专利名称：一体化智能选相测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制断路器在最佳相角处分合闸的一体化智能选相测控装置，属于电力系统自动化测量和控制技术领域。
背景技术：
测控装置实现变电站间隔的测量和控制功能。目前国内外主流厂家的线路测控装置都实现了间隔内三相电压、零序电压、三相电流、零序电流、同期电压电气量的模拟量采集、计算，状态量信号的采集，遥控操作，同期操作，全站防误闭锁功能。但存在以下不足:测控装置、智能终端为两台独立的装置，通过网络交换机完成信息的交互。成本高、二次回路设计复杂。目前的测控装置实现的断路器操作，仅实现了五防闭锁逻辑和同期合闸的判断，没有进行最佳分合闸相角的判断，即不具有选相功能。目前专用的选相装置由于受硬件资源限制，选相精度不高，而且不具备断路器参数实时补偿功能。断路器任意相位进行分合闸操作会产生过电压及涌流，可能危及电力设备绝缘性及电力系统的稳定性，也会干扰回路上或附近回路灵敏度高的电气设备正常工作，因此实现一体化智能选相测控装置具有重要的实用化意义。
实用新型内容
`[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供的一体化智能选相测控装置，通过对断路器分合闸时间进行补偿，选相功能具有精度高、实时性强的优点，优化了二次回路设计，降低了成本，节能环保，具有良好的应用前景。为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案:一种一体化智能选相测控装置，包括机箱和控制面板，所述控制面板位于机箱的前侧，所述机箱内设有总线背板，其特征在于:还包括模拟量采集模件，用于采集输入的三相电流、三相电压、同期电压的交流模拟量；ADC模件，用于将采集的交流模拟量进行滤波、采样和Α/D变换；主CPU模件，用于数据信息处理，完成测量逻辑，遥信逻辑，遥控逻辑，同期逻辑，全站防误闭锁逻辑，智能选相逻辑，智能管理逻辑；直流量Al模件，用于采集和处理直流量；开入开出模件，其中开入模件用于采集和处理遥信量；开出模件用于接收主CPU模件发送的遥控命令实现开出控制处理；闭锁模件，用于全站的五防闭锁节点输出；操作插件模件，用于完成断路器跳合闸出口操作；电流保持模件，用于提供三相跳闸、合闸电流自保持回路；所述各模件插接在总线背板上，所述直流量Al模件、开入开出模件、闭锁模件、操作插件模件与主CPU模件之间通过CAN总线进行信息的交互，所述ADC模件与主CPU模件通过SPORT接口进行高速实时数据交互。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述装置模件还包括电源模件和GOOSE模件，所述GOOSE模件包括四组FT3接口或四组ETH网络接口，用于接收来自保护设备的GOOSE跳闸命令所述GOOSE模件通过CAN总线与主CPU模件进行信息的交互。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述主CPU模件包括逻辑处理DSP模块，用于完成测量、遥信、遥控、五防闭锁逻辑、同期逻辑、选相逻辑的处理；过零检测FPGA模块，用于实时检测过零方波信号，记录三相电压、三相电流的过零时刻；智能管理PPC模块，完成配置管理、定值参数管理、通讯管理、GPS对时、及样本学习、智能学习、智能成长智能选相辅助逻辑；所述逻辑处理DSP模块、智能管理PPC模块通过内部的双口 RAM进行信息交互。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述直流量Al模件通过变送器对断路器环境温度、操作电压、SF6气体压力、分合闸电流状态量在线监测。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述操作插件模件设有两组分相跳闸出口、一组分相合闸出口及一路跳合闸回路完好性监视、断路器操作机构的压力监视回路。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述电流保持模件设有三相跳闸、合闸电流自保持回 路，保持回路的跳、合闸保持电流通过可调电阻整定，所述电流保持模件还预留两路重动接点输入。前述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述控制面板包括液晶显示器、按键、信号指示灯和以太网接口，所述人机接口模件完成液晶显示、按键处理、信号指示灯处理。本实用新型的有益之处在于:本实用新型的一体化智能选相测控装置，具有以下优点:(I)本实用新型的测控装置集成了智能终端功能和选相功能，降低了成本、优化了二次回路设计、节能环保；(2)本实用新型的电压、电流过零时刻检测由过零点触发电路与过零检测FPGA配合完成，具有精度高、实时性强的优点；(3)由于断路器分合闸时间会随着环境温度、操作电压、分合闸电流因素变化而变化，本实用新型对断路器环境温度、操作电压、SF6气体压力、分合闸电流状态量在线监测，能够对断路器分合闸时间进行补偿；(4)本实用新型对断路器参量特性曲线进行样本提取，形成样本曲线，能根据实时在线监测的断路器参量对样本曲线进行抽取和拟合，获得准确的断路器分合闸时间参量补偿量，完成样本学习过程；并且对于每次断路器分合闸操作，通过回采断路器位置信号及电压、电流分合闸时刻相角，记录断路器实际动作轨迹完成智能学习；对样本数据进行自动补偿，形成新的修正后样本曲线完成智能成长智能选相辅助功能，具有良好的应用前景。
图1是本实用新型的一体化智能选相测控装置的结构图。图2是本实用新型的液晶显示器的主菜单树状图。图3是本实用新型的硬件原理示意图。附图中标记的含义如下:1:机箱；2:控制面板；3:液晶显不器；4:按键；5:彳目号指不灯；6:以太网接口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。如图1所示，本实用新型的一体化智能选相测控装置，包括机箱I和控制面板2，控制面板2位于机箱I的前侧，机箱I内设有总线背板，控制面板2包括液晶显示器3、按键4、信号指示灯5和以太网接口 6，液晶显示器3为320X240点阵液晶屏，按键4包括一个8键的键盘及4个功能键，信号指示灯5包括6个双色信号指示灯，以太网接口 6为用于与PC机调试的百兆以太网接口。如图2所示，液晶显示器3显示主接线图及菜单，在正常运行显示主接线图，按确定键进入主菜单，当有遥信变位或自检报告时，会自动弹出SOE报告或相应的自检信息，设有9个一级菜单，分别为:1)信息查看；2)报告显示；3)参数整定；4)本地命令；5)打印功能；6)调试菜单；7)系统设定；8)选相菜单；9)帮助菜单。如图3所示，本 实用新型的一体化智能选相测控装置还包括模拟量采集模件，用于采集输入的三相电流、三相电压、同期电压；ADC模件，用于将采集的交流模拟量进行滤波、采样和Α/D变换；主CPU模件，用于数据信息处理，完成测量逻辑，遥信逻辑，遥控逻辑，同期逻辑，全站防误闭锁逻辑，智能选相逻辑，管理功能；直流量Al模件，用于采集和处理直流量，在线监测断路器状态量，断路器状态量包括温度、操作电压、SF6气体压力、分合闸电流；闭锁BS模件，用于全站的五防闭锁节点输出；开入开出模件，分别包括开入BI模件、开出BO模件、开入开出混合BIO模件，开入模件用于采集和处理遥信量；开出模件用于接收主CPU遥控命令实现开出控制处理，；操作插件TJQ模件，设有两组分相跳闸出口、一组分相合闸出口及一路跳合闸回路完好性监视、断路器操作机构的压力监视回路；电流保持TBJ模件，设有三相跳闸、合闸电流自保持回路，保持回路内设有整定跳、合闸保持电流的可调电阻，并预留两路重动接点输入；以上各模件插接在总线背板上，其中闭锁BS模件、直流量Al模件、开入开出模件、操作插件TJQ模件均为智能插件，包括Microchip DSP模块，通过CAN总线与主CPU模件完成信息的交互；液晶显示器3、按键4、信号指示灯5通过背板总线与人机接口模件相连接，以太网接口 6通过背板总线与主CPU相连接。本实用新型还包括电源PWR模件和GOOSE (智能终端)模件，GOOSE包括PPC模块，通信处理FPGA模块，四组FT3接口或四组ETH网络口，用于接收来自保护设备的GOOSE跳闸命令，，GOOSE模件与主CPU模件通过CAN总线完成信息的交互。[0052]所述主CPU模件包括逻辑处理DSP模块，用于完成测量、遥信、遥控、五防闭锁逻辑、同期逻辑、选相逻辑的处理；过零检测FPGA模块，包括过零触发电路和过零检测FPGA处理模块，过零触发电路采样电压、电流信号，输出过零时刻同步的方波信号，FPGA实时检测过零方波信号，记录三相电压、三相电流的精确过零时刻，由于FPGA误差优于I微秒(相位误差优于0.018度)，保证了选相的精度和实时性；智能管理PPC模块，用于完成配置管理、定值参数管理、通讯管理、GPS同步、样本学习、智能学习、智能成长；逻辑处理DSP模块、智能管理PPC模块通过设置内部的双口 RAM进行信息交互。本实用新型的工作原理如下:ADC模件对模拟量采集模件输入的三相电流、三相电压、同期电压交流量进行滤波(去掉干扰信号)、采样和A/D变换后输入主CPU模件，遥信BI模件采集断路器、刀闸等位置信号及装置检修等功能压板信息，直流量Al模件采集断路器参量(温度、操作电压、跳合闸电流)，断路器参量通过变送器变换成直流量信息，由直流量Al模件完成采集和处理，主CPU模件中逻辑处理DSP模块完成软件频率跟踪，拉格朗日插值重采样，FFT运算、电压、电流、频率、功率等稳态量计算、选相逻辑处理、在线监测实时量的处理及遥控命令处理，主CPU模件中管理PPC具有样本学习、智能学习、智能成长智能选相辅助功能，样本学习过程对断路器参量特性曲线进行样本提取，形成样本曲线，并根据实时在线监测的断路器参量对样本曲线进行抽取和拟合，获得断路器分合闸时间及分合闸时间参量补偿量；智能学习过程对于每次断路器分合闸操作，通过回采断路器位置信号及电压、电流分合闸时刻相角，记录断路器实际动作轨迹；样本成长过程对样本数据进行自动补偿，形成新的修正后样本曲线。通过样本学习、智能学习、智能成长智能选相辅助功能实现对断路器分合闸时间参量的精确补偿。本实用新型采用模拟抗混叠低通滤波器、高速模拟采样，软件频率跟踪技术，拉格朗日采样插值技术等，测得的频率误差优于0.0OlHz (相位误差优于0.0072度)，过零点电压、电流的检测由过零触发 电路和过零检测FPGA模块配合完成，过零触发电路输出电压、电流过零时刻同步的方波信号，由过零检测FPGA模块完成过零点脉冲沿的检测，过零检测FPGA模块误差优于I微秒(相位误差优于0.018度)，保证了过零时刻检测的精度，PPC通过样本学习，智能学习，智能成长过程提供断路器固有分合闸时间参数(Tgd)及精确的断路器参数补偿量(Λ Tdi)选相参量，并将选相参量回传给逻辑处理DSP模块，当逻辑处理DSP模块接收到遥控命令或来自GOOSE模件的保护跳合闸命令后，根据配置的跳合闸选相模式(如过零点电流、过零点电压、固定相位选相模式)进入相应的选相处理流程，进行最佳分合闸时间及导前时间的计算。选相分合闸时间和导前时间考虑出口继电器的固有延时(Tgz)、断路器固有分合闸参数(Tgd)及对影响断路器固有分合闸时间的温度、操作电压、跳合闸电流进行补偿，整体误差小，而且分合闸相角可通过参数整定为过零电压合闸、过零电流分闸、固定相角分合闸选相模式，适应电力系统主变、线路、电容器分合闸等不同场合的需求。操作插件TJQ模件提供两组分相跳闸出口，一组分相合闸出口，电流保持TBJ模件提供三相跳合闸电流保持回路。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技 术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种一体化智能选相测控装置，包括机箱和控制面板，所述控制面板位于机箱的前侧，所述机箱内设有总线背板，其特征在于:还包括 模拟量采集模件，用于采集输入的三相电流、三相电压、同期电压的交流模拟量； ADC模件，用于将采集的交流模拟量进行滤波、采样和A/D变换； 主CPU模件，用于数据信息处理，完成测量逻辑，遥信逻辑，遥控逻辑，同期逻辑，全站防误闭锁逻辑，智能选相逻辑，智能管理逻辑； 直流量Al模件，用于采集和处理直流量； 开入开出模件，其中开入模件用于采集和处理遥信量；开出模件用于接收主CPU模件发送的遥控命令实现开出控制处理； 闭锁模件，用于全站的五防闭锁节点输出； 操作插件模件，用于完成断路器跳合闸出口操作； 电流保持模件，用于提供三相跳闸、合闸电流自保持回路； 所述各模件插接在总线背板上，所述直流量Al模件、开入开出模件、闭锁模件、操作插`件模件与主CPU模件之间通过CAN总线进行信息的交互，所述ADC模件与主CPU模件通过SPORT接口进行高速实时数据交互。
2.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述装置模件还包括电源模件和GOOSE模件，所述GOOSE模件包括四组FT3接口或四组ETH网络接口，用于接收来自保护设备的GOOSE跳闸命令，所述GOOSE模件通过CAN总线与主CPU模件进行信息的交互。
3.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述主CPU模件包括 逻辑处理DSP模块，用于完成测量、遥信、遥控、五防闭锁逻辑、同期逻辑、选相逻辑的处理； 过零检测FPGA模块，用于实时检测过零方波信号，记录三相电压、三相电流的过零时刻； 智能管理PPC模块，完成配置管理、定值参数管理、通讯管理、GPS对时、及样本学习、智能学习、智能成长智能选相辅助逻辑； 所述逻辑处理DSP模块、智能管理PPC模块通过内部的双口 RAM进行信息交互。
4.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述直流量Al模件通过变送器对断路器环境温度、操作电压、SF6气体压力、分合闸电流状态量在线监测。
5.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述操作插件模件设有两组分相跳闸出口、一组分相合闸出口及一路跳合闸回路完好性监视、断路器操作机构的压力监视回路。
6.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述电流保持模件设有三相跳闸、合闸电流自保持回路，保持回路的跳、合闸保持电流通过可调电阻整定，所述电流保持模件还预留两路重动接点输入。
7.根据权利要求1所述的一体化智能选相测控装置，其特征在于:所述控制面板包括液晶显示器、按键、信号指示灯和以太网接口，所述人机接口模件完成液晶显示、按键处理、信号指示灯的处理。
专利摘要本实用新型公开了一种一体化智能选相测控装置，包括机箱和控制面板，控制面板位于机箱的前侧，机箱内设有总线背板，装置模件包括电源模件、模拟量采集模件、ADC模件、主CPU模件、直流量AI模件、开入开出模件、闭锁模件、操作插件模件、电流保持模件、GOOSE模件和人机接口模件，各模件插接在总线背板上。本实用新型的一体化智能选相测控装置，可以对断路器分合闸时间进行精确补偿，具有选相精度高、实时性强的优点，而且通过集成测控、智能终端功能，实现了智能选相、智能终端、测控一体化设计，优化了二次回路设计，降低了成本，节能环保，具有良好的应用前景。
文档编号H02J13/00GK203104120SQ20132008906
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者唐成虹, 黄国方, 周斌, 沈健, 殷垚, 阎承志, 张敏, 彭奇, 谭阔 申请人:国电南瑞科技股份有限公司