专利名称：电力系统线路保护测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于35KV以下电压等级的电力系统保护及测控装置，主 要应用于电力系统的非直接接地系统中的方向线路保护及测控。
背景技术：
随着我国经济的发展，电力网不断的复杂化，对电网的保护的要求也越来越高，一 旦保护装置出现误判，误动，将出现严重的后果。微机继电保护装置的工作环境周围存在着 强电磁干扰，这些干扰信号频率高、幅度大，通过电感耦合很容易顺利地进入微机继电保护 装置的内部；另一方面，这些干扰信号的持续时间较短。由于微机继电保护装置中的微机在 其内部的时钟控制下高速工作，不能用简单的延时电路来躲过干扰信号，当干扰信号进入 微机继电保护装置内部后，不仅对各模拟电压和电流采样数据的准确性有影响，而且还将 毁坏装置中的一些元器件，若是损坏了装有程序的EPROM或控制程序流向指针的内存RAM 时，微机将无法正常运行，发生程序出轨或引起装置出现功能障碍等问题，直接影响微机继 电保护装置正确动作。目前在35KV以下的电力系统微机线路保护测控装置中，在稳定性方 面多使用的常规技术，这些技术虽然结构简单，但是功能上却存在缺陷，随着微机技术的不 断发展，为了提高装置的稳定性和抗干扰性，往往要配备专门的芯片来达到这样的效果，但 是这样做往往会使体积增大，使用成本增高。近些年来，通信技术和智能控制理论在微机保 护上的不断应用，虽然稳定性得到进一步提升，但是付出的成本也在不断的增加。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述的不足之处，提供的一种稳定，安全，电路简单， 低成本的一种适用于35KV以下电压等级的电力系统保护及测控装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是即一种电力系统的微机线路保 护装置，其特征在于它包括采样插件、CPU插件、开入开出及操作插件、人机对话插件及电 源模块，其中所述采样插件包括若干个安装在输电线路上的电压互感器和电流互感器及低通 滤波器，电压互感器PT与电流互感器CT将采集的输电线路上的大电流或大电压信号变成 二次交流信号，经低通滤波器隔离变换为小电流或小电压信号，经A/D转换器输入到CPU插 件；所述CPU插件包括储存器，A/D转换器，CPU芯片及看门狗电路，它通过A/D转换器 将输入的模拟信号转换成数字信号，再由CPU芯片处理，并通过控制信号输出端，与开入开 出及操作插件的控制信号输入端连接，同时还通过反馈信号输入端接收由开入开出及操作 插件反馈来的信号；所述开入开出及操作插件，包括开关量输出检测电路，开出驱动，开入光耦，及完 成跳闸、合闸操作的执行继电器；经过开关量输出检测电路接受CPU插件控制信号输出端 送来的操作指令，经开出驱动控制继电器完成合闸、跳闸；同时，开入光耦的输入端直接或通过传感器采集继电器的合位/跳位信号，及继电器弹簧的压力信号，这些信号经过开入 光耦，屏蔽掉干扰后，送入CPU插件处理后送往人机对话插件由液晶显示继电器的合位、跳 位状况及压力异常、告警及压力降低闭锁跳合闸功能。所述人机对话插件由液晶与键盘组成，通过驱动电路与CPU插件相连接；所述电源模块输出3组电压，其中+5V用于CPU芯片，士 12V用于A/D转换器，24V 用于开入量和驱动继电器的正电源。本实用新型线路保护监控装置是用于35KV以下电压等级的非直接接地系统或小 电阻接地系统中的方向线路测控及保护装置，系统采用全开放，模块化结构设计，能实现保 护，测量，控制，远动，信号，通讯，事故记录，故障滤波和5防等功能，采用了当今先进技术 和器件，满足可靠，安全，经济，实用，技术先进和便于扩充等基本原则。并且解决了微机装 置不如传统装置可靠的问题，能在恶劣环境下长期可靠运行。本实用新型的有益效果是1.系统采用模块化设计，也就是说对于成套的微机保护、各种线路和电气主设备 的保护，都按上述五个部分的模块化电路组成的。不同的使用场合按不同的模块化组合方 式构成。这样的成套微机保护装置，对于设计、运行及维护、调试能带来了极大方便。2.通过采用双看门狗有效避免单个看门狗可能出现的死机现象，采用高性能的单 片机和大规模可编程逻辑芯片与采用补偿技术明显提高电路稳定性。3.通过采用开关量输出检测电路，提高出口回路的防误动能力，保证了在元件损 坏时装置不发生误动，并能发出报警信号，保证及时地采取措施给予修复。
图1是本实用新型的组成结构原理图；图2是开关量输出检测电路原理图。图中1.采样插件、2. CPU插件、3.开入开出及操作插件、4.人机对话插件、5.电 源插件。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍如附图1所示，本实用新型主要由电力系统的微机线路保护装置，其特征在于它包括采样插件1、CPU插件2、开入 开出及操作插件3、人机对话插件4及电源模块5，其中所述采样插件1包括若干个安装在输电线路上的电压互感器和电流互感器及低 通滤波器，电压互感器PT与电流互感器CT将采集的输电线路上的大电流或大电压信号变 成二次交流信号，经低通滤波器隔离变换为小电流或小电压信号，经A/D转换器输入到CPU 插件2;所述CPU插件2包括储存器，A/D转换器，通讯接口，CPU芯片及看门狗电路，它通 过A/D转换器将输入的模拟信号转换成数字信号，再由CPU芯片处理，并完成各种保护判据 的运算和判断，然后通过控制信号输出端，与开入开出及操作插件的控制信号输入端连接， 同时还通过反馈信号输入端接收由开入开出及操作插件反馈来的信号，包括继电器合位/
4分位，弹簧的压力信号，并进行判断处理；所述通讯接口包括独立的CAN，RS485，RS232接 口，能通过这些通讯接口与打印机或者通讯管理机连接起来，构成电力系统自动化。CPU插件2是整个装置的核心，完成模拟量、开关量的处理，各种保护判据的运算、 判断，采用高性能的三菱DSP芯片构成简洁高效的数据采集和处理系统，独特的设计和先 进的表面贴装技术及多层印刷板工艺，大大提高了系统的可靠性和抗干扰能力；电子狗电 路采用双看门狗复位电路，保证系统在异常时能及时复位；完善的软硬件自检还能使系统 杂运行时保证各种参数完好；用具有多重写保护功能的串行EEPROM保存定值、系数和配 置，确保这些参数不被误修改而且能够掉电保持；模数转换器采用高速A/D。所述开入开出及操作插件3，包括开关量输出检测电路，开出驱动，开入光耦，及完 成跳闸、合闸操作的执行继电器；经过开关量输出检测电路接受CPU插件2控制信号输出端 送来的操作指令，经开出驱动控制继电器完成合闸、跳闸，其中，所述的开出驱动可采用三 菱公司销售的型号为PA1A-12V驱动电路；同时，开入光耦的输入端直接或通过传感器采集 继电器的合位/跳位信号，及继电器弹簧的压力信号，这些信号经过开入光耦，屏蔽掉干扰 后，送入CPU插件处理后送往人机对话插件由液晶显示继电器的合位、跳位状况及压力异 常、告警及压力降低闭锁跳合闸功能。所述人机对话插件由液晶与键盘组成，通过驱动电路与CPU插件相连接；它接收 CPU插件的测量数据、开关量数据、及各种故障告警信息在液晶屏幕上显示出来供用户浏 览，它设计了便捷的键盘操作和汉化液晶显示，为用户提供了友好的使用界面。借助该界面 可以很方便地浏览测量数据、修改定值及通道系数、进行就地操作。系统提供详细的故障告 警信息和追忆SOE的功能，帮助用户及时准确地处理问题。所述电源模块5采用星源丰泰公司型号为XRA05/110S24的220V交流转直流的开 关电源，它经抗干扰滤波回路后输出3组电压，其中+5V用于CPU芯片，士 12V用于A/D转 换器，24V用于开入量和驱动继电器的正电源。如附图2所示的开关量输出检测电路包括两只光耦器Tl和T2，其中光耦器Tl的 弱电端通过并口与CPU插件2控制信号输出端连接，其输出端接开出驱动；光耦器T2的输 入端与一三极管的集电极连接，再通过该三极管的基极连接电阻及二极管后接在光耦器Tl 的输出端；光耦器T2的输出端通过并口与CPU插件2检测信号输入端连接；CPU插件2首 先通过控制信号输出端发出一个信号，再通过检测信号输入端接收，如果CPU检测到光耦 器(Tl)导通，说明输出通道正常，如果检测不到，就发出报警信号。由于上述检测过程极短，所以在并行接口 1输出开关量通道的执行继电器还未动 作时，驱动数字码已经被收回，不会使继电器动作。如果在规定的时间内，微处理器收不到 T2导通的信号，则表明此开关量输出通道的元件损坏，同时微处理器CPU也撤回发向并行 接口 1的驱动数字码。在微机继电保护中，开关量输出通道不止一个，为了充分发挥自检硬 件电路的作用，此自检硬件电路公用一个为多个开关量输出通道进行自检，即把每一个开 关量输出通道的耦合元件通过隔离二极管引入公用的自检电路上。
权利要求一种电力系统线路保护测控装置，其特征在于它包括采样插件(1)、CPU插件(2)、开入开出及操作插件(3)、人机对话插件(4)及电源模块(5)，其中所述采样插件(1)包括若干个安装在输电线路上的电压互感器和电流互感器及低通滤波器，电压互感器PT与电流互感器CT将采集的输电线路上的大电流或大电压信号变成二次交流信号，经低通滤波器隔离变换为小电流或小电压信号，经A/D转换器输入到CPU插件(2)；所述CPU插件(2)包括储存器，A/D转换器，通讯接口，CPU芯片及看门狗电路，它通过A/D转换器将输入的模拟信号转换成数字信号，再由CPU芯片处理，并通过控制信号输出端，与开入开出及操作插件的控制信号输入端连接，同时还通过反馈信号输入端接收由开入开出及操作插件反馈来的信号；所述开入开出及操作插件(3)，包括开关量输出检测电路，开出驱动，开入光耦，及完成跳闸、合闸操作的执行继电器；经过开关量输出检测电路接受CPU插件(2)控制信号输出端送来的操作指令，经开出驱动控制继电器完成合闸、跳闸；同时，开入光耦的输入端直接或通过传感器采集继电器的合位/跳位信号，及继电器弹簧的压力信号，这些信号经过开入光耦，屏蔽掉干扰后，送入CPU插件处理后送往人机对话插件由液晶显示继电器的合位、跳位状况及压力异常、告警及压力降低闭锁跳合闸功能。所述人机对话插件(4)包括液晶显示器LED和键盘，通过驱动电路与CPU插件相连接；所述电源模块(5)输出3组电压，其中+5V用于CPU芯片，±12V用于A/D转换器，24V用于开入量和驱动继电器的正电源。
2.根据权利要求1所述的电力系统线路保护测控装置，其特征在于所述开入开出及 操作插件中的开关量输出检测电路包括两只光耦器，其中一光耦器(Tl)的弱电端通过并 口与CPU插件(2)控制信号输出端连接，其输出端接开出驱动；光耦器T2的输入端与一三 极管的集电极连接，再通过该三极管的基极连接电阻及二极管后接在光耦器Tl的输出端； 光耦器(T2)的输出端通过并口与CPU插件(2)检测信号输入端连接；CPU插件(2)首先 通过控制信号输出端发出一个信号，再通过检测信号输入端接收，如果CPU检测到光耦器 (Tl)导通，说明输出通道正常，如果检测不到，就发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的电力系统线路保护测控装置，其特征在于所述CUP插件(2) 中的看门狗电路采用双看门狗复位电路。
专利摘要一种用于35K以下电压等级的非直接接地系统中的方向线路保护及测控装置。它由5个部分组成分别为采样插件，CPU插件，开入开出及操作插件，人机对话插件，与电源模块。采样插件把二次交流信号隔离变换为小电流或小电压信号，然后通过A/D与CPU相连。作为主要构件的CPU插件，完成模拟量、开关量的采集、处理。人机交互插件通过并口和CPU插件相连，实现浏览测量数据、修改定值及通道系数、进行就地操作等功能。电源模块采用采用220V交直流两用的开关电源，经抗干扰滤波回路后输出3组电压为CPU插件、A/D采集部分和开入开出部分提供电源。硬件电路设计上采用开关量输出检测电路，提高了装置的稳定性。本装置具有可靠、安全、经济、实用、等特点。
文档编号H02H7/26GK201667535SQ20102026167
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者曹龙汉, 瞿胜 申请人:重庆迅驰电气有限公司