CN201639278U - 可扩展集中式母线保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可扩展集中式母线保护装置，包括母线及保护中央处理单元，其特征在于：母线通过模拟量、开关量采集信号线与间隔接入板相连，每3个间隔设置一个独立的间隔接入板，母线PT与公用电压接入板相连，所述间隔接入板、公用电压接入板与保护中央处理单元相连。本实用新型的中央处理单元按照最大8段母线设计，可以满足绝大多数多段母线的母线保护需求，可增加的间隔接入板解决了多间隔接入母线的难题，同时，还可以灵活地进行选配，在间隔接入较少时使用较少的间隔接入板、当间隔接入较多时配置相应数量的间隔接入板，保证了经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种母线保护装置，尤其是涉及一种可扩展集中式母线保护装置，属于电力系统自动化及继电保护技术领域。
背景技术
目前，各工业领域的高压母线保护按照安装配置方法可分为集中式母线保护和分布式母线保护。集中式母线保护将母线所有连接元件的模拟量和开关量分类引入母线保护装置，在母线布置方式不变的情况下，集中式可以根据运行方式自动判别母线故障，其特点是：逻辑清晰简单，继承了早期中阻抗母线保护的优点。但是，某些高压开关场的建成要经历几个阶段，因此，母线布置方式并不是一成不变的，集中式母线保护难于扩展成为一个重要问题。
除此之外，许多低压母线分段数量多于集中式母线保护固定的母线分段数(目前一般考虑双母线单分段)，因此使用集中式母线保护存在困难。在这种情况下，母线设备研发机构提出了分布式母线保护，它将模拟量和开关量的采集分散到每个间隔保护测控单元，通过光纤通讯的方式将采集量及部分相关逻辑判别结果传送到母线中央处理单元，中央处理单元预先配置了母线的拓扑结构，中央处理单元根据各间隔单元传送的数据判别母线是否存在故障。这种方式的最大优点是：母线拓扑结构可配置，可根据开关场的发展情况，进行母线保护扩展，其最大母线分段数可以有较大的提高。但分布式母线保护也存在如下问题：1.采样同步；2.任意间隔保护测控单元的故障均导致母线保护停用，至少是间隔所在母线保护停用；3.间隔单元例行试验将影响母线保护逻辑；4.如果间隔单元仍具有其他差动保护功能，如线路保护需要使用光纤纵差，那么采样同步问题将更为特殊。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易于扩展的母线保护装置。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可扩展集中式母线保护装置，包括母线及保护中央处理单元，其特征在于：母线通过模拟量、开关量采集信号线与间隔接入板相连，每3个间隔设置一个独立的间隔接入板，母线PT与公用电压接入板相连，所述间隔接入板、公用电压接入板与保护中央处理单元相连。
所述间隔接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器与模拟滤波电路相连，模拟滤波电路通过A/D转换电路接入第一FPGA从控制器；
开关量开入电路：包括光耦隔离电路，光耦隔离电路通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
开关量输出电路：包括出口继电器，出口继电器通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
第一FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口和开关量输入输出接口。
所述公用电压接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器通过模拟滤波电路接入A/D转换电路，A/D转换电路与第一FPGA从控制器相连；
第二FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口、开关量输入输出接口；
所述保护中央处理单元包括：
两个独立的DSP系统：所述每个DSP系统包括电源处理模块，电源处理模块与DSP相连，DSP同时与外部程序存储器FLASH、外部数据存储器SRAM及FPGA主控制器相连；
两个独立的FPGA主控制器：每个FPGA主控制器包括高速串行总线接口、DSP接口和管理通讯CPU接口。
本实用新型所达到的有益效果：本实用新型的中央处理单元按照最大8段母线设计，可以满足绝大多数多段母线的母线保护需求，可增加的间隔接入板解决了多间隔接入母线的难题，同时，还可以灵活地进行选配，在间隔接入较少时使用较少的间隔接入板、当间隔接入较多时配置相应数量的间隔接入板，保证了经济性。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为间隔接入板电路图；
图3为公用电压接入板电路图；
图4为中央处理单元电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的母线保护装置，包括母线及保护中央处理单元，母线通过模拟量、开关量采集信号线与间隔接入板相连，每3个间隔设置一个独立的间隔接入板，母线PT与公用电压接入板相连，所述间隔接入板、公用电压接入板与保护中央处理单元相连。
所述间隔接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器与模拟滤波电路相连，模拟滤波电路将差分模拟输入/模拟信号接入A/D转换电路，A/D转换电路再接入第一FPGA从控制器；
开关量开入电路：包括光耦隔离电路，光耦隔离电路通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
开关量输出电路：包括出口继电器，出口继电器通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
第一FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口和开关量输入输出接口。
所述公用电压接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器通过模拟滤波电路将差分模拟输入/模拟信号接入A/D转换电路，A/D转换电路与第一FPGA从控制器相连；
第二FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口、开关量输入输出接口；
所述中央处理单元包括：
两个独立的DSP系统：所述每个DSP系统包括电源处理模块，电源处理模块与DSP相连，DSP同时与外部程序存储器FLASH、外部数据存储器SRAM及FPGA主控制器相连；
两个独立的FPGA主控制器：每个FPGA主控制器包括高速串行总线接口、DSP接口和管理通讯CPU接口。
本实用新型有两套独立的DSP系统，通过各自的FPGA主控制器、高速串行总线、分板FPGA从控制器实现交流采集、开关量采集及开关量输出。
本实用新型采用的主要硬件型号为：DSP——TI TMS 320C6747；FPGA——Xilinx XC3S400(主控制器)，XC3S100(从控制器)；A/D——AnalogAD7606；PowerPC——MPC8313
本实用新型的基于高速串行总线的可扩展集中式母线保护装置，包括中央处理单元、公用电压接入板及可扩展的间隔接入板构成。本装置使用高速串行差分总线，由DSP控制对有限多个间隔接入板引入的电流量、开关量开入进行采集，并通过高速串行差分总线控制间隔接入板开出，实现传统的集中式母线保护功能。由于高速串行总线的大容量带宽，以及标准的间隔接入板，解决了传统集中式母线保护不宜扩展的弊病。该装置特别适用于多台发电机的水电火电低压母线，以及大型的工矿企业低压多段母线。
DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可扩展集中式母线保护装置，包括母线及保护中央处理单元，其特征在于：母线通过模拟量、开关量采集信号线与间隔接入板相连，每3个间隔设置一个独立的间隔接入板，母线PT与公用电压接入板相连，所述间隔接入板、公用电压接入板与保护中央处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的可扩展集中式母线保护装置，其特征在于：所述间隔接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器与模拟滤波电路相连，模拟滤波电路通过A/D转换电路接入第一FPGA从控制器；
开关量开入电路：包括光耦隔离电路，光耦隔离电路通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
开关量输出电路：包括出口继电器，出口继电器通过245锁存电路接入第一FPGA从控制器；
第一FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口和开关量输入输出接口。
3.根据权利要求1所述的可扩展集中式母线保护装置，其特征在于：所述公用电压接入板包括：
交流量输入电路：包括用于交流隔离变换的电流电压互感器，电流电压互感器通过模拟滤波电路接入A/D转换电路，A/D转换电路与第一FPGA从控制器相连；
第二FPGA从控制器：包括高速串行总线接口、模拟量采集接口、开关量输入输出接口；
4.根据权利要求1所述的可扩展集中式母线保护装置，其特征在于：所述保护中央处理单元包括：
两个独立的DSP系统：所述每个DSP系统包括电源处理模块，电源处理模块与DSP相连，DSP同时与外部程序存储器FLASH、外部数据存储器SRAM及FPGA主控制器相连；
两个独立的FPGA主控制器：每个FPGA主控制器包括高速串行总线接口、DSP接口和管理通讯CPU接口。
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2010
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