CN106059089A - 一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，包括安装机盒，所述安装机盒内安装有接收模块和控制单元，所述控制单元连接有负载光纤，所述接收模块包括接收天线，所述接收天线的输出端连接有信号调理模块，所述信号调理模块的输出端还连接有解调器；所述控制单元包括核心控制器，所述核心控制器连接有信号采样模块、信号处理模块和通信模块，所述信号采样模块的数据输入端连接到负载光纤，所述核心控制器还连接有电源模块，所述接收模块与核心控制器之间还连接有合并单元接口；本发明基于北斗的智能化光纤差动保护既能解决传统同步方式的精度问题，又可以解决依靠GPS同步带来的信息安全问题，保障我国电网的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及北斗应用技术领域，具体为一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置。
背景技术
智能变电站是智能电网发展的重要方向，与智能变电站相关的技术研究也成为电网技术的研究热点。作为智能化变电站的重要组成部分，光纤差动保护也成为重要研究对象。相对于其他保护，光纤差动保护具有原理简单、可靠性较高、动作迅速等优势。为确保差动保护正确动作，控制系统需要同时获得线路两端的瞬时采样数据，数据是否是同一时刻的采样值对于差动保护能否正确动作有很大的影响。因此线路两侧的同步问题是需要解决重要问题。对于线路差动保护的同步方式有很多种方法，但这些数据同步方式存在着结构复杂，精度不高或信息安全的问题，并不适用于现在国内的智能化变电站。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，既能解决传统同步方式的精度问题，又可以解决依靠GPS同步带来的信息安全问题，保障我国电网的安全运行，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，包括安装机盒，所述安装机盒内安装有接收模块和控制单元，所述控制单元连接有负载光纤，所述接收模块包括接收天线，所述接收天线的输出端连接有信号调理模块，所述信号调理模块的输出端还连接有解调器；所述控制单元包括核心控制器，所述核心控制器连接有信号采样模块、信号处理模块和通信模块，所述信号采样模块的数据输入端连接到负载光纤，所述核心控制器还连接有电源模块，所述接收模块与核心控制器之间还连接有合并单元接口。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号调理模块包括低噪声信号放大器，所述低噪声信号放大器的输出端连接有带选滤波器，所述带选滤波器的输出端连接有混频器，所述混频器的输出端连接到解调器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号采样模块包括电子式电流互感器和电压互感器，所述电子式电流互感器和电压互感器的输出端还连接有模数转换器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号处理模块包括延时器和解码器，所述延时器的输出端还连接有数据二次采样器，所述数据二次采样器连接到模数转换器的输出端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述通信模块包括编码器和网络适配器，所述编码器的输出端连接有GPRS收发器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电源模块包括可充电蓄电池，所述可充电蓄电池的输出端连接有电压变换器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述合并单元接口采用MU7320A芯片，且合并单元接口内置有A/D转换模块，且两侧分别设置有多个采集口和合并口，采集口接入A/D转换模块后再从合并口输出。
作为本发明一种优选的技术方案，所述核心控制器采用FPGA控制器，核心控制器内置有NIOSⅡ嵌入式软核处理器，所述核心控制器还连接有DDR双倍率随机存储器和数据备份存储器，所述数据备份存储器采用TF存储卡。
作为本发明一种优选的技术方案，所述安装机盒上表面还镶嵌有液晶显示器和操作按钮，所述液晶显示器和操作按钮的数据端连接有电平转换器，所述电平转换器连接到核心控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述安装机盒上还安装有扩展接口，所述扩展接口包括光纤接入口、USB接口和RS232串行通信接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于北斗的智能化光纤差动保护装置，通过设置接收模块，利用接收天线和信号调理模块，接收来自北斗卫星的信号并进行相应处理，提高精度和安全性能；通过设置合并单元接口，方便有效的实现了授时脉冲的转换；通过设置通信模块，利用网络适配器和GPRS收发器实现无线数据传输，提高装置的灵活性；本发明基于北斗的智能化光纤差动保护既能解决传统同步方式的精度问题，又可以解决依靠GPS同步带来的信息安全问题，保障我国电网的安全运行。
附图说明
图1为本发明电路结构示意图；
图2为本发明结构示意图。
图中：1-安装机盒；2-接收模块；3-控制单元；4-负载光纤；5-接收天线；6-信号调理模块；7-解调器；8-核心控制器；9-信号采样模块；10-信号处理模块；11-通信模块；12-电源模块；13-合并单元接口；14-低噪声信号放大器；15-带选滤波器；16-混频器；17-电流互感器；18-电压互感器；19-扩展接口；20-模数转换器；21-延时器；22-解码器；23-数据二次采样器；24-编码器；25-网络适配器；26-可充电蓄电池；27-电压变换；28-DDR双倍率随机存储器；29-数据备份存储器；30-液晶显示器；31-操作按钮；32-电平转换器；33-GPRS收发器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，包括安装机盒1，所述安装机盒1内安装有接收模块2和控制单元3，所述控制单元3连接有负载光纤4，所述接收模块，2包括接收天线5，所述接收天线5的输出端连接有信号调理模块6，所述信号调理模块6的输出端还连接有解调器7；所述控制单元3包括核心控制器8，所述核心控制器8连接有信号采样模块9、信号处理模块10和通信模块11，所述信号采样模块9的数据输入端连接到负载光纤4，所述核心控制器8还连接有电源模块12，所述接收模块2与核心控制器8之间还连接有合并单元接口13。
所述信号调理模块6包括低噪声信号放大器14，所述低噪声信号放大器14的输出端连接有带选滤波器15，所述带选滤波器15的输出端连接有混频器16，所述混频器16的输出端连接到解调器7；所述信号采样模块9包括电子式电流互感器17和电压互感器18，所述电子式电流互感器17和电压互感器18的输出端还连接有模数转换器20；所述信号处理模块10包括延时器21和解码器22，所述延时器21的输出端还连接有数据二次采样器23，所述数据二次采样器23连接到模数转换器20的输出端；所述通信模块11包括编码器24和网络适配器25，所述编码器24的输出端连接有GPRS收发器33。
所述电源模块12包括可充电蓄电池26，所述可充电蓄电池26的输出端连接有电压变换器27；所述合并单元接口13采用MU7320A芯片，且合并单元接口13内置有A/D转换模块，且两侧分别设置有多个采集口和合并口，采集口接入A/D转换模块后再从合并口输出；所述核心控制器8采用FPGA控制器，核心控制器8内置有NIOSⅡ嵌入式软核处理器，所述核心控制器8还连接有DDR双倍率随机存储器28和数据备份存储器29，所述数据备份存储器29采用TF存储卡；所述安装机盒1上表面还镶嵌有液晶显示器30和操作按钮31，所述液晶显示器30和操作按钮31的数据端连接有电平转换器32，所述电平转换器32连接到核心控制器8；所述安装机盒1上还安装有扩展接口19，所述扩展接口19包括光纤接入口、USB接口和RS232串行通信接口。
本发明的工作原理：所述安装机盒1用于安装固定所有的电气元件，所述接收模块2用于接收来自北斗定位系统的信号，所述控制单元3用于实现差动保护控制；且一般情况下两个保护装置相对连接形成一组；
(1)所述接收天线5接收到卫星发出的脉冲信号并给智能变电站所有智能化装置授时，所述信号调理模块6将接收到的信号进行调整处理，所述低噪声信号放大器14将接受到的卫星信号进行放大处理，所述带选滤波器15将放大后的信号进行滤波操作，滤除杂波；滤波后的信号再进入混频器16与本振信号进行混频，混频后的信号再送入解调器7进行解调操作，还原成数据信号；
(2)所述合并单元接口13将接收到的数据进行额定延后打包发送给控制单元3处理，所述核心控制器8通过信号采样模块9采集光纤电路的相关数据，所述电流互感器17和电压互感器18分别采集电路中的电流信息和电压信息，采集到的信号经过模数转换器20转换数字信号，在送入到核心控制器8；
(3)所述核心控制器8利用信号处理模块10实现同步处理，所述延时器21根据接收到的卫星发出的脉冲信号确定对采集信号的延时时长，所述解码器22将接收到的加密数据进行解码处理，所述数据二次采样器23根据延时信号对传输过来的数据根据各MU的延时对多个MU数据进行重采样及插值计算，完成本侧所有保护采样数据的同步；
(4)所述通信模块11同步好的数据、时间标签以及采样序号发送至对侧的保护装置，所述编码器24将待发送信息进行编码处理，所述网络适配器25进行参数配置，所述GPRS收发器33按照配置好的网络通路将信号发送出去；同时也接收对侧发过来的相关数据；两侧的保护装置经通信模块11交换采样数据信息，完成差动保护的逻辑
(5)所述可充电蓄电池26为整个装置供电，所述电压变换器27将电池输出电压变换成各个模块所需电压；所述DDR双倍率随机存储器28用于实现数据随机存储，从而扩大内存提高核心处理器8的处理运行速度，所述数据备份存储器29将采集处理后的数据进行存储备份；所述液晶显示器30和操作按钮31用于实现命令输入和显示功能，实现了人机交互，所述电平转换器32实现不同电平之间的相互转换；所述扩展接口19可以实现多个设备之间互联或者连接上位机及其他移动设备。
该基于北斗的智能化光纤差动保护装置，通过设置接收模块2，利用接收天线5和信号调理模块6，接收来自北斗卫星的信号并进行相应处理，提高精度和安全性能；通过设置合并单元接口13，方便有效的实现了授时脉冲的转换；通过设置通信模块11，利用网络适配器25和GPRS收发器33实现无线数据传输，提高装置的灵活性；本发明基于北斗的智能化光纤差动保护既能解决传统同步方式的精度问题，又可以解决依靠GPS同步带来的信息安全问题，保障我国电网的安全运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，包括安装机盒(1)，所述安装机盒(1)内安装有接收模块(2)和控制单元(3)，所述控制单元(3)连接有负载光纤(4)，其特征在于：所述接收模块(2)包括接收天线(5)，所述接收天线(5)的输出端连接有信号调理模块(6)，所述信号调理模块(6)的输出端还连接有解调器(7)；所述控制单元(3)包括核心控制器(8)，所述核心控制器(8)连接有信号采样模块(9)、信号处理模块(10)和通信模块(11)，所述信号采样模块(9)的数据输入端连接到负载光纤(4)，所述核心控制器(8)还连接有电源模块(12)，所述接收模块(2)与核心控制器(8)之间还连接有合并单元接口(13)。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述信号调理模块(6)包括低噪声信号放大器(14)，所述低噪声信号放大器(14)的输出端连接有带选滤波器(15)，所述带选滤波器(15)的输出端连接有混频器(16)，所述混频器(16)的输出端连接到解调器(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述信号采样模块(9)包括电子式电流互感器(17)和电压互感器(18)，所述电子式电流互感器(17)和电压互感器(18)的输出端还连接有模数转换器(20)。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述信号处理模块(10)包括延时器(21)和解码器(22)，所述延时器(21)的输出端还连接有数据二次采样器(23)，所述数据二次采样器(23)连接到模数转换器(20)的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述通信模块(11)包括编码器(24)和网络适配器(25)，所述编码器(24)的输出端连接有GPRS收发器(33)。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述电源模块(12)包括可充电蓄电池(26)，所述可充电蓄电池(26)的输出端连接有电压变换器(27)。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述合并单元接口(13)采用MU7320A芯片，且合并单元接口(13)内置有A/D转换模块，且两侧分别设置有多个采集口和合并口，采集口接入A/D转换模块后再从合并口输出。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述核心控制器(8)采用FPGA控制器，核心控制器(8)内置有NIOSⅡ嵌入式软核处理器，所述核心控制器(8)还连接有DDR双倍率随机存储器(28)和数据备份存储器(29)，所述数据备份存储器(29)采用TF存储卡。
9.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述安装机盒(1)上表面还镶嵌有液晶显示器(30)和操作按钮(31)，所述液晶显示器(30)和操作按钮(31)的数据端连接有电平转换器(32)，所述电平转换器(32)连接到核心控制器(8)。
10.根据权利要求1所述的一种基于北斗的智能化光纤差动保护装置，其特征在于：所述安装机盒(1)上还安装有扩展接口(19)，所述扩展接口(19)包括光纤接入口、USB接口和RS232串行通信接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |