专利名称：基于ft3传输协议的小电流接地选线装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电力技术和设备，适用于3 60kV数字化变电站，能够对单 相接地故障进行准确选线。
背景技术：
我国3 60kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式，又称为小电流接地系统， 小电流接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可 以在故障情况下继续运行1 2个小时，但是必须尽快找到故障线路，这就提出了故障选线 问题。目前传统的微机型选线装置已比较成熟，其基本原理是对外部接入的零序电压和 零序电流信号进行AD采样，然后进行计算处理。随着新型电子式互感器技术、智能开关技 术和网络通信技术的发展，以一次设备智能化、二次设备网络化为主要特征的数字化变电 站技术成为技术主流，而传统型的微机型选线装置已不适用与数字化变电站。在数字化变 电站中，小电流接地故障选线装置需要利用所有线路的零序电流和母线的零序电压，具有 间隔多、数据实时性要求高、数据通信量大等特点，因此其研制难度相对于其他数字保护要 大得多。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术上的不足，提出适用于数字化变电站的选线装 置实现方案，填补了国内外相关技术领域的空白。本实用新型的技术方案如下一种小电流接地系统单相接地故障选线装置，该单相接地故障选线装置由高速串 口读取模块和主机两个部分组成，所述高速串口读取模块插接在主机底板的PCI插槽上， 所述主机安装于主机机箱内；其特征为所述高速串口读取模块包括光_电转换接口，嵌入式CPU处理模块，以及PCI总 线驱动模块；其中光_电转换接口的输入端连接光纤，将光纤输入信号转换为电信号，所述 光-电转换接口的输出端与所述嵌入式CPU处理模块的输入端相连；所述嵌入式CPU处理模块的输出端通过所述PCI总线驱动模块连接到PCI总线 上，所述PCI总线与主机CPU相连。其中光-电转换接口能够将光纤输入信号转换为电信号，供CPU处理；嵌入式CPU 处理模块能够按照IEC 60044-8传输协议中规定的高速串行FT3传输协议标准，读取所接 收到的串口数据并解析出选线需要的零序电流和零序电压数据；PCI总线驱动模块能够将 解析后的零序电流和零序电压数据发送到PCI总线上，按照总线标准传送给主机CPU进行 处理。所述主机为工业控制计算机，包括PCI底板、主板、液晶、电子硬盘、内存。其中主板 和高速串口读取模块通过底板的标准PCI总线进行数据交互，同时主板具备以太网口，主 机通过网线与变电站自动化后台连接，上报选线结果。[0010]本实用新型的单相接地故障选线装置专门针对数字化变电站使用，属于间隔层的 一个设备，与过程层和变电站层进行数据交互。选线装置无需AD采样环节，直接接入电子 式电压互感器和电子式电流互感器的数字信号，利用PCI总线将数字信号传送到CPU进行 计算。算法程序采用本公司的专利技术(专利名称小电流接地电网单相接地故障选线装 置；专利号ZL200320126180. 5)，应用多种选线方法相融合进行综合选线，能够针对金属 性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等各种情况准确选出故障线路。本实用新型的优点如下1、适用于数字化变电站。2、扩展性好，具有多路光纤输入接口，满足变电站的需求。3、集成度高，选线装置所有板卡集成在一个机箱内。4、采用PCI总线，具有高速的数据处理能力。5、主机具备网口，能够通过以太网上传选线信息。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是高速串口读取模块的原理图；图3是光-电转换接口的原理图；图4是嵌入式CPU处理模块的原理图； 图5是PCI总线驱动模块的原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。本实用新型的单相接地故障选线装置专门针对数字化变电站使用，属于间隔层的 一个设备，与过程层和变电站层进行数据交互。选线装置无需AD采样环节，直接接入电子 式电压互感器和电子式电流互感器的数字信号，利用PCI总线将数字信号传送到CPU进行 计算。算法程序采用本公司的专利技术(专利名称小电流接地电网单相接地故障选线装 置；专利号ZL200320126180. 5)，应用多种选线方法相融合进行综合选线，能够针对金属 性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等各种情况准确选出故障线路。单相接地故障选线装置由高速串口读取模块和主机两个部分组成。所述高速串口 读取模块包括光-电转换接口，嵌入式CPU处理模块，以及PCI总线驱动模块。其中光-电 转换接口能够将光纤输入信号转换为电信号，供CPU处理；嵌入式CPU处理模块能够按照 IEC 60044-8传输协议中规定的高速串行FT3传输协议标准，读取所接收到的串口数据并 解析出选线需要的零序电流和零序电压数据；PCI总线驱动模块能够将解析后的零序电流 和零序电压数据发送到PCI总线上，按照总线标准传送给主机CPU进行处理。高速串口读 取模块插接在主机底板的PCI插槽上，安装于主机机箱内。所述主机为工业控制计算机，包括PCI底板、主板、液晶、电子硬盘、内存。其中主 板和高速串口读取模块通过底板的标准PCI总线进行数据交互，同时主板具备以太网口， 主机通过网线与变电站自动化后台连接，上报选线结果。如图1所示，选线装置位于间隔层，位于过程层的电子式电流互感器和电子式电压互感器采集到各个间隔的电流和电压的数字信号，该数字信号通过IEC 60044-8传输协 议中规定的高速串行FT3传输协议标准传送至选线装置，传输介质为光纤。D1至Dn表示高 速串口读取模块，选线装置采用光-电转换技术将接收到的光信号转换为电信号，利用高 速串口读取技术读取数据并解析出有用数据，数据通过PCI总线进入CPU进行计算准确选 出故障线路。选线装置能够将选线信息通过以太网上传至变电站层的自动化后台。高速串口读取模块原理如图2所示，位于选线装置内，可以同时接受多路光信号。 每路光信号通过光纤连接到光电转换器上，将光信号转换为电信号，再经过电信号驱动电 路将信号整形，再输入到嵌入式CPU处理模块。之后，经过PCI总线驱动模块将所接收到的 经过预处理的一组信号传输到PCI总线上，通过PCI总线输入到CPU中进行处理。光-电转换接口原理如图3所示，位于高速串口读取模块中，是他的第一部分电 路。通过光纤连接到光电转换器HFBR2412上，其中HFBR2412的第2脚连接至5V正电源上； 第3和7脚连接至电源地上；第6脚通过500欧姆电阻连接至5V正电源上。其中，第6脚 是电信号数据输出端，连接到7406的第1脚上。7406的第7和14脚分别连接5V正电源和 地；7406的第2脚输出是光_电转换接口的最终输出端。嵌入式CPU处理模块原理如图4所示，位于高速串口读取模块中，是他的第二部分 电路，接收光-电转换接口的输出信号。将所接收的信号输入到单片机8051F310的第21 脚上。每一路光-电转换接口电路都接到单独的一片8051F310的第21脚上。8051F310将 所接收到的高速串行数据转换为特定格式数据，通过第27脚输入到DSP芯片TMS320F2812
上92 (93，94，......，104)脚上，多个8051F310的输出脚分别接到TMS320F2812上不同的
管脚上。PCI总线驱动模块原理如图5所示，于高速串口读取模块中，是他的第三部分电 路，接收嵌入式CPU处理模块的输出数据。TMS320F2812通过Adress Bus (地址总线)、 DataBus (数据总线)、Control Bus (控制总线)与PCI总线控制器PCI9052相连接，PCI总 线控制器PCI9052将TMS320F2812所传输的数据转换为PCI总线格式，通过PCI总线与CPU
相互通讯。
权利要求一种基于FT3传输协议的小电流接地选线装置，该单相接地故障选线装置由高速串口读取模块和主机两个部分组成，所述高速串口读取模块插接在主机底板的PCI插槽上，所述主机安装于主机机箱内；其特征为所述高速串口读取模块包括光 电转换接口，嵌入式CPU处理模块，以及PCI总线驱动模块；其中光 电转换接口的输入端连接光纤，将光纤输入信号转换为电信号，所述光 电转换接口的输出端与所述嵌入式CPU处理模块的输入端相连；所述嵌入式CPU处理模块的输出端通过所述PCI总线驱动模块连接到PCI总线上，所述PCI总线与主机CPU相连。
2.根据权利要求1所述的基于FT3传输协议的小电流接地选线装置，其特征为所述 主机为工业控制计算机，包括PCI底板、主板、液晶、电子硬盘、内存；其中主板和高速串口 读取模块通过主机底板的标准PCI总线进行数据交互。
3.根据权利要求1或2所述的基于FT3传输协议的小电流接地选线装置，其特征为 所述的选线装置专门应用于数字化变电站，其前端与电子式互感器连接，输入信号为数字 信号，选线装置没有AD采样环节。
4.根据权利要求1所述的基于FT3传输协议的小电流接地选线装置，其特征为所述 主机的主板具备以太网口，主机通过以太网与变电站自动化后台连接，上报选线结果。
专利摘要本实用新型公开了一种基于FT3传输协议的小电流接地选线装置，该单相接地故障选线装置由高速串口读取模块和主机两个部分组成，高速串口读取模块插接在主机底板的PCI插槽上，主机安装于主机机箱内。高速串口读取模块包括光-电转换接口，嵌入式CPU处理模块，以及PCI总线驱动模块，其中光-电转换接口的输入端连接光纤，将光纤输入信号转换为电信号，光-电转换接口的输出端与所述嵌入式CPU处理模块的输入端相连。嵌入式CPU处理模块的输出端通过所述PCI总线驱动模块连接到PCI总线上，PCI总线与主机CPU相连。装置能够将选线信息通过以太网上传至变电站自动化后台。本实用新型技术成熟、可靠性高，满足现场的实用要求。
文档编号H02H7/26GK201656455SQ20092024644
公开日2010年11月24日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者李岩松, 李砚, 齐郑 申请人:北京丹华昊博电力科技有限公司;华北电力大学