CN105119238A - 接入小水电的配网继电保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接入小水电的配网继电保护系统，其包括PC机、通用微控制器、函数库、继电保护算法库，PC机分别与微控制器、函数库、继电保护算法库连接；函数库用于存储不同微控制器内嵌硬件的函数，继电保护算法库用于存储满足不同类型的硬件平台的保护算法；PC机用于接收选择指令，根据选择指令从函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，从继电保护算法库选择保护算法，得到设置数据，将设置数据传输给通用微控制器；通用微控制器植入设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信。采用本发明的方案，可以适用于不同的微控制器和不同的外围硬件结构，节约人力、物力成本。

Description

接入小水电的配网继电保护系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种接入小水电的配网继电保护系统。

背景技术

电力系统继电保护是电力系统中的一个重要方向，它是在电力系统发生故障或不正常运行状态时，迅速而有选择性地切除故障元件，从而保证电力系统其他非故障元件能够安全可靠运行。微机保护就是以数字式计算机(包括微型计算机)为基础而构成的继电保护。它与传统的继电保护系统相比，具有保护完善、功能齐全、可靠性高、维护少，便于统一管理和调度，易实现变电站的无人值守等优点，是继电保护系统未来发展的主要方向。

传统的电力系统继电保护装置只能遵循硬件单独设计，并在专用硬件基础上设计软件实现继电保护功能，限制了继电保护装置的软硬件的兼容性和产品升级的可能，因现场控制条件修改必然导致整个软硬件设计重新进行，人力、物力成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接入小水电的配网继电保护系统，可以适用于不同的微控制器和不同的外围硬件结构，可以避免许多重复性开发工作，节约人力、物力成本。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种接入小水电的配网继电保护系统，其包括PC机、通用微控制器、函数库、继电保护算法库，所述PC机分别与所述微控制器、所述函数库、所述继电保护算法库连接；

所述函数库用于存储不同微控制器内嵌硬件的与继电保护相关的测量、控制、通信的函数，所述继电保护算法库用于存储满足不同类型的硬件平台的保护算法；

所述PC机用于接收选择指令，根据所述选择指令从所述函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，并根据所述选择指令从所述继电保护算法库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的保护算法，根据所选择的函数和保护算法得到设置数据，将所述设置数据传输给所述通用微控制器；

所述通用微控制器植入所述设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信。

根据上述本发明的方案，其函数库中存储有不同微控制器的内嵌硬件的函数，继电保护算法库中存储有满足不同类型的硬件平台的保护算法，其通用微控制器可以获取PC机选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的硬件设置参数和保护算法得到的设置数据，并植入所述设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信，因此，对同一种类型的微控制器，即便内嵌硬件的设计不同，只要设置相应的参数就可实现需要的功能，针对不同类型的微控制器，其可以直接调用而无需重新开发，适用于不同的微控制器和不同的外围硬件结构，可以避免许多重复性开发工作，节约了人力、物力成本。

附图说明

图1为本发明的接入小水电的配网继电保护系统实施例的结构示意图；

图2为图1中通用微控制器在其中一个实施例中的细化结构示意图；。

图3为图1中通用微控制器的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1所示，为本发明的接入小水电的配网继电保护系统实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的接入小水电的配网继电保护系统包括PC(个人电脑，PersonalComputer)机101、通用微控制器102、函数库103、继电保护算法库104，所述PC机101分别与通用微控制器102、函数库103、继电保护算法库104连接；

函数库103用于存储不同微控制器内嵌硬件的与继电保护相关的测量、控制、通信的函数，继电保护算法库104用于存储满足不同类型的硬件平台的保护算法；

所述PC机101用于接收选择指令，根据所述选择指令从所述函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，并根据所述选择指令从所述继电保护算法库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的保护算法，根据所选择的函数和保护算法得到设置数据，将所述设置数据传输给通用微控制器102；

通用微控制器102植入所述设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信。

据此，根据上述实施例的方案，其函数库103中存储有不同微控制器的内嵌硬件的函数，继电保护算法库104中存储有满足不同类型的硬件平台的保护算法，其通用微控制器102可以获取所述PC机选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的硬件设置参数和保护算法得到的设置数据，并植入所述设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信，因此，对同一种类型的微控制器，即便内嵌硬件的设计不同，只要设置相应的参数就可实现需要的功能，针对不同类型的微控制器，其可以直接调用而无需重新开发，适用于不同的微控制器和不同的外围硬件结构，可以避免许多重复性开发工作，节约了人力、物力成本。

其中，函数库103存储有不同微控制器的内嵌硬件的函数，继电保护算法库104存储有满足不同类型的硬件平台的保护算法，因此，可以根据需要选定不同的函数或者不同的保护算法，实现内嵌硬件的函数与硬件平台的保护算法进行任意组合，缩短了项目开发周期,避免了许多重复性开发工作，突出了系统集成思想，开发人员着重系统的整体构成，使得项目易于维护，避免因开发人员变化所带来的麻烦，减少了开发费用。

此外，函数库103是建立在常见的满足继电保护功能需求的不同微处理器的内嵌硬件功能模块基础上，提取针对继电保护功能相关的参数选择，作为传递参数建立不同处理器的内嵌硬件功能模块的函数，即首先根据不同的微处理器创建底层的与继电保护相关的测量、控制、通信的函数库；继电保护算法库104是基于满足保护算法要求的硬件平台建立的，从而在硬件底层程序的基础上建立组态软件框架，通过选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的硬件设置参数和保护算法，做到组态软件可适用于不同的微控制器和不同的外围硬件结构。针对同一种类型的微控制器，尽管硬件设计不同，只要设置相应的参数就可实现需要的功能；针对不同类型的微控制器，功能模块可以直接调用而无需重新开发。其中，所述保护算法包括傅里叶算法、两点成绩算法、半周积分算法、解微分方程算法等。

具体地，PC机101可以包括参数设置单元和通信单元；

所述参数设置单元用于接收选择指令，根据所述选择指令从所述函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，并根据所述选择指令从所述继电保护算法库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的保护算法，根据所选择的函数和保护算法得到设置数据；所述通信单元用于将所述设置数据传输给所述通用微控制器。所述通信单元可以包括USB通信单元、RS23通信单元。

图2中示出了通用微控制器102的一个较佳实施例的细化结构示意图。依据不同的考虑因素，在具体实现本发明的接入小水电的配网继电保护系统时，可以包含图2中所示的全部，也可以只包含2中所示的其中一部分，以下就针对其中的几个具体实施例进行详细说明。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102可以包括FLASH擦除模块201和FLASH编程模块202；

所述FLASH擦除模块201用于删除历史设置参数；

其中，历史设置参数是指在获取到PC机101当前传输的设置数据之前写入到通用微控制器102的物理地址中的数据；

所述FLASH编程模块202用于将所述设置数据写入到通用微控制器102的物理地址中，所述设置数据的地址与预先定义的结构体在内存中的地址相对应，即建立了所述设置数据与函数库103中对应的函数、以及继电保护算法库104对应的保护算法的关联关系，可以通过访问结构体成员变量来实现对设置数据的访问。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102还可以包括模拟量输入模块203；

模拟量输入模块203用于将由电力系统输入到继电保护装置的模拟信号转换为与通用微控制器102兼容的电量电平、去除所述模拟信号的高频部分得到连续信号，将所述连续信号进行离散化。

其中，由电力系统输入到继电保护装置的模拟信号主要有两类,一类是来自电压互感器(或电流互感器)的交流电压(或电流信号)，另一类是来自分压器(或分流器)的直流电压(或电流)信号。这些信号首先被转换到与通用微控制器102兼容的电量电平，通过模拟滤波器去其中的高频成分，然后由采样保持环节将连续信号离散化。如图2所示，通用微控制器102还可以包括A/D转换模块204，A/D转换模块204可以具体包括内部A/D转换模块和外部A/D转换模块两部分,内部A/D转换模块主要用于测量直流量，外部A/D转换模块主要用于测量交流量。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102还可以包括开关量输入模块205；

开关量输入模块205输入的开关量包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器接点输入量、外部装置闭锁重合闸触点输入量、轻瓦斯和重瓦斯继电器接点输入量。

开关量输入的接口方式包括TTL电平直接接口型和光电隔离型。

开关量输入读取方式主要分为软件查询方式和中断方式，用软件查询方式会带来一定的延时。该开关量输入模块205中，查询方式预留10个并行口可供选择，采用中断方式需要对中断口功能寄存器写控制字，用户可以根据硬件的接线处理，可以选择输入方式中的一种或同时选择两种。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102还可以包括控制输出模块206，控制输出模块206输出的信号包括电平和脉冲。

具体地，开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等，一般采用并行接口的输出口来控制有接点继电器，为提高抗干扰能力，也可以经过一级光电隔离。开关量输出信号可归纳为两种：电平和脉冲。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102还可以包括保护模块207；该保护模块207可以包括电流速断保护单元、限时电流速断保护单元、定时限过电流保护单元、反时限过电流保护单元、方向性电流保护单元、距离保护单元和线路纵联差动保护单元。

在其中一个实施例中，如图2所示，通用微控制器102还可以包括通信模块208，通信模块208用于与所述PC机和基于硬件平台的继电保护装置建立通讯。具体地，通信模块208通信模块是建立PC机和基于硬件平台的继电保护装置的信息枢纽，承担保护装置参数的下载和命令的上传、下发的重要任务,本组态技术的通信主要有RS232和USB两种通信方式。

通用微控制器102的具体工作过程可以如图3所示。首先用户通过按键方式设置组态软件设置参数的通信方式，可选择USB或者RS232：判断数据是否通过USB接口或者RS232接口通信，选择其中之一中通信方式，接受设置数据，通过FLASHRom擦除、FLASHRom植入组态软件的设置参数，(如没有组态参数设置，可以直接跳过上述程序)并开启中断，进入按键处理程序。对输电线路的保护方式进行选择：电流保护、距离保护、差动保护，并根据组态设置的参数进行相应的保护处理，显示状态，并进行按键处理，最后上传保护参数。循环进行按键处理、线路保护、状态显示和数据上传。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，包括PC机、通用微控制器、函数库、继电保护算法库，所述PC机分别与所述微控制器、所述函数库、所述继电保护算法库连接；

所述函数库用于存储不同微控制器内嵌硬件的与继电保护相关的测量、控制、通信的函数，所述继电保护算法库用于存储满足不同类型的硬件平台的保护算法；

所述PC机用于接收选择指令，根据所述选择指令从所述函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，并根据所述选择指令从所述继电保护算法库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的保护算法，根据所选择的函数和保护算法得到设置数据，将所述设置数据传输给所述通用微控制器；

所述通用微控制器植入所述设置数据，进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信。

2.根据权利要求1所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述PC机包括参数设置单元和通信单元；

所述参数设置单元用于接收选择指令，根据所述选择指令从所述函数库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的函数，并根据所述选择指令从所述继电保护算法库选择与进行接入小水电的配网继电保护相关的测量、控制、或者通信相关的保护算法，根据所选择的函数和保护算法得到设置数据；

所述通信单元用于将所述设置数据传输给所述通用微控制器。

3.根据权利要求2所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通信单元包括USB通信单元、RS23通信单元。

4.根据权利要求1所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通用微控制器包括FLASH擦除模块和FLASH编程模块；

所述FLASH擦除模块用于删除历史设置参数；

所述FLASH编程模块用于将所述设置数据写入到所述通用微控制器的物理地址中，所述设置数据的地址与预先定义的结构体在内存中的地址相对应。

5.根据权利要求4所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通用微控制器还包括模拟量输入模块；

所述模拟量输入模块用于将由电力系统输入到继电保护装置的模拟信号与所述通用微控制器兼容的电量电平、去除所述模拟信号的高频部分得到连续信号，将所述连续信号进行离散化。

6.根据权利要求5所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通用微控制器还包括开关量输入模块；

所述开关量输入模块输入的开关量包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器接点输入量、外部装置闭锁重合闸触点输入量、轻瓦斯和重瓦斯继电器接点输入量。

7.根据权利要求6所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通用微控制器还包括控制输出模块，所述控制输出模块输出的信号包括电平和脉冲。

8.根据权利要求7所述的接入小水电的配网继电保护系统，其特征在于，所述通用微控制器还包括通信模块，所述通信模块用于与所述PC机和基于硬件平台的继电保护装置建立通讯。