CN105914874A - 一种变电站内二次接口装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变电站内二次接口装置，包括：CPU通讯板卡、电流传感器接口板卡，开入板卡，开出板卡，电源板卡；所述CPU通讯板卡采用光口以太网或电口以太网进行物理连接；所述电流传感器板卡与穿芯式电流传感器连接，用于采集跳圈、合圈、储能电机的电流信号，并对所述电流信号进行定值整定后用于三相联动开关机构或分相开关机构；所述开入板卡支持60路开入，所述开出板卡支持双节点控制输出；所述电源板卡支持110V、220V交直流输入。实施本发明的变电站内二次接口装置，其替代传统的电磁型继电器，解决电磁型继电器固有的使用缺点。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种变电站内二次接口装置。
背景技术
在现有运行的变电站中，开关、刀闸等操作、联锁回路多使用电磁型继电器，并经过若干层重动，存在以下弊端：
电磁型继电器受运行工况、年限影响，易造成接点卡顿、绝缘降低、烧损等，可靠性难以持续保证；
电磁型继电器固有延时，可能随着投运年限增加、机械应力减弱造成固有延时增加，特别对于保护分、合闸可靠性影响不可控；经过继电器多层重动，增加了潜在故障点，任意一层继电器出现故障都会影响回路正确导通；
另外，电磁型继电器不具备对开关分/合闸电流、分/合闸时间、储能打压时间进行监视、统计的功能，不利于发现开关潜在隐患；
对于刀闸、地刀控制回路断线或中间继电器损坏等情况，电磁型继电器无法监视及发报警信号，特别对于继电器绝缘降低导致误动的情况无法事先发现。
由于一次设备运行年限很长、部分户外放置老化加快，在湿度大、盐分高的地区以上弊端更为突出，严重影响了供电的可靠性。
目前数字化变电站中使用的智能终端只是将操作箱下移至一次设备汇控柜处，对一次设备的附属二次回路，特别是开关、刀闸等由电磁继电器组成的操作、闭锁回路并没有改进。由于附属二次回路的种种问题会导致整个一次设备的可靠性和运行寿命降低，从而影响了设备资产全生命周期。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种变电站内二次接口装置，包括：CPU通讯板卡、电流传感器接口板卡，开入板卡，开出板卡，电源板卡；
所述CPU通讯板卡采用光口以太网或电口以太网进行物理连接，用于实现IEC61850和IEC103规约的通信协议；
所述电流传感器板卡与穿芯式电流传感器连接，用于采集跳圈、合圈、储能电机的电流信号，并对所述电流信号进行定值整定后用于三相联动开关机构或分相开关机构；
所述开入板卡支持60路开入，所述开出板卡支持双节点控制输出；
所述电源板卡支持110V、220V交直流输入，同时包含闭锁、报警和备用开出模块。
其中，所述装置采用双接点串联的方式。
其中，所述开出板卡均经过背板启动、板卡启动两级电源启动后，继电器动作，所述继电器设置在所述开出板卡上。
其中，在所述变电站内二次接口装置出现异常和掉电时，所述装置通过硬件自动闭锁开出板卡；在所述变电站内二次接口装置自检异常时自行闭锁，防止所述继电器误出口。
其中，所述背板启动和板卡启动具体由应用程序控制，在接收到控制命令时，判断是否满足联锁条件，在满足条件的时，所述CPU通讯板卡先进性背板启动，开放所有开出板卡的电源，再发出命令给所述开出板卡进行板卡启动。
实施本发明的变电站内二次接口装置，其替代传统的电磁型继电器，解决电磁型继电器固有的使用缺点。同时变电站内二次接口装置中与穿心式电流传感器相连，增加跳圈、合圈、储能电机电流的监测功能，本发明的变电站内二次接口装置集智能联闭锁功能与在线监测功能为一体，可以有效克服传统继电器回路故障多、运行中故障不可检测的缺点，并实现对开关等一次设备的实时状态检测，简化回路，简化安装、提高对一次设备进行操作的效率，提高一次设备运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的变电站内二次接口装置的结构示意图；
图2是本发明提供的变电站内二次接口装置进行双节点控制输出的示意图；
图3是本发明提供的变电站内二次接口装置进行多级启动控制接点输出的示意图；
图4是本发明提供的变电站内二次接口装置的可编程逻辑的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供的一种变电站内二次接口装置，包括：CPU通讯板卡、电流传感器接口板卡，开入板卡，开出板卡，电源板卡；图1中，1为CPU通讯板卡，2、4、5为开入板卡，3为电流传感器接口板卡，6、7、8为开出板卡，9为电源板卡。
所述CPU通讯板卡1采用光口以太网或电口以太网进行物理连接，用于实现IEC61850和IEC103规约的通信协议；
所述电流传感器板卡3与穿芯式电流传感器连接，用于采集跳圈、合圈、储能电机的电流信号，并对所述电流信号进行定值整定后用于三相联动开关机构或分相开关机构；
所述开入板卡2，开出板卡4、开出板卡5支持60路开入，所述开出板卡6、开出板卡7、开出板卡8支持双节点控制输出；
所述电源板卡9支持110V、220V交直流输入，同时包含开出模块。
参见图2，本发明提供的变电站内二次接口装置接入穿芯式电流传感器，在不破坏原来二次回路的基础上，实现对跳圈、合圈、储能电机的电流信号的监测，具体检测其电流信号的大小和时间。采用此技术方案的优点是，即使电流传感器出现损坏，也不会导致电流回路出现问题。且由于采用了霍尔原理进行穿芯式电流传感器设计，穿芯式电流传感器可以采集交流信号也可以采集直流信号，解决了现场可能是交流储能电机也有可能是直流储能电机的问题。本发明提供的装置将跳圈电流、合圈电流、储能电机电流模拟量进行录波并将相关的一些特征参数以记录保存在装置掉电非易失的存储空间中，并最终将判断出的相关报警信息通过GOOSE或者MMS上送给后台，提示相关运行人员进行检查。
参加图2，本发明装置为了进一步提高安全性，对于其开出采用了双接点串联的方式，即采用两级级联动作的技术方案，以图为例，对隔刀3控分的操作需要两级继电器同时动作，才能将命令执行下去，即两付隔刀3控分接点均动作。这样的有益效果是当任何一付接点出现问题，最糟糕的情况是出现拒动，而不会出现误动的情况。如果采用一付接点动作方案的话，接点出现粘连情况时，则很容易就出现误动。双接点串联的方案大大降低了这种概率，提高了智能装置的安全可靠性。
参加图3，本发明装置为防止装置软件、硬件极端情况下出现意外造成误动，所述开出板卡6、开出板卡7、开出板卡8均经过背板启动、板卡启动两级电源启动后，继电器动作，在所述变电站内二次接口装置出现异常和掉电时，所述装置通过硬件自动闭锁开出板卡；在所述变电站内二次接口装置自检异常时自行闭锁，防止所述继电器误出口。所述的继电器设置在开出板卡6、开出板卡7、开出板卡8上。
具体的，当变电站内二次接口装置异常和掉电的时候，变电站内二次接口装置还会通过硬件自动闭锁开出板卡，即使背板启动、板卡启动也无法出口。当出现程序跑飞，硬件自检异常的时候装置会自行闭锁，继电器不会误出口。“背板启动”和“板卡启动”则是由应用程序控制的两个启动信号。比如当接收到隔刀1分命令时，首先判断是否满足联锁条件，条件满足的情况下，CPU通讯板卡先进行背板启动（开放所有开出板的电源），然后发命令给开出板进行板卡启动，之后控制命令才能出口。由于开出板卡为智能插件，这种做法能够带来的好处是当开出板卡异常时（最糟糕的情况，开出板卡乱触发继电器），由于CPU通讯板卡没有开放背板启动，所以装置也不会误出口。这样逐层开放的方案，大大提高了GIS智能装置稳定性。
参加图4，本发明装置支持可编程逻辑。为了满足现场各种灵活多样的应用需求，本发明装置支持开入、开出的灵活配置。如图所示，对应于隔刀2的控分（双接点串联），可以灵活指定现场的逻辑配置，此处的逻辑为：隔刀2的控分=断路器分位∩地刀1分位∩地刀2分位∩隔刀2分位（∩：代表“与”门）。如果现场有着不同的需求，此逻辑可灵活变化，如变为：隔刀2的控分=地刀3分位∩地刀4分位∩隔刀1分位。通过此种配置实现本发明装置的可编程逻辑，满足现场的不同应用需求。
实施本发明的变电站内二次接口装置，其替代传统的电磁型继电器，解决电磁型继电器固有的使用缺点。同时变电站内二次接口装置中与穿心式电流传感器相连，增加跳圈、合圈、储能电机电流的监测功能，本发明的变电站内二次接口装置集智能联闭锁功能与在线监测功能为一体，可以有效克服传统继电器回路故障多、运行中故障不可检测的缺点，并实现对开关等一次设备的实时状态检测，简化回路，简化安装、提高对一次设备进行操作的效率，提高一次设备运行的可靠性。
另外，本装置的在线监测功能模块对跳圈、合圈、储能电机电流进行监测，采用了穿芯式电流传感器设计。通过前端安装穿芯式电流传感器，在不破坏原来二次回路的基础上，实现对跳圈、合圈、储能电机的电流大小和时间的监测。此方案的优点是，即使电流传感器出现损坏，也不会导致电流回路出现问题。且由于采用了霍尔原理进行电流传感器设计，该电流传感器可以采集交流也可以采集直流信号，解决了现场可能是交流储能电机也有可能是直流储能电机的问题。
本发明变电站内二次接口装置的开入模块均采用双点信息采集；开出模块采用双接点控制输出。为进一步提高装置的安全性，对开出采用了两级级联动作的方案，对任一隔刀操作都需要两级继电器同时动作，才能将命令执行下去。
本发明提供的变电站内二次接口装置支持可编程逻辑。为了满足现场各种灵活多样的应用需求，本发明装置支持开入、开出的灵活配置，满足现场不同的应用需求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种变电站内二次接口装置，其特征在于，包括：CPU通讯板卡、电流传感器接口板卡，开入板卡，开出板卡，电源板卡；
所述CPU通讯板卡采用光口以太网或电口以太网进行物理连接，用于实现IEC61850和IEC103规约的通信协议；
所述电流传感器板卡与穿芯式电流传感器连接，用于采集跳圈、合圈、储能电机的电流信号，并对所述电流信号进行定值整定后用于三相联动开关机构或分相开关机构；
所述开入板卡支持60路开入，所述开出板卡支持双节点控制输出；
所述电源板卡支持110V、220V交直流输入，同时包含闭锁、报警和备用开出模块。
2.如权利要求1所述的变电站内二次接口装置，其特征在于，所述装置采用双接点串联的方式。
3. 如权利要求2所述的变电站内二次接口装置，其特征在于，所述开出板卡均经过背板启动、板卡启动两级电源启动后，继电器动作；所述继电器设置在所述开出板卡上。
4. 如权利要求3所述的变电站内二次接口装置，其特征在于，变电站内二次接口装置，其特征在于，在所述变电站内二次接口装置出现异常和掉电时，所述装置的电源板通过背板启动信号自动闭锁开出板卡；在所述变电站内二次接口装置自检异常时自行闭锁，防止所述继电器误出口。
5. 如权利要求4所述的变电站内二次接口装置，其特征在于，所述背板启动和板卡启动具体由应用程序控制，在接收到控制命令时，判断是否满足联锁条件，在满足条件的时，所述CPU通讯板卡先进性背板启动，开放所有开出板卡的电源，再发出命令给所述开出板卡进行板卡启动。
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