所述的各插件板之间的距离为8-55毫米。
5、如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的机箱为标准6U半层机箱，其每个插件板独立插接安装。
6、所述的在线编程通讯接口为JTAG接口。
7、所述的CPU通过通讯接口与监控机联通，该监控机用于对微机保护测控装置进行监控通讯；所述的通讯接口为两路RS422/RS485连网通讯接口或两路CAN接口。
8、所述的键盘/显示板采用液晶显示器，用于人机界面友好，全汉化显示，并显示测量数据、保护信息、故障波形。
9、所述的模拟量/互感器板是交流采样插件，采用小型精密电流电压互感器，包括对电流、电压模拟量隔离和调整。
本发明的微机保护测控装置的技术效果在于集保护、测量、控制、监测、通讯、事件记录、故障录波等多种功能于一体，可方便地就地装在开关柜上或集中组屏，是构成35KV及以下电网用电综合自动化系统的智能终端装置。另外，结构部分还通过对机箱、印制板的屏蔽设计和电路板间距的设计等技术措施解决了装置抗电磁干扰问题。各插件板独立插接安装，散热好，抗干扰能力强，并且便于更换维护。
图1为本发明微机保护测控装置的硬件构成框图；图2为图1所述实施例微机保护测控装置键盘/显示板布置图；图3为图1所述实施例微机保护测控装置插件板结构示意图；图4为图1所述实施例微机保护测控装置通讯接口及连接方式示意图。
图中各图号的构件名称为1-CPU，2-机箱，3-插件板，4-操作系统，5-电源板，6-主板，7-模拟量/互感器板，8-继电器板，9-键盘/显示板，10-在线编程通讯接口，11-通讯接口，12-监控机。
具体实施例方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下如图1-图4所示一种微机保护测控装置，它有CPU 1、机箱2、插件板3、操作系统4；所述的插件板3有电源板5(选用小型开关电源，工作电压范围大、效率高)、主板6、模拟量/互感器板7、继电器板8、键盘/显示板9；所述的操作系统4为嵌入式任务模块；所述的任务模块包括有保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、通讯单元、故障录波单元、事件记录单元；所述的操作系统4有一个在线编程通讯接口10，用于在线编程，自由下载保护软件模块；所述的任务模块是一种能按照任务优先级的要求确定执行任务次序的嵌入式实时操作模块；所述的主板6有单片机(选用32位单片机，型号为AT91M40800)、现场可编程器件、高精度A/D采样器件和多路开关(选用MAX125CEAX)、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、一阶有源低通滤波器和高精度运算放大器(选用OP497)、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口；所述的机箱2内部及插件板3有抗电磁干扰的屏蔽层，如图3中，该装置的机箱2采用防锈铝板(LF6)，采用2.5mm的薄板，成形后再作导电氧化处理；机箱前后两面开口，其余各面为型材用螺钉安装而成，组装容易，接缝严密，可防止孔缝泄漏，接地良好，装置能顺利通过静电放电干扰试验和工频磁场干扰试验；再如图3中，各电路印制板的屏蔽和间距限定解决了电磁干扰问题；所述的各插件板之间的距离为8-55毫米，本实施例优选为10毫米，还可选8毫米，若选为55毫米则为另一实施例；所述的机箱2为标准6U半层机箱，其每个插件板独立插接安装；所述的在线编程通讯接口10为JTAG口；所述的CPU 1通过通讯接口11与监控机12联通，该监控机12用于对微机保护测控装置进行监控通讯；所述的通讯接口11为两路RS422/RS485连网通讯接口或两路CAN接口；所述的键盘/显示板9采用液晶显示器，用于人机界面友好，全汉化显示，并显示测量数据、保护信息、故障波形；所述的模拟量/互感器板7是交流采样插件，采用小型精密电流电压互感器，包括对电流、电压模拟量隔离和调整，既保证了精度，又减小了装置的体积。
结合附图1、2、3、4对本发明微机保护测控装置的功能、工作原理及结构再作进一步说明如下该装置功能高度集成，即集保护、测量、控制、监测、通讯、录波、事件记录等多种功能于一体。具体为利用现代传感技术、数字控制技术及微处理器技术、计算机控制及通讯网络技术，实现了微机保护测控数字化，完成了线路线电压、保护用线电流、测量用线电流、零序电流、零序电压的实时采集；有功功率、无功功率、谐波功率、功率因数、频率的计算；断路器工作状态、隔离刀/接地刀状态、操作回路断线、PT断线的监测及三段式(方向)电流保护或反时限保护、过负荷、低周减载、接地、三相一次重合闸、欠电压保护、过电压保护、PT断线告警、控制回路断线告警等多种保护功能。
该装置的工作原理如图1所示，从电网一次设备(CT及PT)来的电压、电流信号经调理电路变换后，转换成数字量通过单片机来运算、处理，CPU同时还接受经光电隔离的脉冲信号和遥控输入信号量以及通过键盘6查询、整定定值等操作产生的输入信号量。所有这些信号量经CPU综合运算、处理，当满足故障动作条件时便发出相应的跳、合闸信号和告警信号到驱动断路器的跳、合闸回路，切除故障回路，告警信号继电器接通告警回路。同时，CPU发出相应的位置、状态信号。所有信号测量、保护动作值、跳合闸变位记录、整定过程、查询过程、故障类型、故障波形、电网频率、时间等均能在LCD上显示。经光电隔离的通信RS485接口及CAN接口，与远方调度中心进行通信，实现遥控、遥调、遥测等功能。
图2键盘/显示板布置图中有液晶显示，指示灯(包括运行、通讯、分闸、合闸、保护预告、保护动作、控回断线)，控制及操作按键(包括有确定、取销)，三位锁(包括有本地、远方、设置)。
现有技术微机保护装置在硬件上采用的抗干扰措施有阻塞耦合通道和提高敏感设备的电磁敏感度。本发明微机保护测控装置为了解决和完善抗电磁干扰问题，在装置结构上作了改进第一如图3中，该装置的机箱2采用防锈铝板(LF6)，采用2.5mm的薄板，成形后再作导电氧化处理。机箱前后两面开口，其余各面用型材料螺钉安装而成，组装容易，接缝严密，可防止孔缝泄漏，接地良好，装置就能顺利通过静电放电干扰试验和工频磁场干扰试验。
第二如图3中，各电路印制板与主板6之间安装和取出方便，印制板的屏蔽和间距良好的解决了电磁干扰问题。
权利要求
1.一种微机保护测控装置，其特征在于，它包括CPU(1)、机箱(2)、插件板(3)、操作系统(4)；所述的插件板(3)包括电源板(5)、主板(6)、模拟量/互感器板(7)、继电器板(8)、键盘/显示板(9)；所述的操作系统(4)为嵌入式任务模块；所述的任务模块包括有保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、通讯单元、故障录波单元、事件记录单元。
2.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的操作系统(4)有一个在线编程通讯接口(10)，用于在线编程，自由下载保护软件模块；所述的任务模块是一种能按照任务优先级的要求确定执行任务次序的嵌入式实时操作模块。
3.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的主板(6)包括单片机、现场可编程器件、高精度A/D采样器件、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、多路开关、低通滤波器、高精度运算放大器、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口。
4.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的机箱(2)内部及插件板(3)有抗电磁干扰的屏蔽层。
5.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的各插件板之间的距离为8-55毫米。
6.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的机箱(2)为标准6U半层机箱，其每个插件板独立插接安装。
7.如权利要求2所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的在线编程通讯接口(10)为JTAG接口。
8.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的CPU(1)通过通讯接口(11)与监控机(12)联通，该监控机(12)用于对微机保护测控装置进行监控通讯；所述的通讯接口(11)为两路RS422/RS485连网通讯接口或两路CAN接口。
9.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的键盘/显示板(9)采用液晶显示器，用于人机界面友好，全汉化显示，并显示测量数据、保护信息、故障波形。
10.如权利要求1所述的微机保护测控装置，其特征在于，所述的模拟量/互感器板(7)是交流采样插件，采用小型精密电流电压互感器，包括对电流、电压模拟量隔离和调整。
全文摘要
本发明涉及一种微机保护测控装置，属于电力系统自动控制技术领域，特别适于构成35KV及以下电网用电综合自动化系统的智能终端装置。它包括CPU、机箱、插件板、操作系统；所述的插件板包括电源板、主板、模拟量/互感器板、继电器板、键盘/显示板；所述的操作系统为嵌入式任务模块；所述的任务模块包括有保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、通讯单元、故障录波单元、事件记录单元。本发明具有装备调整简单，高度集成智能化，可就地装在开关柜上或集中组屏，各部件独立插接安装，散热好，抗干扰能力强，便于更换维护等优点。
文档编号H02J3/00GK101030711SQ20071005167
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月15日 优先权日2007年3月15日
发明者袁铎宁, 赵喜军, 王小进, 王华敏, 赵成宏, 李世学 申请人:中国船舶重工集团公司第七一二研究所