专利名称：用于断路器操作回路的双cpu控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力系统技术领域的装置及方法，具体是一种用于断路器操作回路的双CPU控制系统及其控制方法。
背景技术：
随着经济发展、社会进步、科技和信息化水平不断提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。作为智能电网建设的重要支撑，具有网络化操控、数字化测量和状态监测特征的智能化一次设备，为电力系统的安全稳定运行奠定了物质基础，为优化电网的运行、调度提供充分的数据和调节手段。高压断路器是发电厂、变电所一次系统中的重要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。电气二次操作回路是对电气一次设备进行操作控制的电路，是继电保护的一个重要组成部分，二次回路的正确连接是继电保护正确动作，防止误动据动的物理保证。传统继电保护的双CPU控制，采用启动电源+控制继电器的方式，传统采用控制启动电源的方式，只有启动电源给上以后，控制继电器才能够动作。而断路器操作回路(操作箱)则采用继电器接点直接操作的方式。由于传统的操作箱并无CPU参与，故而没有双CPU 控制的要求，更无相关的实现。随着智能化变电站的建设，常规的“继电保护+操作箱”的方式，将被数字化保护装置+智能操作箱的方式所取代，即数字化保护装置通过GOOSE报文的方式发送断路器操作命令，智能操作箱接收到跳/合闸命令后，经过CPU逻辑判断，控制相应回路的继电器闭合，接通操作回路，实现对断路器机构的控制。这种情况下，为了有效防止误动据动现象发生，常规继电保护的双CPU控制，就落到了智能操作箱的身上。另外， 智能变电站的状态监测，对断路器设备的智能化提出了新的要求，要求智能操作箱能够对操作回路进行在线监测，检测其工作状态，包括接点粘死、据动及回路元件的损坏(烧断或断路)。经过对现有技术的检索发现2009年6月南京南瑞继保电气有限公司的PCS-222B 智能操作箱的《技术和使用说明书》中公开了一种功能全面的智能微机型操作箱及其实现方法，该PCS-222B智能操作箱仍是采用传统的开放出口继电器的正电源的方式。该方式在单相操作时，如果另外两个无需操作的回路的控制继电器接点粘死，则可能发生误动的故障；另外，该方式无法利用传动的方式来监测操作回路的接点粘死、据动及回路元件的损坏情况。综上所述，传统的继电保护采用的启动电源+控制继电器分别由两个CPU控制的双CPU方式，并不适用于数字化操作的智能操作箱，更不能满足对操作回路的接点粘死、据动及回路元件的损坏情况进行在线监测的要求。现阶段急需一种能够满足可靠的断路器操作的同时，保证操作回路的正确自检，杜绝误动情况。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于断路器操作回路的双CPU控制系统及其控制方法，能够提高操作回路的可靠防误操作能力，同时满足接点及回路元件监测的需要。与现有技术相比，本发明对于每一相的跳闸或合闸操作回路而言，同样是两个 CPU分别控制两个继电器，并未增加回路的复杂性，而将原先的总启动电源继电器改由每个操作回路一个继电器的方式，实现了相间操作的解耦，有效地防止保护动作时，因某非事故相的控制继电器故障造成误动事故，提高了系统的整体可靠性。本方法能够满足可靠的断路器操作的同时，保证操作回路的正确自检，杜绝误动情况，为实现智能断路器的状态检修提供了必要条件，保证了高压断路器的安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种用于断路器操作回路的双CPU控制系统，包括分别带有继电器的两个控制单元，其中主、从控制单元分别与各自的继电器直接连接并控制继电器的动作，主控制单元通过CAN网与从控制单元相连接并传输动作信息，从控制单元与主继电器的动作接点直接连接并监视动作状态。所述的主控制单元完成命令解析和包括跳间动作和合间动作结果的逻辑生成和输出，该主控制单元包括主解析模块和主逻辑模块，其中主解析模块完成保护命令的解析并输出保护控制命令至主逻辑模块，主逻辑模块进行协议变换处理并输出跳间或合闸命令分别至主继电器和CAN网络。所述的主继电器完成按照主控制单元的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸主继电器，当保护合闸则驱动相应的合闸主继电器。所述的从控制单元完成主继电器节点的监视已和接收主控制单元的动作命令并形成控制命令输出，该从控制单元包括从解析模块、接点监视模块和从逻辑模块，其中 从解析模块与CAN网络相连接并对来自主控制单元的命令进行解析并输出保护动作信息至从逻辑模块，接点监视模块完成主继电器的接点监视功能并将接点状态信息输出至从逻辑模块，从逻辑模块进行相与处理并输出跳间或合间命令至从继电器。所述的接点状态信息包括跳闸主继电器动作接点和合闸主继电器动作接点的开闭状态。所述的从继电器完成按照从控制单元的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸从继电器，当保护合闸则驱动相应的合闸从继电器。本发明涉及上述系统的控制方法，包括以下步骤第一步、命令解析主解析单元经提取处理将符合IEC-6850标准的GOOSE命令解析，从中取得保护的保护控制命令。第二步、逻辑输出主逻辑单元根据获得的保护控制命令，向主继电器施加正常工作电压，并将保护控制命令编码为CAN协议包输出至CAN网。第三步、接点监视接点监视模块通过监视与主继电器接点相连的回路获得电压信号，以实时监视主继电器的动作接点状态。第四步、命令解析从解析模块将来自CAN网的CAN协议包进行解析处理，获得主控制单元的保护控制命令。第五步、逻辑输出从逻辑模块根据主继电器的接点状态和保护控制命令进行逻辑判断，并输出控制命令至从继电器。第六步、保护动作从继电器从跳闸或合闸继电器获得驱动电源以执行从控制单元的命令，当接点闭合则将整个回路串通，实现一次跳闸或合闸动作，完成一次保护动作的全过程。本发明解决了智能化变电站的终端执行可靠性问题，满足二次防误的要求，能促进智能化变电站的推广应用。
图1为本发明的示意图。图2为合闸操作回路的双CPU控制示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，本实例包括分别带有继电器的两个控制单元，其中主、从控制单元 2分别与各自的继电器直接连接并控制继电器的动作，主控制单元1通过CAN网与从控制单元2相连接并传输动作信息，从控制单元2与主继电器3的动作接点直接连接并监视动作状态。所述的主控制单元1完成命令解析和包括跳闸动作和合闸动作结果的逻辑生成和输出，该主控制单元1包括主解析模块5和主逻辑模块6，其中主解析模块5完成保护命令的解析并输出保护控制命令至主逻辑模块6，主逻辑模块6进行协议变换处理并输出跳闸或合闸命令分别至主继电器3和CAN网络。所述的主继电器3完成按照主控制单元1的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸主继电器3，当保护合闸则驱动相应的合闸主继电器3。所述的从控制单元2完成主继电器3节点的监视已和接收主控制单元1的动作命令并形成控制命令输出，该从控制单元2包括从解析模块7、接点监视模块8和从逻辑模块9，其中从解析模块7与CAN网络相连接并对来自主控制单元1的命令进行解析并输出保护动作信息至从逻辑模块9，接点监视模块8完成主继电器3的接点监视功能并将接点状态信息输出至从逻辑模块9，从逻辑模块9进行相与处理并输出跳间或合间命令从继电器 4。所述的接点状态信息包括跳闸主继电器3动作接点和合闸主继电器3动作接点的开闭状态。所述的从继电器4完成按照从控制单元2的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸从继电器4，当保护合闸则驱动相应的合闸从继电器4。如图2所示，在合闸回路中，根据本发明方案，实现一次合闸过程。第一步、命令解析主解析单元经提取处理将符合IEC-6850标准的GOOSE命令解析，从中取得保护的保护控制命令。
所述的提取处理是指将保护动作命令从GOOSE包中辨别并提取出来，并转换为本控制单元可识别的形式。第二步、逻辑输出主逻辑单元根据获得的保护控制命令，向主继电器施加正常工作电压，并将保护控制命令编码为CAN协议包输出至CAN网。第三步、接点监视接点监视模块通过监视与主继电器接点相连的回路获得电压信号，以实时监视主继电器的动作接点状态。第四步、命令解析从解析模块将来自CAN网的CAN协议包进行解析处理，获得主控制单元的保护控制命令。所述的解析处理是指将保护动作命令从CAN协议包中辨别并提取出来，并转换为本控制单元可识别的形式。第五步、逻辑输出从逻辑模块根据主继电器的接点状态和保护控制命令进行逻辑判断，并输出控制命令至从继电器。所述的逻辑判断是指如果解析获得有合闸或跳闸命令，并且相对应的主合闸或跳间继电器节点闭合，则对应输出合间或跳间命令，否则不输出任何命令。第六步、保护动作从继电器从跳闸或合闸继电器获得驱动电源以执行从控制单元的命令，当接点闭合则将整个回路串通，实现一次跳闸或合闸动作，完成一次保护动作的全过程。本实施案例与现有技术相比，提供了一种智能化断路器操作回路的双CPU控制方法，实现了相间操作的解耦，有效地防止保护动作时，因某非事故相的控制继电器故障造成误动事故，提高了系统的整体可靠性。本方法能够满足可靠的断路器操作的同时，保证操作回路的正确自检，杜绝误动情况，为实现智能断路器的状态检修提供了必要条件，保证了高压断路器的安全运行，为实现保护继电器回路的“状态检修”提供了必要条件，保证了保护装置的安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。
权利要求
1.一种用于断路器操作回路的双CPU控制系统，包括分别带有继电器的两个控制单元，其特征在于主、从控制单元分别与各自的继电器直接连接并控制继电器的动作，主控制单元通过CAN网与从控制单元相连接并传输动作信息，从控制单元与主继电器的动作接点直接连接并监视动作状态；所述的主控制单元完成命令解析和包括跳间动作和合间动作结果的逻辑生成和输出；所述的主继电器完成按照主控制单元的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸主继电器，当保护合闸则驱动相应的合闸主继电器；所述的从控制单元完成主继电器节点的监视已和接收主控制单元的动作命令并形成控制命令输出；所述的从继电器完成按照从控制单元的控制执行相应的动作，即当保护跳闸则驱动相应的跳闸从继电器，当保护合闸则驱动相应的合闸从继电器；所述的接点状态信息包括跳闸主继电器动作接点和合闸主继电器动作接点的开闭状态。
2.根据权利要求1所述的用于断路器操作回路的双CPU控制系统，其特征是，所述的主控制单元包括主解析模块和主逻辑模块，其中主解析模块完成保护命令的解析并输出保护控制命令至主逻辑模块，主逻辑模块进行协议变换处理并输出跳间或合间命令分别至主继电器和CAN网络。
3.根据权利要求1所述的用于断路器操作回路的双CPU控制系统，其特征是，所述的从控制单元包括从解析模块、接点监视模块和从逻辑模块，其中从解析模块与CAN网络相连接并对来自主控制单元的命令进行解析并输出保护动作信息至从逻辑模块，接点监视模块完成主继电器的接点监视功能并将接点状态信息输出至从逻辑模块，从逻辑模块进行相与处理并输出跳闸或合闸命令至从继电器。
4.一种根据上述任一权利要求所述系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步、命令解析主解析单元经提取处理将符合IEC-6850标准的GOOSE命令解析，从中取得保护的保护控制命令；第二步、逻辑输出主逻辑单元根据获得的保护控制命令，向主继电器施加正常工作电压，并将保护控制命令编码为CAN协议包输出至CAN网；第三步、接点监视接点监视模块通过监视与主继电器接点相连的回路获得电压信号， 以实时监视主继电器的动作接点状态；第四步、命令解析从解析模块将来自CAN网的CAN协议包进行解析处理，获得主控制单元的保护控制命令；第五步、逻辑输出从逻辑模块根据主继电器的接点状态和保护控制命令进行逻辑判断，并输出控制命令至从继电器；第六步、保护动作从继电器从跳间或合间继电器获得驱动电源以执行从控制单元的命令，当接点闭合则将整个回路串通，实现一次跳闸或合闸动作，完成一次保护动作的全过程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的提取处理是指将保护动作命令从 GOOSE包中辨别并提取出来，并转换为本控制单元可识别的形式。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的解析处理是指将保护动作命令从 CAN协议包中辨别并提取出来，并转换为本控制单元可识别的形式。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的逻辑判断是指如果解析获得有合闸或跳闸命令，并且相对应的主合间或跳间继电器节点闭合，则对应输出合间或跳间命令，否则不输出任何命令。
全文摘要
一种电力系统技术领域的用于断路器操作回路的双CPU控制系统及其控制方法，该系统包括分别带有继电器的两个控制单元，主、从控制单元分别与各自的继电器直接连接并控制继电器的动作，主控制单元通过CAN网与从控制单元相连接并传输动作信息，从控制单元与主继电器的动作接点直接连接并监视动作状态；本发明未增加回路的复杂性，实现了相间操作的解耦，有效地防止保护动作时，因某非事故相的控制继电器故障造成误动事故，提高了系统的整体可靠性。本方法能够满足可靠的断路器操作的同时，保证操作回路的正确自检，杜绝误动情况，为实现智能断路器的状态检修提供了必要条件，保证了高压断路器的安全运行，提高了电力系统供电的可靠性。
文档编号H02H1/00GK102496901SQ20111035807
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者刁义勇, 唐明, 张文杰, 楼国强, 王函韵, 王小仲, 秦贵锋, 陈利恒, 黄志华 申请人:上海思源弘瑞自动化有限公司, 湖州电力局