CN103944272A - 一种变电站通用测控装置 - Google Patents

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戴云霞
蒋亚峰
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Abstract

本发明涉及一种变电站通用测控装置，其特征在于：包括电源模块、主处理模块、主通信模块、人机交互界面、供电电源总线、同步时钟总线及通信数据总线，还包括选配安装的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件。本发明通过灵活的软硬件配置，简单易懂的人机交互界面，全方位的数据采集处理、安全可靠的通信方案，实现了变电站智能化监控管理，使其始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。

Description

一种变电站通用测控装置
技术领域
本发明涉及一种变电站内使用的数字式通用测控装置，属于配网自动化技术中的电力系统设备监测技术领域。
背景技术
随着信息技术和集成电路的快速发展使社会步入智能化时代，电网及其变电站也在向智能化方向发展。传统的变电站缺乏统一完备的测量监视控制装置，现有的变电站测控装置又存在着功能不全、软硬件适应性差、通信方式标准多而乱等问题，因此急需一种安全可靠的智能化测控装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化变电站一次设备、二次辅助系统的通用型接口装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种变电站通用测控装置，其特征在于：包括电源模块、主处理模块、主通信模块、人机交互界面、供电电源总线、同步时钟总线及通信数据总线，还包括选配安装的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件；
主通信模块与人机交互界面、主处理模块及通信数据总线之间建立双向通信，其至少包括无线对时单元和站控层通信接口，主通信模块通过站控层通信接口接入变电站站控层网络，从而与站控层网络建立通信，向站控层发送变电站中各种一次、二次设备的信息和状态数据或接收来自站控层的控制指令；由无线对时单元向主通信模块提供精确的系统时间信号；
主处理模块具有过程层通信通信接口，主处理模块通过过程层通信接口接入变电站过程层网络，从而与变电站内接入过程层网络的其他设备建立站内通信；主处理模块接入同步时钟总线，并与通信数据总线之间建立双向通信；主处理模块根据接收到的系统时间信号产生同步时钟信号并上传至同步时钟总线；
通过选配安装的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件采集和控制变电站中各种一次、二次设备的信息和状态；开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件分别对外扩展有双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口；开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件选配安装后，相应的双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口分别接入通信数据总线、同步时钟总线及供电电源总线；
电源模块的输出端接入供电电源总线，主处理模块、主通信模块及人机交互界面的电源输入接口均接入供电电源总线。
优选地，所述主处理模块与选配安装后的所述开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件经由所述通信数据总线进行数据通信是采用差分信号。
优选地，所述主处理模块采用GOOSE协议栈实现过程层通信；所述主通信模块采用IEC61850MMS协议栈实现站控层通信。
优选地，所述电源模块的输入电源采用电压范围较广的交/直流电，且具有过压/欠压报警输出。
优选地，所述主通信模块与所述主通信模块之间通过CAN总线建立双向通信。
优选地，所述主通信模块具有GPS和北斗两种对时时钟信号。
本发明通过灵活的软硬件配置，简单易懂的人机交互界面，全方位的数据采集处理、安全可靠的通信方案，实现了变电站智能化监控管理，使其始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。
附图说明
图1为本发明提供的一种变电站通用测控装置的系统框图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本发明提供了一种变电站通用测控装置，包括电源模块、主处理模块、主通信模块、人机交互界面、供电电源总线、同步时钟总线、通信数据总线、开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件。
主处理模块及主通信模块为本发明中的核心部件，两者之间通过CAN总线建立双向通信，分别负责装置内部的通信、变电站过程层通信、变电站站控层通信及GPS/北斗时钟对时。主通信模块包括GPS/北斗对时单元，用于接收GPS/北斗对时信号，北斗对时信号是通过接受我国具有自主知识产权的北斗导航系统、不受制于国外GPS信号。GPS和北斗两种对时方式产生精确稳定可靠的系统时间信号，主通信模块具有站控层通信接口，在本实施例中，该站控层通信接口为以太网接口，主通信模块通过该站控层通信接口接入变电站站控层网络，从而与接入站控层网络的其他设备依据IEC61850MMS协议栈建立通信，向站控层发送由选配安装后的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件采集的变电站中各种一次、二次设备的信息和状态数据或接收来自站控层控制指令，并发送给主处理模块，或选配安装后的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件。
主处理模块具有过程层通信接口，在本实施例中，过程层通信接口采用以太网接口，主处理模块通过该过程层通信接口接入变电站的过程层网络，从而与变电站内接入过程层的其他设备根据GOOSE协议栈建立通信。主处理模块根据接收到的系统时间信号产生同步时钟信号并上传至同步时钟总线。主处理模块与选配安装后的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件经由通信数据总线采用差分信号形式进行双向数据通信，传统的串口通信易受变电站复杂电磁环境干扰，通信不能保证，采用差分信号后提高了数据传输的抗干扰性和稳定性。
本发明中的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件是可根据用户需求进行灵活选配的功能模块插件，每个插件上都有独立的MCU用来完成数据采集处理的工作，每个插件都向外扩展有双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口，开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件选配安装后，相应的双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口分别接入通信数据总线、同步时钟总线及供电电源总线。每个插件上独立的MCU完成数据采集处理后，通过通信数据总线把处理结果汇总给主通信模块或主通信模块。
人机交互模块提供直观的操作显示界面，其自带LCD液晶显示、LED指示灯和按键。通过按键对本发明提供的变电站通用测控装置进行操作，LCD液晶和LED指示灯显示各种数据和状态。
电源模块提供本发明所需的电源，其输入电源可以使用电压范围较广的交/直流电，并具有过压/欠压报警输出。
通过本发明可以实现如下功能：
变电站通用测控装置实现以下功能。
1、采集功能：
能够实现对电气量、非电气量(压力、油温等)的测量，能计算出电压、电流的幅值、相位谐波、线路的有功功率、无功功率、系统运行的频率等，电压、电流等能够越限告警；能对开关量进行监视，对部分开关量应该有较高的分辨率，当开入变位时，应该能够实时地将变位信息向后台监控装置发送。
2、控制功能：
可接受主站下发的遥控命令，完成控制断路器及其周围刀闸，复归收发信机、操作箱等操作。有权限的用户可通过按钮直接对主接线图上对应的断路器及其周围刀闸进行分合操作。
3、通信功能：
与主站通信，上报开关量变位顺序事件记录、当前监测数据、存储的历史数据，开关变位优先传送；同时，接收命令，实现远方控制、参数设置与校时的功能。
4、防误闭锁：
能够与变电站层集中式防误操作闭锁系统相结合，根据现场需要实现局部和全局两种防误功能，实现操作闭锁时应该不受插件的开入端子数的限制，并能够根据现场的要求投退防误闭锁功能及范围。
5、对时功能：
将内部网络对时和GPS＼北斗硬件对时相结合，提高测控装置的对时精度。
6、功能、结构上的灵活配置：
为实现不同的系统对测控装置的不同要求，在本装置考虑到功能、结构的灵活配置。如开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件数目、类型都可按现场的要求配置。
上述功能只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种变电站通用测控装置，其特征在于：包括电源模块、主处理模块、主通信模块、人机交互界面、供电电源总线、同步时钟总线及通信数据总线，还包括选配安装的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件；
主通信模块与人机交互界面、主处理模块及通信数据总线之间建立双向通信，其至少包括无线对时单元和站控层通信接口，主通信模块通过该站控层通信接口接入变电站站控层网络，从而与接入站控层的设备建立通信，向站控层发送变电站中各种一次、二次设备的信息和状态数据或接收来自站控层的控制指令；由无线对时单元向主通信模块提供精确的系统时间信号；
主处理模块具有过程层通信接口，主处理模块通过该过程层通信接口接入变电站的过程层网络，从而与变电站内接入过程层的的其他设备建立站内通信；主处理模块接入同步时钟总线，并与通信数据总线之间建立双向通信；主处理模块根据接收到的系统时间信号产生同步时钟信号并上传至同步时钟总线；
通过选配安装的开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件采集和控制变电站中各种一次、二次设备的信息和状态；开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件及交流测量模块插件分别对外扩展有双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口；开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件选配安装后，相应的双向数据通信接口、同步时钟接口及电源输入接口分别接入通信数据总线、同步时钟总线及供电电源总线；
电源模块的输出端接入供电电源总线，主处理模块、主通信模块及人机交互界面的电源输入接口均接入供电电源总线。
2.如权利要求1所述的一种变电站通用测控装置，其特征在于：所述主处理模块与选配安装后的所述开关量输入模块插件、开关量输出模块插件、直流测量模块插件或交流测量模块插件经由所述通信数据总线进行数据通信是采用差分信号。
3.如权利要求1所述的一种变电站通用测控装置，其特征在于：所述主处理模块采用GOOSE协议栈实现过程层通信；所述主通信模块采用IEC61850MMS协议栈实现站控层通信。
4.如权利要求1所述的一种变电站通用测控装置，其特征在于：所述电源模块的输入电源采用电压范围较广的交/直流电，且具有过压/欠压报警输出。
5.如权利要求1所述的一种变电站通用测控装置，其特征在于：所述主通信模块与所述主通信模块之间通过CAN总线建立双向通信。
6.如权利要求1所述的一种变电站通用测控装置，其特征在于：所述主通信模块具有GPS和北斗两种对时时钟信号。
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