专利名称：变电站主变压器测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变电站主变压器测控装置，特别是涉及一种只需采用一台测 控装置即可以完成整个主变电压器测控功能的变电站主变压器测控装置。
背景技术：
在变电站自动化系统中，主变压器由于其高压、中压、低压三侧都需要进行监测和 控制，其本体信息也需要进行采集同时需要进行主变档位控制、风机控制等等。其模拟信号 和状态信号的采集容量非常大、控制输出的容量也非常可观。目前变电站自动化系统通常 采用四套测控装置对主变压器进行监视和控制，四套测控装置分别监视和控制主变的高、 中、低三侧和主变本体。采用该方式需要较多数量的装置，成本较高，也占用屏柜空间。综上所述，亟待解决的问题是，需要设计一种只需采用一台测控装置即可以完成 整个主变电压器测控功能的变电站主变压器测控装置。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种以变电站内一台主变压器为监控对 象的智能测控装置，其可以采集主变压器高、中、低三侧间隔的交流量、开关量、主变档位信 息、主变本体信息，进行主变三侧间隔的开关、刀闸的控制，进行主变档位的调节，只需一台 上述测控装置即完成整个主变压器的测控功能。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种变电站主变压器测控 装置，该测控装置包括网络通信模块，用于利用站控层IEC61850协议实现站控层设备间 的通讯；双口 RAM ；测控DSP模块，其负责变电站主变压器的常规稳态数据采集和控制功能， 其通过上述双口 RAM与上述网络通信模块进行数据通信；测控DSP总线扩展模块，其对上 述测控DSP模块的采集和控制总线进行总线扩展；三个交流变换模块，其分别负责变压器 三侧的交流采样工作，并对采集到的数据通过上述测控DSP总线扩展模块进行汇集后传输 至上述测控DSP模块；三个出口控制模块，上述测控DSP模块通过该三个出口控制模块对 主变电器三侧间隔的开关和刀间进行控制；三个状态信号采集模块，其分别负责采集主变 压器本体三侧的状态信号，并通过上述测控DSP总线扩展模块进行汇集后传输至上述测控 DSP模块；直流信号采集模块，其负责采集主变压器的直流信号，并通过上述测控DSP总线 扩展模块进行汇集后传输至上述测控DSP模块；人机接口模块，其与上述测控DSP模块连 接，以提供人机接口 JRIG-B码接收模块，其将^IG-B码信号转换为秒脉冲信号和串行通 信时间信号，输入上述测控DSP模块，上述测控DSP模块根据该脉冲信号和时间信号，对测 控装置进行精确对时；以及电源模块，其负责为整个测控装置提供稳定的电源。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP模块包括一片测控DSP、复位电路、 片外RAM、程序FLASH、定值FLASH、以及两片八通道十六位高精度同步采样模拟数字转换器。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP模块通过并行总线与外部模块连接。[0008]所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP总线扩展模块对上述测控DSP模块的 并行总线进行扩展和转换，上述测控DSP总线扩展模块通过上述三个出口控制模块，可以 进行M个对象的分闸和合闸操作。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP总线扩展模块采用二选一模拟电子 开关将来自上述三个交流变换模块的模拟信号进行信号切换。所述的变电站主变压器测控装置的^IG-B码接收模块中采用89C2051处理器。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP模块通过并行总线控制外部点阵式 液晶、LED指示灯以及进行键盘输入。所述的变电站主变压器测控装置的网络通信模块通过双以太网接口直接上网与 站级计算机系统相连。本实用新型的优点是，本实用新型所涉及的测控装置采用多模块结构，特别是采 用总线扩展技术，在一套装置中实现大容量的交流采样、状态信号采集、控制信号输出，并 通过IEC61850协议和站控层设备进行数据交换，同时还实现了 ^IG-B码精确时间同步。该 套测控装置可以进行IlOkV变电站一台主变压器的高、中、低三侧的交流量采集、开关量采 集、主变档位信息采集、主变压器本体信息采集，可以进行主变压器三侧间隔的开关、刀闸 的控制，进行主变压器档位的调节、风机控制等，一台测控装置完成了整个主变压器的测控 功能。该测控装置减少了变电站自动化系统设备的数量，节约了二次设备占用屏柜的空间， 简化了变电站的设计和施工。
图1为本实用新型变电站主变压器测控装置的硬件结构示意图；图2为本实用新型变电站主变压器测控装置的一个实际应用的测控装置的机箱 后视图；图3为本实用新型变电站主变压器测控装置中状态信号采集模块的遥信滤波示 意图；图4为本实用新型变电站主变压器测控装置中出口控制模块所涉及的遥控输出 示意图。
具体实施方式
为进一步揭示本实用新型的技术方案，兹结合附图详细说明本实用新型的实施方 式图1为本实用新型变电站主变压器测控装置的硬件结构示意图，其中，包括网 络通信模块103，用于利用站控层IEC61850协议实现站控层设备间的通讯；双口 RAM102 ； 测控DSP模块101，其负责变电站主变压器的常规稳态数据采集和控制功能，其通过上述双 口 RAM102与上述网络通信模块103进行数据通信；测控DSP总线扩展模块112，其对上述 测控DSP模块101的采集和控制总线进行总线扩展；三个交流变换模块117，其分别负责变 压器三侧的交流采样工作，并对采集到的数据通过上述测控DSP总线扩展模块112进行汇 集后传输至上述测控DSP模块101 ；三个出口控制模块116，上述测控DSP模块101通过该 三个出口控制模块116对主变电器三侧间隔的开关和刀闸进行控制；三个状态信号采集模块115，其分别负责采集主变压器本体三侧的状态信号，并通过上述测控DSP总线扩展模块 112进行汇集后传输至上述测控DSP模块101 ；直流信号采集模块114，其负责采集主变压 器的直流信号，并通过上述测控DSP总线扩展模块112进行汇集后传输至上述测控DSP模 块101 ；人机接口模块111，其与上述测控DSP模块101连接，以提供人机接口 JRIG-B码接 收模块104，其将^IG-B码信号转换为秒脉冲信号和串行通信时间信号，输入上述测控DSP 模块101，上述测控DSP模块101根据该脉冲信号和时间信号，对测控装置进行精确对时； 以及电源模块113，其负责为整个测控装置提供稳定的电源。上述测控DSP模块101负责主变压器三侧的交流采样、状态信号采集、出口控制功 能，其包括一片测控DSP、复位电路、片外RAM、程序FLASH、定值FLASH、两片八通道十六位 高精度同步采样模拟数字转换器等。为了保证状态量采集的实时准确和测控功能的完备， 该测控DSP模块101采用主频达150兆赫兹32位工业级DSP进行处理。在本系统中选用 TI公司2000系列的产品TMS320F28335，这一款芯片是TI公司最近新推出来的具有高性价 比的产品。该款芯片具有快速的DSP功能、强大的I/O控制功能、大量的片上存储器、强大 的中断管理、方便的编程调试等等，而且该款芯片具有较宽的工作温度范围和较强的抗干 扰能力，适合应用于工业控制领域。另外，该测控DSP模块101通过并行总线与外部模块连 接。上述网络通信模块103实现站控层IEC61850协议，主要包括一片Motorola公司 推出的PowerPC处理器，PowerPC处理器主频达到300MHz，能够直接与两路百兆以太网相连 实现站控层IEC61850通信。上述测控DSP总线扩展模块112对上述测控DSP模块101的并行总线进行扩展和 转换，上述测控DSP总线扩展模块112通过上述三个出口控制模块116，可以进行M个对象 的分闸和合闸操作。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP总线扩展模块112采用二选一模拟电 子开关将来自上述三个交流变换模块117的模拟信号进行信号切换。所述的变电站主变压器测控装置的^IG-B码接收模块104中采用89C2051处理 器，其将^IG-B码信号转换为秒脉冲信号和串行通信时间信号，输入至上述测控DSP模块 101，上述测控DSP模块101根据秒脉冲信号和时间信号，对测控装置进行精确对时。所述的变电站主变压器测控装置的测控DSP模块101通过并行总线控制外部点阵 式液晶、LED指示灯以及进行键盘输入。所述的变电站主变压器测控装置的网络通信模块103通过双以太网接口直接上 网与站级计算机系统相连。以下结合图2阐述本实用新型一个实际应用的测控装置各个组成部分的安排和 相互关系，但该实际应用的测控装置并非用以限定本实用新型如图2，自右向左依次是电源模件(DCAI)201(包含八路直流信号采集功能)、 CPU模件202、扩展模件(KZM) 203、三块交流变换模件(ACM) 204、三块出口继电器输出模件 (DOL) 205、三块状态信号采集模件(DIM) 206。图2上方是各模件的槽位号，槽位号从右向左 逐渐增加。装置的三块DIM模件206的遥信(遥信为该三块DIM模件206采集的状态量信 号)顺序是自右向左排列，三块DOL模件205的遥控顺序也是自右向左排列，三块ACM模件 204的遥测顺序同样是自右向左排列。[0029]该实际应用的测控装置可以采集主变三侧Ua、Ub、Uc、3U0，测量la、lb、Ic，主变 电压器本体中性点电流等交流信号。电压、电流等电气量采用的是交流采样方法，A/D转换 采用16位高精度A/D转换器件，每周波采样64点，电气量的计算采用傅立叶算法。经采 样计算，装置输出各路电压、电流、三个线电压以及正序电压、正序电流的有效值和相位，并 计算出有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波畸变率等参数。其中电压、电流的精度为 0. 2 %，功率精度为0. 5 %，频率精度优于为0. 003Hz。上述各电气量的测量原理如下周期的电流、电压信号可表示为
权利要求1.一种变电站主变压器测控装置，其特征在于，该测控装置包括网络通信模块(103)，用于利用站控层IEC61850协议实现站控层设备间的通讯； 双口 RAM (102)；测控DSP模块(101)，其负责变电站主变压器的常规稳态数据的采集、处理和控制功 能，其通过上述双口 RAM (102)与上述网络通信模块(103)进行数据通信；测控DSP总线扩展模块(112)，其对上述测控DSP模块(101)的采集和控制总线进行总 线扩展；三个交流变换模块(117 )，其分别负责变压器三侧的交流采样工作，并对采集到的数据 通过上述测控DSP总线扩展模块(112)进行汇集后传输至上述测控DSP模块(101)；三个出口控制模块(116)，上述测控DSP模块(101)通过该三个出口控制模块(116 )对 主变电器三侧间隔的开关和刀闸进行控制；三个状态信号采集模块(115 )，其分别负责采集主变压器本体三侧的状态信号，并通过 上述测控DSP总线扩展模块(112)进行汇集后传输至上述测控DSP模块(101)；直流信号采集模块(114)，其负责采集主变压器的直流信号，并通过上述测控DSP总线 扩展模块(112)进行汇集后传输至上述测控DSP模块(101)；人机接口模块(111)，其与上述测控DSP模块(101)连接，以提供人机接口 ； ^IG-B码接收模块(104)，其将^IG-B码信号转换为脉冲信号和串行通信时间信号， 传输至上述测控DSP模块(101)，上述测控DSP模块(101)根据该脉冲信号和时间信号，对 测控装置进行精确对时；以及电源模块(113)，其负责为整个测控装置提供稳定的电源。
2.根据权利要求1所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述测控DSP模块 (101)包括一片测控DSP、复位电路、片外RAM、程序FLASH、定值FLASH、以及两片八通道 十六位高精度同步采样模拟数字转换器。
3.根据权利要求2所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述测控DSP模块 (101)通过并行总线与外部模块连接。
4.根据权利要求3所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述测控DSP总线扩 展模块(112)对上述测控DSP模块(101)的并行总线进行扩展和转换，上述测控DSP总线扩 展模块(112)通过上述三个出口控制模块(116)，进行M个对象的分闸和合闸操作。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述测控 DSP总线扩展模块(112)采用二选一模拟电子开关对来自上述三个交流变换模块(117)的 模拟信号进行信号切换。
6.根据权利要求5所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述^IG-B码接收 模块(104)中采用89C2051处理器。
7.根据权利要求6所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述测控DSP模块 (101)通过并行总线控制外部点阵式液晶、LED指示灯以及进行键盘输入。
8.根据权利要求7所述的变电站主变压器测控装置，其特征在于，所述网络通信模块 (103)通过双以太网接口直接上网与站级计算机系统相连。
专利摘要本实用新型公开了一种变电站主变压器测控装置，该测控装置采用多模块结构，特别是采用总线扩展技术，在一套装置中实现大容量的交流采样、状态信号采集、控制信号输出，并通过IEC61850协议和站控层设备进行数据交换,同时还实现了IRIG-B码精确时间同步。该套测控装置可以进行变电站一台主变压器的高、中、低三侧的交流量采集、开关量采集、主变档位信息采集、主变压器本体信息采集，可以进行主变压器三侧间隔的开关、刀闸的控制，进行主变压器档位的调节、风机控制等，一台测控装置完成了整个主变压器的测控功能。该测控装置减少了变电站自动化系统设备的数量，节约了二次设备占用屏柜的空间，简化了变电站的设计和施工。
文档编号H02J13/00GK201839094SQ201020593359
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者周斌, 张敏, 彭奇, 梅德冬, 闫承志, 黄国方 申请人:国电南瑞科技股份有限公司