专利名称：110kv及其以下配电所变电站微机集控台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变电、配电系统中一种采用计算机集中控制和显示用的继电保护监控装置，特别是一种LLDKV及其以下配电所变电站微机集控台。
众所周知，电力在国民经济中占有举足轻重的地位，电力系统继电保护监控装置则是电力系统能够正常运行的重要保证。而在JJDKV及JJDKV以下配电所、变电站及中小型水电站中，大多还使用机电式产品，这些产品长期以来一直存在许多不足之处。首先是其技术上落后，例如线圈易断线，接点抖动，钟表机构易失灵，调试复杂，灵敏度低，接点易烧蚀等；其次是功能不完备，无保护巡检、设备正常情况诊断、越限报警、遥测、遥信功能，保护精度不高，动作速度不够快；再有，屏台数量多，接线复杂，外部连线和电缆多，因此安装工期长，调试、检修、维护工作量都较大，等等。
近年来，计算机技术在我国发展很快，但用计算机来实现配电所、变电站的保护控制，虽有一些进展，但功能不齐备，尚未普及应用。
针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的，乃是为JJDKV及其以下配电所、变电站、中小型水电站提供一种技术上先进、功能完备齐全、保护精度高、动作速度快、安装调试与检修维护工作量小的微机集控台。
参见
图1本实用新型电原理方框图，本实用新型的解决方案是以如下方式来完成的。该装置的整体设计仍然采用微型计算机系统公知的“动态冗余”技术，包括有电路结构完全相同的工作模块1和备用工作模块2、公共模块3、公共模块4、故障检测及切换模块5，工作模块1和备用工作模块2分别通过与之相连的故障检测及切换模块5而与公共模块3和公共模块4相接，其特征之处在于，工作模块1具有单片机16，单片机16外围接有模／数转换电路13、存贮器电路14、同期检测电路15、RS232通讯电路17、数据缓冲及放大电路18、扳键与键盘及数码管电路19、双机通讯电路110，工作模块1还包括有多路开关电路11和隔离放大器12，多路开关电路11的输出端与隔离放大器12的输入端相接，隔离放大器12的输出端与模／数转换电路13的输入端相连，并且多路开关电路11的控制端接在单片机16上；备用工作模块2具有与工作模块1完全相同的电路结构，即具有单片机26，单片机26外围接有模／数转换电路23、存贮器电路24、同期检测电路25、RS232通讯电路27、数据缓冲及放大电路28、扳键与键盘及数码管电路29、双机通讯电路210，备用工作模块2还包括有多路开关电路21和隔离放大器22，多路开关电路21的输出端与隔离放大器22的输入端相接，隔离放大器22的输出端与模／数转换电路23的输入端相连，多路开关电路21的控制端接在单片机26上，并且备用工作模块2的双机通讯电路210与工作模块1的双机通讯电路110通过通讯接口相接；公共模块3由带有彩色显示器CRT的上位机31和分别与上位机31相接的打印机32及上位机键盘33组成，公共模块4由外部驱动及输入电路42和分别与外部驱动及输入电路42相连的跳闸继电器驱动电路41、操作台输入电路43及LED灯光指示电路44组成；故障检测及切换模块5由故障检测电路51和与故障检测电路51的输出端分别相连的切换电路52及切换电路53组成，单片机16的STS信号端和单片机26的STS′信号端分别与故障检测电路51的输入端相接，工作模块1的RS232通讯电路17的通讯接口和备用工作模块2的RS232通讯电路27的通讯接口分别通过切换电路52与公共模块3的上位机31相连，工作模块1的数据缓冲及放大电路18和备用工作模块2的数据缓冲及放大电路28分别通过切换电路53与公共模块4的外部驱动及输入电路42相接；还具有变送器电路6，其输出端与工作模块1的多路开关电路11及同期检测电路15的输入端和备用工作模块2的多路开关电路21及同期检测电路25的输入端分别相接。
具有上述电路结构的本实用新型，将其组装在一个集中控制台内而在空间上构成一个整体，以便成为产品而供用户配套使用。用户使用时，将本实用新型装置的变送器电路6的输入端与电力系统的有关现场设备相接，将公共模块4的跳闸继电器驱动电路41和外部驱动及输入电路42与电力系统的各个断路器相连。这样，来自电力系统的电压、电流等电流信号，便经变送器电路6后进入多路开关电路11。在单片机16的控制下，使多路开关电路11将某一电量信号引入隔离放大器12，通过隔离放大器12，实现了单片机16与外部的电气隔离，隔离放大器12的输出信号进入模／数转换电路13，将电力系统的各个模拟电量转换成单片机16能接收的数字信号。单片机16对此数字信号进行运算和处理后，通过数据缓冲及放大电路18，进入外部驱动及输入电路42，控制跳闸继电器驱动电路41，从而控制电力系统的各个断路器，而各断路器的跳合闸位置信号通过外部驱动及输入电路42进入单片机16，使单片机16能够进行拒动判断。单片机16是本装置的核心，它的程序和相应数据存放在存贮器电路14中，通过双机通讯电路110，使本置的工作模块1与备用工作模块2能够相互检测，实现“动态冗余”。LED灯光指示电路44用来指示配电所或变电站的运行情况和事故情况。运行人员在操作台上的操作信息，从操作台输入电路43通过外部驱动及输入电路42进入单片机16，由单片机16来完成相应的控制动作。通过扳键与键盘及数码管电路19，用以将整定值送入单片机16，由单片机16再将此整定值贮存在存贮器电路14中，通过扳键与键盘及数码管电路19，还可以察看程序和修改数据，该电路19中的数码管用于显示存贮器电路14中的数据。单片机16的运行程序和数据存放在存贮器电路14中。
当本实用新型装置所控制保护的配电所或变电站有同期要求时，通过同期检测电路15，对来自变送器电路6的信号进行幅值、相位判断后，给出一个表示是否达到同期要求的信号，此信号进入单片机16，供单片机16运算、处理和判断时使用。
单片机16通过RS232通讯电路17实现与上位机31的联络，将配电所或变电站的运行情况及各种电量参数报告给上位机31，上位机31采用16位或32位高性能的286／386／486微机，将接收到的数据以文字图表的方式显示在CRT上，并可实现定时打印，有事故时立即打印，一一记录各种事件，完成配电所或变电站的交接管理。通过上位机键盘33，使运行人员可查看各种数据图表，以及实现对打印机32的控制。
本实用新型装置所采用的“动态冗余”技术，是指当现用装置发生故障时，由等待的正常装置将其切换的技术。在正常状态下，工作模块1处于上述的工作状态，由工作模块1发出的STS信号和备用工作模块2的相应的STS′信号进入故障检测电路51，由故障检测电路51输出信号控制切换电路52和切换电路53，将公共模块3和公共模块4切换给工作模块1。运行当中，工作模块1与备用工作模块2之间通过双机通循电路110和210相互检测，当备用工作模块2检测到工作模块1发生故障时，其发出的STS′信号便通过故障检测及切换模块5将公共模块3和公共模块4切换给备用工作模块2，使整个配电所或变电站系统继续正常运行。
就这样，在单片机16(或26)与上位机31的共同控制和管理下，完成了对配电所或变电站管辖范围内各个电力变压器及各个线路的保护和测控，同时也完成了对运行人员的交接班管理，使整个配电所或变电站得以高效经济地运行，从而保证了电力系统的高可靠性和高经济性。
以下结合附图和实施例对本实用新型作出进一步详细说明。
图1为本实用新型电原理方框图；图2为图1中变送器电路6、多路开关电路11、隔离放大器12及模／数转换电路13的一种具体电路的原理图；图3为图1中存贮器电路14的一种具体电路的原理图；图4为图1中同期检测电路15的电原理方框图；图5为图4方框图的一种具体电路的原理图；图6为图1中RS232通讯电路17与27和故障检测及切换模块5的一种具体电路的原理图；图7为图1中数据缓冲及放大电路18与28、公共模块4和故障检测及切换模块5的一种具体电路的原理图；图8为图1中扳键与键盘及数码管电路19的一种具体电路的原理图；图9为图1中双机通讯电路110与210的一种具体电路的原理图；图10为图1本实用新型电路所组装成的微机集控台的一种外形结构图。
参见图2。变送器电路6可采用峨嵋电子技术开发公司生产的通用跟踪输出型隔离传感器GCG，测量回路的GCG可使用WBGL－TG型，保护回路的GCG可使用WBGY－1TZ型和WBHL－T2型。多路开关电路11、隔离放大器12及模／数转换电路13组成工作模块1的采样回路。多路开关电路11由多路开关芯片A1与A2及80锁存器A7组成，A1与A2采用CD4051，A7采用74HC174。该电路用于实现高速模拟通道的多到一切换，能对16个外部模拟量进行切换。来自隔离传感器GCG输出端的外部模拟信号接至A1和A2的JN0～JN15端，输出信号取自X端，来自单片机16的控制信息由数据总线的D4～D0和地址总线ADDR1传送，并锁存至A7中。
隔离放大器12由接成射随器形式的运算放大器A3与A5及线性光耦电路A4组成，A3的同相输入端与A1和A2的X端相接，A3与A5可采用JLDB4，线性光耦电路A4即为北京航空航天大学出版社1988年2月版《NCS－ 系列单片机原理及应用》一书P134所公开的传输频带为DC～100KHZ的DC伺服隔离放大器。在图2中，来自A1和A2的输出信号接至A3，隔离放大器12的输出取自A5。这样便实现了单片机16与外部的电气隔离，同时也实现了阻抗匹配。
模／数转换电路13以模／数转换电路芯片A6为主组成，A6可采用高速12BJT模／数转换器AD574A。A5的输出端与A6的10Vspn端相接，单片机16的地址总线的ADDK2、A0、A1分别与芯片A6的CS、AD／SC、R／C端相连，以传送单片机16的控制信息，用于启动模／数转换，读取转换结果，数据出现在A6的DB11～DB0上，且连至单片机16的数据总线的D7～D0上。
参见图3，存贮器电路14用于存放程序和数据，它由可擦去只读存贮器A8、随机存取存贮器A9、可擦去只读存贮器A10、锁存器A11、与门B1及译码器B2组成。A8、A9、A10、A11可分别可采用27128、6264、2817A、74LS373，其中27128为16K字节EPPON，6264为BK字节RAN，2817A为2K字节EPPON，27128和2817A能够在线修改，掉电后数据仍然有效，存放用户整定参数非常方便。A11用于分时传送地址低8位和数据。B1可采用74LS08，B2可采用38译码器74HC138。单片机16的 、 端分别与B1的两个输入端相接，B1的输出端与A8、A9、A10的DE端相连，单片机16的信号 经B1相与后作为A8、A9、A10的读控制信号，从而把单片机16的数据存贮区与程序存贮区相重叠而又不会产生冲突。单片机16的地址总线的A15、A14、A13与B2的输入端A、B、C相接，经B2后形成8个地址选通信号，其中Y7、Y6、Y5端的输出信号分别作为A8、A9、A10的片选( 或 )端信号，B2另外5个输出信号作为地址选通信号ADDR1～ADDR5。单片机16和存贮器A8、A9、A10的读、写控制通过一系列联络信号来完成，有地址总线A0～A7、A8～A15，数据总线D0～D7，控制总线 、 。
参见图4，同期检测电路15由±90°移相电路151、缓冲电路152、电压整形电路153、电平监视回路154、相频比较回路155、振荡电路156及表决电路157组成，±90°移相电路151的输出端与相频比较回路155的一个输入端相接，缓冲电路152的输出端与电压整形电路153的输入端和电平监视回路154的一个输入端相连，相频比较回路155的另一个输入端接在电压整形电路153的输出端上，电平监视回路154的输出端和相频比较回路155的输出端分别与表决电路157的两个输入端相接，振荡电路156的输出端连在相频比较回路155上，±90°移相电路151的输入端和电平监视回路154的另一个输入端一起接在变送器电路6的同一个网络电压信号输出端上，而缓冲电路152的输入端接在变送器电路6的同期的另一个网络电压信号输出端上，表决电路157的输出端与单片机16的P1口相连。
参见图5，±90°移相电路151取自电子工业出版社1989年12月版《日本电子电路精选》299页，它由运算放大器A42、电阻R21至R23、可变电阻VR1与VR2及电容C1组成，A42可采用LF356N。该电路的基本相移为90°，如果将电阻R0(R22与VR1的串联值)变成阻值无限大，则可进行0°～＋180°移相。利用放大器A42的差动输入，在f0＝1／2πCR处产生＋90°移相(相位超前)，如果输入频率f在0～∞范围内变化，相位便会在180°～0°之间改变。为了获得任意的相位角，C1应选择适当的容量。如果特定的频率进行准确的90°移相时，可将R0的一部分换成可变电阻VR1，用VR1进行调整。而在本装置中，该电路的JN接来自变送器电路6的电力系统A网络电压信号，DUT端作为输出端。利用此电路可在±90°范围内对输入信号移相，以作为对发出合闸命令到断路器动作之间相位变化的补偿。
缓冲电路152由运算放大器A43及电阻R24组成，A43可采用TLD84。从A43同相输入来自变送器电路6的B网络电压信号，利用射随器输入阻值大而输出阻值小的特点，对输入信号进行缓冲作用，同时不影响信号输出。
电压整形电路153由运算放大器A44及电阻R25与R26构成，A44采用TLD84。A44的输入端与A43的输出端相接。该电路对输入电压的脉冲宽度进行整形，考虑到输入信号有时包含直流分量，电压波形不再对称，利用此电路进行电压波形整形，滤去直流信号，得到能正确反应实际频率和相位的信号。
电平监视回路154采用人民邮电出版社1983年2月版《集成电路应用500例》376页(a)图，用来比较A、B两网络电压的大小。该电路由运算放大器A45和电阻R27至R30组成，A45可采用1／4NC3401P，电路的IN端与来自变送器电路6的A网络电压信号端相接，UR端与缓冲电路152的运放A43的输出端相连。当输入信号超过给定的阈电平时，A45输出端OUT由“1”变成“0”，电阻R20使电路产生一定的滞后，但它的主要作用是正反馈以加速翻转。若采用12V的参考电压UR，则阈电平可从1V到11V。阈电平为5V时，滞后大约10mv。采用此电路来比较两个网络电压的大小，两个输入电压小于允许值时输出为“1”，否则为“0”。
相频比较回路155由与门A46与A47、七位二进制计数器A48与A49、八位数据比较器A50、RS触发器A51与A52、运算放大器A53、电阻R31至R34及电容C2与C3组成。A46与A47可采用CD4081，A48与A49可采用CD4024，A50可采用74LS521，A51与A52可采用CD4043，A53可采用TLD84。振荡电路156由石英振荡器S2、非门A54、电阻R35及电容C4与C5组成，SZ可采用1NHZ，A54可采用74LS06。A53的同相输入端与A42的输出端OUT相连，A47和A46的一个输入端分别与A53的输出端和的A44的输出端相接，A46和A47的另一个输入端均与振荡电路156的输出端Z相接。RS触发器A51和A52构成前沿拾取电路。来自两个网络的电压信号和来自石英振荡器的时钟信号分别送到A46和A47的输入端，当来自两网络的电压信号或者有一个为“1”时开始计数，A48和A49输出计数值，通过A50比较计数值是否相等，当两输入信号的相位差、频率差均小于允许值时，经A50后输出为“1”，表示允许同期合闸，否则输出为“0”，闭锁同期合闸。
表决电路157由一些两输入端与门A55构成，A55可采用74HC20。A55的一个输入端与电平监视回路154中A45的输出端OUT相接，另一个输入端与相频比较回路155中A50的输出端相接。仅当A55的两个输入信号都满足同期条件(即都为“1”)，则输出为“1”，允许合闸，否则输出为“0”，则闭锁合闸。A55的输出端与单片机16的P1口端相连。
参见图6，RS232通讯电路17由三态门A38与A39、通讯调制器A40、通讯解调器A41组成，故障检测电路51由与门A37构成，切换电路52和切换电路53由非门A36构成。A38与A39可采用芯片74HC126中的单元电路，A40可采用1488，A41可采用1489，A37可采用74HC20，A36可采用74LS06。A36的输入端和A38与A39的控制端均与A37的输出端相连，A38和A39与单片机16相接，A40和A41与上位机31相接，A37的两个输入端分别与单片机16的STS端和单片机26的STS′端相连，备用工作模块2的RS232通讯电路27的电路组成与工作模块1的RS232通讯电路17的电路组成完全相同，A38′和A39′与单片机26相接，A40′和A41′与上位机31相接，而A38′和A39′的控制端与A36的输出端相连。在正常情况下，STS和STS′信号都为高电平，与门A37的输出端为高电平，非门A36的输出为低电平。这样，三态门A38与A39被打开，而A38′和A39′被关闭，于是只有工作模块1才能与上位机31通讯，而备用工作模块2与上位机31的通讯通道被关断。而当工作模块1发生故障时，非门A36的输出变为高电平，与门A37的输出为低电平，这样便将公共模块3从工作模块1切换给备用工作模块2，从而实现了“动态冗余”。
公共模块3的上位机31与打印机32及上位机键盘33(标准键盘)之间都通过标准电缆线联系。
参见图7，数据缓冲及放大电路18由单向缓冲器A28至A30、译码器A31与A32及或门A33至A35组成，A28至A30可采用74HC244，A31与A32可采用74HC139，A33至A35可采用74HC32。跳闸继电器驱动电路41由动作继电器W1至W4、信号继电器J1至J4、驱动器A21、光电耦合器A22及电阻R1至R4组成，W1至W4和J1至J4可采用上无八厂生产的JDK－15型继电器，A21可采用ULN2804，A22可采用TLP521－4。外部驱动及输入电路42由锁存器A23、单向缓冲器A25及锁存器A27组成，A23与A27可采用74HC273，A25可采用74HC244。操作台输入电路43由按钮KB1至KB4、光电耦合器A24及电阻R5至R8组成，A24可采用TLP521－4。LED灯光指示电路44由驱动器A26、发光二极管LED1至LED8及电阻R9至R16组成，A26可采用ULN2804。单片机16的数据总线分别与A23和A27的输入端及A25的输出端相连，单片机16的一根地址总线和A36的输出端分别与A35的两个输入端相接，单片机16的读、写控制端分别与A33和A34的一个输入端相连，A33和A34的另一输入端均与A35的输出端相接，单片机16的两根地址线分别与A31和A32的A、B端相连，A33和A34的输出端分别与A31和A32的 端相接，A28和A30的输出端分别连在A23和A27的输入端上，A25的输出端接在A29的输入端上，A23和A27的输出端分别与A22和A26的输入端相接，A24的输出端与A25的输入端相连，备用工作模块2的数据缓冲及放大电路28的电路组成及与单片机26、A23、A25、A27的连接关系均与工作模块1的数据缓冲及放大电路18相同，A35′的一个输入端与A36的输入端和A37的输出端相接。
来自单片机16的控制信息锁存在A23中，A23的输出D1～D4连至A22的1－～4－端，控制A22内发光二极管的亮暗，R1～R4为限制发光二极管电流的电阻。A22的1C～4C端发生电平变化，经I1～I4进入A21，A21的输出端D1～D4驱动J1～J4，由J1～J4的触点控制W1～W4，由W1～W4的触点控制配电所或变电站的断路器。在操作台输入电路43中，按键KB1～KB4的按压状态进入A24的1－～4－端，使A24的1C～4C端发生电平变化，经A25的1A1～1A4端后，出现在A25的1Y1～1Y4端，R5～R8为A24内发光二极管的限流电阻。在LED灯光指示电路44中，单片机16的反映配电所或变电站运行状态的信息锁存在A27中，A27的输出D1～D8进入A26的I1～I8端，经放大后从D1～D8端输出，以控制LED1～LED8的亮暗，R9～R16为限制发光二极管电流的电阻。
公共模块4在工作模块1与备用工作模块2之间的切换是通过如下方式来实现的。在正常情况下，模块1的信号STS和模块2的信号STS′都为高电平，经A37后，为高电平，经A36后为低电平，而A35的输入信号为单片机16的地址信号A15和反相器A36的输出，当A36输出为低电平时，A35的输出信号即为单片机16的地址信号“A15”。当“A15”为低电平时，WR信号同时为低电平，即对“A15”所对应的地址进行写操作，则A33的两输入端都为低电平，使其输出也为低电平，使A31的E端为低电平而能够工作。在单片机16的地址信号“A0”、“A1”的控制下，译码器A31的Y0或Y1端变成低电平，其中Y0端与A28的三态门控制端 和 相连，A31的Y1端与A30的三态门控制端 和 相连。当A31的输出端Y0为低电平时，将打开A28的三态门，使单片机16的数据总线连接至A23的输入端D1～D8。这样，在单片机16的地址信号，“A15”、“A1”、“A0”和写信号WR的控制下，单片机16可以通过A28和A29，将数据锁存在A23和A27中，从而把控制信息发至跳闸继电器驱动电路41和LED灯光指示电路44中。同理，在单片机16的地址信号“A15”、“A1”、“A0”和读信号“RD”的控制下，单片机16通过A29读取操作台输入电路43的按钮按压情况。
在正常情况下，A37的输出为高电平，则A35′的输出为高电平，使A33′和A34′的输出都为高电平，从而使A31′和A32′的 为高电平，于是使A31′和A32′不能工作，其输出Y0～Y3端始终为高电平，关闭A28′、A29′、A30′的全部三态门，这样，备用工作模块2的信息就不能送到公共模块4，而工作模块1的信息则可以送到公共模块4。这样，配电所或变电站的保护检测就由工作模块1完成，而模块2则处于热备工作状态。
当工作模块1发生故障时，通过两模块之间的双机通讯电路110和210，模块2获得此信息，将其STS′信号变成低电平，从而A37的输出变成高电平，A36的输出变为高电平。这样，使得工作模块1与公共模块4之间的联系通道关闭，而备用工作模块2则投入工作，从而实现了“动态冗余”。
参见图8，扳键与键盘及数码管电路19由锁存器A13与A19、驱动器A14与A20、含两个八段LED数码管的显示器件A15至A18、键盘KP及电阻R17至R20组成，A13与A19可采用74LS377，A14与A20可采用ULW2804，A15至A18可采用LA(C)5012－11。A13和A19的输入端与单片机16的数据总线和地址总线相接，KP与单片机16的I／D端口线相连。
来自单片机16的数据总线和地址信号D7～D0和ADDR3，将数据锁存至A19中，再经A20选中8个数码管A15～A18中的某一个(即进行字位选择)。单片机16通过地址信号ADDR4和数据信号D7～D0决定已选中的某一个八段数码管的显示状态(即进行字形选择)。
键盘功能是通过如下方式实现的。A20的输出8根信号线中，仅一根信号线为低电平，其余均为高电平，而单片机16的4根I／D端口线P1.0～P1.3通过电阻R17～R20上拉后，变为高电平。若无键按下，P1.0～P1.3均为高电平，若有键按下，则P1.0～P1.3必然会有一根以上变为低电平。现举例说明之，现若K8键按下，则当A20的D1端为低电平、其余为高电平时，单片机16读P1.0～P1.3必全为高，说明D1线上无键按下。然后将A20的D2端变为低电平，其余为高电平。单片机16读P1.0～P1.3时，P1.0、P1.2、P1.3为高电平，P1.1为低电平，从而得知K8键按下。这样，通过本电路，既可以将数据显示在8个数码管A15～A18上，又可查询键盘情况。
参见图9，双机通讯电路110和210分别由I／D接口芯片A12和A12′为主构成，A12和A12′均可采用8255。作为选通式输出端的A12的PA口与作为选通式输入端的A12′的PA口相连，作为选通式输出端的A12′的PB口与作为选通式输入端的A12的PB口相接。单片机16发向单片机26的数据通过A12和A12′的PA口传送，其传送过程为单片机16向A12的PA口写数，从A12的 端发出信息到A12′的 端，使A12′接收此数据，并从JBFA端发回响应信号到A12的 端，通知单片机16，数据已被单片机26取走。单片机26发向单片机16的数据则通过A12′和A12的PB口传送，其传送过程与单片机16发向单片机26以数据的过程相似。这样，本实用新型装置运行时，通过双机通讯电路110和210，使工作模块1与备用工作模块2能够相互交换数据，以检测处于工作状态的模块是否发生故障，从而实现“动态冗余”。
单片机16和单片机26采用的是高档的8位及16位通用工业控制单片微机，即WCS－51系列及WCS－96系列，其抗干扰能力和运算能力均优越，在世界上广泛使用。
参见图10，这是一种纯金属结构的标准台子。它的前面板分竖直面和水平面两部分。竖直面的中间是计算机的显示器和各种测量仪表及运行状态灯光显示装置。水平面主要是各种控制按钮和信号灯指示(打印机和计算机的键盘都可以放在这个面上)。
本实用新型在实际使用中，还可与电度板和电度表屏相配接，以实现电度计量。电度板可采用与工作模块1相同的CPU电路结构，电度表屏可采用JP－8－GL1型电屏，其中的电度表使用脉冲式电度表。由电度表屏送出的脉冲信号从电度板的并行口输入，由软件实现电度计量，并将电度计量值(有功电度、无功电度)由串行口发送到本实用新型装置的上位机31，再由上位机31打印输出。
本实用新型装置与现有机电式产品的前述缺陷相比较，具有如下优点。
(1)技术先进由微机构成的二次回路与常规设备相比，控制由强电变为弱电，保护由触点式变为无触点式，原理由电磁式变为电子式，由于采用了大规模集成化芯片，连线少，可靠性高。
(2)功能完备齐全该集控台除具有常规二次设备所具有的继电保护、控制、监测、信号系统等功能外，还具有保护巡检、设备正常情况诊断、越限报警、保护精度高、动作速度快、屏幕直接显示中文字、可遥测遥信等优点，特别是微机保护整定精度可达0.5％，返回系数在0.9～0.92之间，动作速度较常规保护提高一倍以上。
(3)安装调试、操作使用和维护检修均很方便微机集控台将所有二次回路集中在一个不大的集控台内，安装时只需将一次设备的电流互感器(LH)、电压互感器(YH)及断路器跳合闸回路的二次电缆引接至集控台即可。集控台结构紧凑、单元清晰，各部分有自己独立的小板，一旦屏幕显示某处发生故障，便可更换小板，维护检修十分方便，调试工作量也大为减少，约为常规变电站的五分之一，并可节省大量电缆。由于微机集控台采取模拟操作方式，对于有一定运行经验的电气工人，一般经半天培训，就可担任运行操作，经短期培训，便可自己维护检修。
(4)经济效益提高常规继电器的主要材料是硅钢片、铜线等，故保护控制屏的价格逐年提高。而计算机随着大规模集成电路的发展，其价格反而下降。
(5)设计工作量减少常规变电站的二次设计需绘制大量的原理图、端子图、屏面布置图，设计工作量很大。而采用微机集控台，上述图纸均可免去，只需对保护进行整定计算，主要设计工作量由集控台生产厂家对计算机进行软件编程来实现。
权利要求1.一种110KV及其以下配电所变电站微机集控台，包括有电路结构完全相同的工作模块(1)和工作模块(2)、公共模块(3)、公共模块(4)、故障检测及切换模块(5)，工作模块(1)和备用工作模块(2)分别通过与之相连的故障检测及切换模块(5)而与公共模块(3)和公共模块(4)相接，其特征之处在于A)工作模块(1)具有单片机(16)，单片机(16)外围接有模/数转换电路(13)、存贮器电路(14)、同期检测电路(15)、RS232通讯电路(17)、数据缓冲及放大电路(18)、扳键与键盘及数码管电路(19)、双机通讯电路(110)，工作模块(1)还包括有多路开关电路(11)和隔离放大器(12)，多路开关电路(11)的输出端与隔离放大器(12)的输入端相接，隔离放大器(12)的输出端与模/数转换电路(13)的输入端相连，并且多路开关电路(11)的控制端接在单片机(16)上；B)备用工作模块(2)具有与工作模块(1)完全相同的电路结构，即具有单片机(26)，单片机(26)外围接有模/数转换电路(23)、存贮器电路(24)、同期检测电路(25)、RS232通讯电路(27)、数据缓冲及放大电路(28)、扳键与键盘及数码管电路(29)、双机通讯电路210，备用工作模块(2)还包括有多路开关电路(21)和隔离放大器(22)，多路开关电路(21)的输出端与隔离放大器(22)的输入端相接，隔离放大器(22)的输出端与模/数转换电路(23)的输入端相连，多路开关电路(21)的控制端接在单片机(26)上，并且备用工作模块(2)的双机通讯电路210与工作模块(1)的双机通讯电路(110)通过通讯接口相接；C)公共模块(3)由带有彩色显示器CRT的上位机(31)和分别与上位机(31)相接的打印机(32)及上位机键盘(33)组成，公共模块(4)由外部驱动及输入电路(42)和分别与外部驱动及输入电路(42)相连的跳闸继电器驱动电路(41)、操作台输入电路(43)及LED灯光指示电路(44)组成；D)故障检测及切换模块(5)由故障检测电路(51)和与故障检测电路(51)的输出端分别相连的切换电路(52)及切换电路(53)组成，单片机(16)的STS信号端和单片机(26)的STS′信号端分别与故障检测电路(51)的输入端相接，工作模块(1)的RS232通讯电路(17)的通讯接口和备用工作模块(2)的RS232通讯电路(27)的通讯接口分别通过切换电路(52)与公共模块(3)的上位机(31)相连，工作模块(1)的数据缓冲及放大电路(18)和备用工作模块(2)的数据缓冲及放大电路(28)分别通过切换电路(53)与公共模块(4)的外部驱动及输入电路(42)相接；E)还具有变送器电路(6)，其输出端与工作模块(1)的多路开关电路(11)及同期检测电路(15)的输入端和备用工作模块(2)的多路开关电路(21)及同期检测电路(25)的输入端分别相接。
2.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，变送器电路(6)采用通用跟踪输出型隔离传感器GCG，多路开关电路(11)由多路开关芯片A1与A2及BD锁存器A7组成，隔离传按器GCG的输出端接至A1和A2的IN0至IN15端，单片机(16)的数据总线D4～D0和地址总线ADDR1连至A7，隔离放大器(12)由接成射随器形式的运算放大器A3与A5及线性光耦电路A4组成，A3的同相输入端与A1和A2的输出端X相接，模／数转换电路(13)以模／数转换电路芯片A6为主组成，A5的输出端与A6的10Vspn端相接，单片机(16)的地址总线的ADDK2、A0、A1分别与芯片A6的CS、AO／SC、R／C端相连，A6的DB11～DB0端连至单片机(16)的数据总线D7～D0上。
3.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，存贮器电路(14)由可擦去只读存贮器A9、随机存取存贮器A9、可擦去只读存贮器A10、锁存器A11、与门B1及译码器B2组成，单片机(16)的 、 端分别与B1的两个输入端相接，B1的输出端与A8、A9、A10的 端相连，单片机(16)的地址总线的A15、A14、A13与B2的输入端A、B、C相接。
4.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，同期检测电路(15)由±90°移相电路(151)、缓冲电路(152)、电压整形电路(153)、电平监视回路(154)、相频比较回路(155)、振荡电路(156)及表决电路(157)组成，±90°移相电路(151)的输出端与相频比较回路(155)的一个输入端相接，缓冲电路(152)的输出端与电压整形电路(153)的输入端和电平监视回路(154)的一个输入端相连，相频比较回路(155)的另一个输入端接在电压整形电路(153)的输出端上，电平监视回路，(154)的输出端和相频比较回路(155)的输出端分别与表决电路(157)的两个输入端相接，振荡电路(156)的输出端连在相频比较回路(155)上，±90°移相电路(151)的输入端和电平监视回路(154)的另一个输入端一起接在变送器电路(6)的同一个网络电压信号输出端上，而缓冲电路(152)的输入端接在变送器电路(6)的同期的另一个网络电压信号输出端上，表决电路(157)的输出端与单片机(16)的P1口相连。
5.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，RS232通讯电路(17)由三态门A38与A39、通讯调制器A40、通讯解调器A41组成，故障检测电路(51)由与门A37构成，切换电路(52)和切换电路(53)由非门A36构成，A36的输入端和A38与A39的控制端均与A37的输出端相连，A38和A39与单片机(16)相接，A40和A41与上位机(31)相接，A37的两个输入端分别与单片机(16)的STS端和单片机(26)的STS′端相连，备用工作模块(2)的RS232通讯电路(27)的电路组成与工作模块(1)的RS232通讯电路(17)的电路组成完全相同，A38′和A39′与单片机(26)相接，A40′和A41′与上位机(31)相接，而A38′和A39′的控制端与A36的输出端相连。
6.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，数据缓冲及放大电路(18)由单向缓冲器A28至A30、译码器A31与A32及或门A33至A35组成，跳闸继电器驱动电路(41)由动作继电器W1至W4、信号继电器J1至J4、驱动器A21、光电耦合器A22及电阻R1至R4组成，外部驱动及输入电路(42)由锁存器A23、单向缓冲器A25及锁存器A27组成，操作台输入电路(43)由按钮KB1至KB4、光电耦合器A24及电阻R5至R8组成，LED灯光指示电路(44)由驱动器A26、发光二极管LED1至LED8及电阻R9至R16组成，单片机(16)的数据总线分别与A23和A27的输入端及A25的输出端相连，单片机(16)的一根地址总线和A36的输出端分别与A35的两个输入端相接，单片机(16)的读、写控制端分别与A33和A34的一个输入端相连，A33和A34的另一输入端均与A35的输出端相接，单片机(16)的两根地址线分别与A31和A32的A、B端相连，A33和A34的输出端分别与A31和A32的 端相接，A28和A30的输出端分别连在A23和A27的输入端上，A25的输出端接在A29的输入端上，A23和A27的输出端分别与A22和A26的输入端相接，A24的输出端与A25的输入端相连，备用工作模块(2)的数据缓冲及放大电路(28)的电路组成及与单片机(26)、A23、A25、A27的连接关系均与工作模块(1)的数据缓冲及放大电路(18)相同，A35′的一个输入端与A36的输入端和A37的输出端相接。
7.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，按键与键盘及数码管电路(19)由锁存器A13与A19、驱动器A14与A20、含两个八段LED数码管的显示器件A15至A18、键盘KP及电阻R17至R20组成，A13和A19的输入端与单片机(16)的数据总线和地址总线相接，KP与单片机(16)的I／O端口线相连。
8.如权利要求1所述的微机集控台，其特征在于，双机通讯电路110和210分别由I／O接口芯片A12和A12′为主构成，作为选通式输出端的A12的PA口与作为选通式输入端的A12′的PA口相连，作为选通式输出端的A12′的PB口与作为选通式输入端的A12的PB口相接。
专利摘要1110KV及其以下配电所变电站微机集控台的电路由工作模块1、备用工作模块2、公共模块3与4、故障检测及切换模块5、变送器电路6组成，以单片机(下位机)和包括彩色单显与打印机的微机(上位机)构成本装置的核心。它除了具有继电保护、控制、监测和信号系统的功能外，还具有保护巡检、设备正常情况诊断，越限报警、遥测遥信等功能。其保护精度高，动作速度快，安装调试和使用维修方便，为输电系统的安全高效运行提供了可靠的保护手段。
文档编号H02J13/00GK2192965SQ94226318
公开日1995年3月22日 申请日期1994年3月7日 优先权日1994年3月7日
发明者刘一江, 邓路明 申请人:刘一江, 邓路明