一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构的制作方法

本实用新型涉及一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构，属于柔性直流配网及设备技术领域。

背景技术：

随着交流电网规模的不断扩大和电压等级的提高，交流系统运行控制过程越来越复杂。交流系统安全稳定运行面临更为严峻的考验。近年来的研究成果表明，直流输电技术是解决现有配电网存在问题的有效手段之一。交直流混合的配用电系统不仅可更好地接纳高密度的分布式能源和直流负荷，而且可缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾，同时在负荷中心提供动态无功支持，提高系统安全稳定水平并降低损耗。由此可见，交直流混合配用电是未来的一个重要发展趋势，深入开展交直流混合配用电关键技术问题研究已成为提升配用电系统的可靠性、电能质量、分布式电源接入能力与运行效率等的有效手段。要实现交直流混合配电网的安全、可靠、高效的运行，紧凑化直流控制保护技术是交直流配电网发展的需要解决的关键问题。

现阶段直流输电工程的控制和保护装置采用独立设置原则，如图1所示直流控制主机A直流保护主机B、阀级控制主机C分别设置在不同的柜体内。直流控制主机A、直流保护主机B和阀级控制主机C采用独立配置，各个主机之间通过通信网络D完成关键数据交互。该系统对于交直流混合配电系统应用来说硬件结构过于复杂、系统安装占地较大，成本相对较高。在交直流混合配电应用中需要研究开放式、紧凑化、“即插即用”的控制保护统一软硬件平台，在实现控制保护功能的基础上极大简化控制保护硬件结构，提高可靠性，降低成本，满足直流配电网的应用需求。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的以上问题，本实用新型公开了一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构，为直流配电网控制保护装置研制提供基础硬件支持。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构，所述所述硬件结构包括一端开口的方形机箱10；其特征在于：

在机箱10的开口端从左至右依次设置保护插件1、GOOSE接口插件2、交流插件3、逻辑插件4、管理插件5、光纤接口插件6、开入插件7、开出插件8、电源插件9。

本实用新型进一步优选包括以下方案：

所述保护插件1、GOOSE接口插件2、逻辑插件4、管理插件5、光纤接口插件6、开入插件7、开出插件8通过安装在机箱中的背板数据总线连接。

所述GOOSE接口插件2包括通过光纤和外部智能IO终端、智能执行机构、仪表和电气系统的保护装置连接。

所述交流插件3包括两个并列设置相互独立相同型号的交流插件，交流插件通过机箱内的背板总线和保护插件连接。所述交流插件连接通过硬接线连接至电压和/或电流传感装置。

所述电源插件9通过设置在机箱内背板上电源线连接其它插件的电源端。

所述光纤接口插件6通过点对点光纤连接换流器单元控制器、直流变压器单元控制器、直流断路器控制器。

所述开入插件7和开出插件8通过硬接线连接外部开入信号或开出信号。

本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型相对于现有技术，只进行硬件结构的改进和优化，通过将分离的控制主机、保护主机的插件整合到一个机箱中，不需要对现有技术的保护逻辑和控制软件做任何改动。通过硬件结构的布置改进，本实用新型使得控制主机和保护主机采用一个机箱，整个装置配置一套采样系统，可以减化保护控制独立情况下采样系统重复问题，同时管理插件和接口插件数量按照单装置配置，极大减少了控制保护系统硬件成本；控制主机和保护主机采用一个机箱后，由于保护和控制功能在同一装置中实现，不需要外部通信通道，在简化工程设计的基础上，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为现阶段应用于柔直配网系统的保护系统和控制系统硬件结构图；

图2为一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件结构图。

具体实施方式

下面结合说明附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。如图1所示为现阶段应用于柔直配网系统的保护系统和控制系统硬件结构图。如图1所示A为直流控制主机，B为直流保护主机，C为阀级控制主机。现阶段直流输电工程的控制和保护装置采用独立设置原则，各个主机之间通过D通信网络连接。在直流配网系统中保护和控制设备面向的控制对象相同，如果保护和控制装置独立设置，两个装置都要完成现场设备信号的采集，在采样和通信配置上两个装置是重复的，首先会导致装置硬件成本的增加，其次在工程的屏柜设计和接线等都要考虑控制和保护两套系统的设计，直接导致工程应用成本增加。本实用新型把保护和控制主机统一设计，把两个装置合并成一个控制保护机箱内，减少控制和保护装置采集系统的多重配置，在实现控制保护功能的基础上极大简化控制保护硬件结构，降低应用成本，满足直流配电网的应用需求。

如图2所示为一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构的装置结构图。所述一种紧凑化多端柔直配网控制保护一体化硬件架构采用功能模块化设计思想，包括保护插件1、GOOSE接口插件2、交流插件3、逻辑插件4、管理插件5、光纤接口插件6、开入插件7、开出插件8、电源插件9、装置机箱10等构成。保护插件1通过机箱背板总线和交流插件3、逻辑插件4、管理插件5以及光纤接口插件6连接。逻辑插件4通过机箱背板总线和保护插件1、GOOSE接口插件2、管理插件5连接、开入插件7以及开出插件8连接。管理插件5通过机箱背板总线和保护插件1、GOOSE接口插件2、逻辑插件4连接。交流插件3提供24路模拟量采集通道，通过机箱背板总线和保护插件1连接，开入插件7提供24路开关量输入通道，通过机箱背板总线和逻辑插件4、管理插件5连接。开出插件8提供16路开关量输出通道，通过机箱背板总线和保护插件1、管理插件5连接。GOOSE接口插件2通过光纤以太网接口和智能IO终端、智能执行机构、仪表和电气系统的专用保护装置连接。光纤接口插件卡6通过高速光纤接口和换流器单元控制器、直流变压器单元控制器、直流断路器控制器等智能设备连接。电源插件9支持DC24V、DC110V、DC220V和AC220V等多电压等级供电方式，为装置提供控制电源。装置机箱10采用一端开口的方形4U机箱设计、提供19个插槽位置，机箱设计有多种背板总线供插件通信使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。