CN101635473A - 开关间隔测控装置 - Google Patents

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张杭
赵新明
张伟
任胜兰
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NANJING INTELLIGENT APPARATUS CO Ltd
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Abstract

本发明公开了一种开关间隔测控装置，用于构建数字化变电站系统，负责监视GIS开关的各种状态以及同网络中其他GIS开关的状态，可实现对开关的控制和操作。其特征是：机箱采用高6U，长19英寸的标准工业机箱，硬件采用基于PowerPC的MPC8247CPU作为主硬件平台，IEC61850功能、支持GOOSE跳合闸及联锁功能、支持PLC可编程逻辑功能，支持MODBUS通信协议。

Description

开关间隔测控装置
技术领域
本发明专为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的智能控制而设计开发的，用于监视GIS开关的各种状态以及同网络中其他GIS开关的状态，可实现对开关的控制和操作，可用于组建数字化变电站系统。
背景技术
随着电子计算机技术，网络技术的快速发展，数字化变电站的的建设得到了大力的推广，与传统变电站相比，数字化变电站的过程层、间隔层、站控层全部采用数字信号传输，因此数字化变电站对光电互感器、智能开关提出了新的技术要求，开关的状态采集、开关控制、开关互锁等必须采用基于以太网的GOOSE数字控制。
发明内容
为了概括本发明的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应了解，无需所有这些方面、优点和特征包含在任一特殊的实施例中。
本发明采用计算机技术、电力自动化技术、通讯技术等多种高新技术，集监测、控制、通讯、连锁、事件顺序记录(SOE)等多种功能于一体，实现了面向间隔的监测与控制。本发明支持IEC61850功能，可通过网络实现互锁，可通过GOOSE网络实现全变电站所有GIS设备的防误连锁，可满足数字化变电站的组网方案。另外，本发明可通过PLC逻辑软件进行开关的逻辑控制，逻辑软件的开发环境为梯形图环境，编程直观方便。
本发明所采用的技术方案是：硬件采用6U，19英寸标准工业机箱，电路板共分为：电源板、CPU板、DI板、DO板、互感器板、总线板、显示板、键盘板共8种电路板，其中电源板、CPU板、DI板、DO板、互感器板采用背插式结构，每块背插式电路板和显示板、键盘板通过总线板进行电气信号连接。本发明的电磁兼容性能达到IV级标准。
本发明电源板采用双冗余开关电源，交直流通用。在任何一路电源输入故障的情况下另一路可实现无缝切换。
本发明支持5个100M/10M自适应以太网口通信，支持FTP、TELNET服务器，支持IEC61850通信。
本发明最多可配置4块开入板及4块开出板，每块开入板支持32路模拟量的采集，每块开出板支持8路信号继电器输出及2路跳合闸控制回路。
本发明人机接口板7寸大屏幕彩色液晶显示模块，采用ucgui作为图形界面开发支撑软件包，本发明能动态显示开关的一次图，动态显示开关的各种状态。
本发明CPU板采用高性能的PowerPC平台，400MHz主频，128MRAM运行速度快，采用先进的Montavista实时Linux2.6操作系统，中断响应时间小于20微妙，Linux文件系统采用只读的ramdisk文件系统，可确保文件系统永不损坏。
本发明具备IEC61850功能，能实现IEC61850-8-1的通信服务要求，本发明能实现GOOSE跳合闸功能及GOOSE互锁功能，能通过GOOSE控制块发送本使用新型的各种状态信息。
本发明的有益效果：
本发明实现了IEC61850功能和PLC逻辑控制功能，能对断路器进行各种状态的检测和对开关进行控制。本发明通过了IEC61850一致性测试，可以和其他厂商的IEC61850客户端产品进行互联，是用于组建数字化变电站的必备元件。
附图说明
图1是本发明实施例的主体部分硬件原理框图；
图2是本发明实施例的软件框架图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
1、硬件设计
本发明采用PowerPC的MPC8247作为支撑硬件平台，CPU板的集成5个以太网通信口，通过PCI总线扩展，另外PCI总线和其他插件板间是通过局部并行总线实现的，是通过PLX9030实现将PCI总线和局部并行总线的桥接转换。DI板、DO板、互感器板的采集和控制是通过CPU板的FPGA进行采集和控制的。
本使用新型的显示板采用ATMEL的ARM9261作为主CPU，主频200MHz，运行linux操作系统及ucgui图形开发软件，键盘采用矩阵扫描方式进行控制，将17个小按键映射成标准键盘中的相应按键。
2、软件设计
本发明软件采用Montavista的实时Linux为软件支撑平台，主程序分为若干个线程进行模块管理。
1、PLX9030采集控制功能：负责将FPGA采集的数据通过局部并行总线转化到PCI总线供CPU读取；负责将CPU发送的跳合闸命令通过PLX9030转换为局部总线供FPGA进行命令控制。
2、IEC61850功能：采用单独的线程进行控制，负责IEC61850-8-1的各种通信服务，实现模拟量、开关量的上送及取代功能，负责上送状态变位的报告功能，负责实现本装置的遥控功能等。
3、GOOSE功能：通过GOOSE的发布服务上送本发明的各种状态信息，通过GOOSE的订阅服务接收其他装置发来的跳合闸信号及互锁信号进行跳合闸的控制。
4、PLC逻辑控制功能：实现各种开入、开出端口的各种逻辑组合编程，通过PC机进行梯形图编程，下装到本发明内，而且通过上位机软件可进行状态监视。
5、人机界面通信功能：通过CAN口实现和人机界面的通信。
6、MODBUS通信功能：通过串口实现MODBUS通信功能，供后台监控系统读取本发明的数据及下发控制命令。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1、一种开关间隔测控装置，包括外壳和主体部分，所述外壳采用6U，19英寸标准工业机箱，其特征在于：所述主体部分是由八种电路板组成，所述电路板分为：电源板、CPU板、DI板、DO板、互感器板、总线板、显示板、键盘板，其中电源板、CPU板、DI板、DO板、互感器板采用背插式结构，每块背插式电路板和显示板、键盘板通过总线板进行电气信号连接。
2、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述装置支持IEC61850功能，支持模拟量、开关量、报告的上送及遥控功能，支持GOOSE跳合闸功能及互锁功能。
3、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述装置支持IEC61850功能，能实现IEC61850-8-1的通信服务，可上送模拟量开关量及实现取代功能。
4、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述装置支持IEC61850功能，能实现IEC61850-8-1的通信服务，可实现不带选择的常规安全机制的遥控、不带选择的强安全机制的遥控、带选择的常规安全机制的遥控、带选择的强安全机制的遥控共4种模式的遥控功能。
5、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述装置支持IEC61850功能，能实现IEC61850-8-1的通信服务，可实现缓冲报告和非缓冲报告的上传功能。
6、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述装置支持IEC61850功能，能实现PLC可编程逻辑功能，由PC机进行逻辑软件的编程，然后下装到装置内执行，通过此功能可以非常方便地实现互锁逻辑的控制功能。
7、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述电源板采用双冗余开关电源，交直流通用；在任何一路电源输入故障的情况下另一路可实现无缝切换。
8、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述电源板、CPU板、DI板、DO板、互感器板采用从机箱背后插入的方式与总线板连接，总线板在机箱中前方，显示板的后面，显示板固定安装在前面板内侧，与总线板连接。
9、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述主板采用FreeScale的MPC8247，在主板集成5路以太网接口，主板上采用PLX9030实现了PCI总线和局部并行总线的转换。
10、根据权利要求1所述的开关间隔测控装置，其特征在于：所述DI板和DO板为可选自识别方式，每块DI板或DO板均由一块CPLD芯片进行控制；板卡的识别可通过CPLD自动识别。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102546829A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 山东超越数控电子有限公司 一种基于车载移动环境的私有云计算系统
CN103368974A (zh) * 2013-07-30 2013-10-23 国家电网公司 一种基于fpga支持iec61850协议的设备
CN112636191A (zh) * 2020-12-08 2021-04-09 科誉德电气（苏州）有限公司 一种新型环网柜智能综合测控装置设计

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

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