基于hcm3000平台的集中式交流滤波器保护方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及HCM3000平台集中式交流滤波器保护的实现。适用于目前特高压直流输电工程中交流滤波器保护的工程应用。
【背景技术】
[0002]交流滤波器是特高压直流输电系统中无功补偿和滤除谐波的重要设备，而交流滤波器保护是避免这些设备损坏的最后一个保护环节。随着直流输电技术水平的不断提升，在重视直流系统保护性能的同时，对交流滤波器保护的实现方案及系统性能要求也越来越尚O
[0003]交流滤波器保护功能的集中化配置需完成一个交流滤波器大组中所有模拟量信号的采集、传输、处理，对平台的综合性能及系统的稳定性提出了严峻考验。
[0004]随着电压等级越来越高，对保护可靠性、速动性和选择性的要求也越来越高，交流滤波器保护系统保证故障设备在最短时间内退出运行，所受应力在最短时间内降至最低，设备故障或不正常状态对整个直流系统及其他设备的影响最小。在所有可能的运行工况下，保护准确、及时地动作，保护动作只切除故障区域，不发生拒动和误动，不会发生由保护装置本身故障而导致的不必要的系统停运。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，用于完成特高压直流输电工程国家电网对交流滤波器保护的整体设计要求。
[0006]基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:测量机箱将电CT模拟量与合并单元中光CT模拟量采集，经过ESPlOB板卡将数据合并后进行预处理后通过多条复用TDM链路送出给EPUlOA板卡，保护机箱的EPUlOA板卡从TDM链路接收测量机箱的数据，并进行数据处理与逻辑判断，通过EDI开关量开入开出板卡，将保护跳闸信号开出给一次设备；同时EPUlOA板卡之间通过背板总线进行数据交换，通过多路IFC高速控制总线进行内置录波数据的传输。
[0007]交流滤波器保护按大组保护功能进行集中化配置，采用“启动+动作”出口逻辑;采用多路复用TDM总线通信机制，多路快速控制总线通信机制，光CT数据与本地数据交汇机制，完成信号的采集、处理及应用。
[0008]所述的“启动+动作”出口逻辑为:交流滤波器保护从采样、保护逻辑到保护出口的硬件完全独立，只有启动通道开放，同时动作通道达到定值才会出口，单套保护自身保证单一元件损坏保护不误动。
[0009]所述的TDM总线机制为:测量数据经TDM协议打包发送至保护系统，TDM总线的数据波特率为32MHz;采用数据插入链路的方式，每个测量板卡作为一个TDM数据插入节点，配置不同的模式和站号;每个节点的数据加入CRC校验信息，保证数据准确性。
[0010]所述的快速控制总线通信机制为:快速总线的工作模式根据接收和发送端的板卡功能可灵活配置;接收板卡收到数据后，使用DMA传输数据，通过光纤链路断线检测及接收通道解码嵌入的校验信息，以保证数据的可靠性和准确性。
[0011 ]所述的光CT数据与本地数据交汇机制为:两条TDM数据合并，板卡上的DSP通过FPGA读取光CT的TDM数据，与本地TDM数据合并为一个TDM链路。
[0012]本发明的有益效果:本发明所提出的方法使交流滤波器保护系统的硬件与软件集中化配置，满足直流输电标准，大大降低了成本与屏柜占地，并且在一次设备故障时能够及时动作切除故障区域，使一次设备免受过应力。
【附图说明】
[0013]图1是双调谐交流滤波器小组保护功能配置图；
[0014]图2是交流滤波器测量机箱通信示意图；
[0015]图3是交流滤波器保护机箱通信示意图。
【具体实施方式】
[0016]通常特高压直流输电工程中一个滤波器大组包含3-5个不同类型的滤波器小组，以其中一种双调谐类型交流滤波器小组为例，如图1。集中式配置的交流滤波器保护系统要完成大组小组模拟量采集，数据处理以及保护逻辑判断。
[0017]本发明依托于HCM3000嵌入式工业控制平台的强大功能实现，HCM3000是许继集团的新一代直流保护系统产品。HCM3000嵌入式工业控制平台包括:HCM3000机箱、ESPlOB测量板卡、EPUlOA保护板卡为主组成的硬件系统。其中HCM3000机箱基于标准高速背板总线系统、冗余电源系统而构成的具备高性能的集成应用装置，ESPlOB测量板卡内部集成高性能浮点DSP，进行模拟量的采集及预处理;EPUlOA保护板卡采用PowerPC作为主处理器，进行保护逻辑的实现。硬件性能完全满足对执行时间要求苛刻的交流滤波器保护。
[0018]软件平台由运行时系统SmartWork和通用功能块库组成，完成对多组数据的优先级调度、异步中断处理。针对集中式交流滤波器保护的工程应用，还开发了针对性的用户功能块，数据运算及逻辑处理均满足新的特高压直流输电交流滤波器保护标准。
[0019]硬件平台配合图形化编程的软件平台共同完成交流滤波器保护功能应用，保护逻辑适用于目前特高压直流输电工程特点，例如电容器不平衡保护，保护逻辑采用比值法代替常规的差值法，降低误动风险。完整的图形化程序可进行在线下装、调试、查询与监视。
[0020]某特高压直流输电工程需要依托于HCM3000硬件平台按大组方式完成交流滤波器所有保护功能的集中化配置。交流滤波器保护设备和配套件的设计，制造，检查，试验及特性除满足直流输电规范中规定的标准外，全部适用最新版IEC标准和中国国家标准(GB)及电力行业(DL)标准，以及国际单位制(SI)。
[0021 ]通过测量机箱(如图2)将电CT模拟量与合并单元中光CT模拟量采集，经过ESPl OB板卡将数据合并后进行预处理后通过多条复用TDM链路送出给EPUlOA板卡，如图3保护机箱的EPUlOA板卡从TDM链路接收测量机箱的数据，并进行数据处理与逻辑判断，通过EDI开关量开入开出板卡，将保护跳闸信号开出给一次设备。同时EPUlOA板卡之间通过背板总线进行数据交换，通过多路IFC高速控制总线进行内置录波数据的传输。ENT板卡通过LAN通信方式与后台运行人员工作站、信息保护子站进行通信。
[0022]交流滤波器保护按大组保护功能进行集中化配置，采用“启动+动作”出口逻辑;采用多路复用TDM总线通信机制，多路快速控制总线通信机制，光CT数据与本地数据交汇机制，完成信号的采集、处理及应用。
[0023]“启动+动作”出口逻辑为:交流滤波器保护从采样、保护逻辑到保护出口的硬件完全独立，只有启动通道开放，同时动作通道达到定值才会出口，单套保护自身保证单一元件损坏保护不误动。
[0024]TDM总线机制为:测量数据经TDM协议打包发送至保护系统，TDM总线的数据波特率为32MHz;采用数据插入链路的方式，每个测量板卡作为一个TDM数据插入节点，配置不同的模式和站号;每个节点的数据加入CRC校验信息，保证数据准确性。
[0025]快速控制总线通信机制为:快速总线的工作模式根据接收和发送端的板卡功能可灵活配置;接收板卡收到数据后，使用DMA传输数据，减少总线占用时间，降低系统等待数据的延时。通过光纤链路断线检测及接收通道解码嵌入的校验信息，保证数据的可靠性和准确性。
[0026]光CT数据与本地数据交汇机制为:两条TDM数据合并，板卡上的DSP通过FPGA读取光CT的TDM数据，与本地TDM数据合并为一个TDM链路。
【主权项】
1.基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:测量机箱将电CT模拟量与合并单元中光CT模拟量采集，经过ESPlOB板卡将数据合并后进行预处理后通过多条复用TDM链路送出给EPUlOA板卡，保护机箱的EPUlOA板卡从TDM链路接收测量机箱的数据，并进行数据处理与逻辑判断，通过EDI开关量开入开出板卡，将保护跳闸信号开出给一次设备；同时EPUlOA板卡之间通过背板总线进行数据交换，通过多路IFC高速控制总线进行内置录波数据的传输。2.根据权利要求1所述的基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:交流滤波器保护按大组保护功能进行集中化配置，采用“启动+动作”出口逻辑;采用多路复用TDM总线通信机制，多路快速控制总线通信机制，光CT数据与本地数据交汇机制，完成信号的采集、处理及应用。3.根据权利要求1所述的基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:所述的“启动+动作”出口逻辑为:交流滤波器保护从采样、保护逻辑到保护出口的硬件完全独立，只有启动通道开放，同时动作通道达到定值才会出口，单套保护自身保证单一元件损坏保护不误动。4.根据权利要求1所述的基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:所述的TDM总线机制为:测量数据经TDM协议打包发送至保护系统，TDM总线的数据波特率为32MHz;采用数据插入链路的方式，每个测量板卡作为一个TDM数据插入节点，配置不同的模式和站号;每个节点的数据加入CRC校验信息，保证数据准确性。5.根据权利要求1所述的基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:所述的快速控制总线通信机制为:快速总线的工作模式根据接收和发送端的板卡功能可灵活配置;接收板卡收到数据后，使用DMA传输数据，通过光纤链路断线检测及接收通道解码嵌入的校验信息，以保证数据的可靠性和准确性。6.根据权利要求1所述的基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法，其特征在于:所述的光CT数据与本地数据交汇机制为:两条TDM数据合并，板卡上的DSP通过FPGA读取光CT的TDM数据，与本地TDM数据合并为一个TDM链路。
【专利摘要】本发明涉及基于HCM3000平台的集中式交流滤波器保护方法。适用于目前特高压直流输电工程中交流滤波器保护的工程应用。硬件平台采用HCM3000嵌入式工业控制平台，是目前特高压直流输电领域较为通用的平台，软件平台由运行时系统SmartWork和通用功能块库组成，完成对多组数据的优先级调度、异步中断处理。本发明所提出的系统配置和实现方法，既满足新的特高压直流输电标准，增强了系统性能，又大大降低了成本。
【IPC分类】H02H7/00
【公开号】CN105449637
【申请号】CN201510867815
【发明人】罗磊, 盛琰, 黄金海, 张爱玲, 曹森, 吴庆范, 李泰 , 贾轩涛, 周玉勇, 田培涛, 范子强, 许朋见, 付艳, 王长久, 范雪峰
【申请人】许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月1日