CN202076850U - 合并单元智能终端一体化装置 - Google Patents

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何焱
晋伟平
杨义兴
李文亮
樊凤明
史俊
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Abstract

合并单元智能终端一体化装置，包括CPU处理单元，与CPU处理单元通过光纤和通信接口连接的采集器，采集器与变电站电子式互感器连接，CPU处理单元通过光电隔离区连接变电站断路器和变压器获取开关量信号，CPU处理单元还通过另一光电隔离区连接驱动变电站跳闸的继电器；CPU处理单元通过光纤与交换机连接，交换机与保护测控装置连接。本装置可解决现有技术合并单元和智能终端在结构上重复的问题，实现智能变电站设计和配置的优化，降低成本，并在工程中更易实现且维护检修更为方便。

Description

合并单元智能终端一体化装置
技术领域
本实用新型属于电力系统智能数字化技术领域，尤其涉及一种智能变电站过程层的合并单元和智能终端装置。
背景技术
智能变电站引领着国内变电站建设的发展方向，是未来变电站发展的必然趋势。合并单元和智能终端是智能变电站三层结构中过程层的典型设备。其中，合并单元对电子式电流互感器、电子式电压互感器通过采集器输出的数字量进行合并和处理，并按IEC 61850-9-1或IEC 61850-9-2LE标准转换成以太网数据，再通过光纤输出到过程层网络或相关的智能电子设备；智能终端主要担负一个间隔内一次设备位置和状态告警信息的采集和监视，对设备的智能控制，并具有防误操作功能。
合并单元和智能终端是智能变电站过程层的最重要的设备，现有智能化变电站中，合并单元和智能终端均为独立的装置，工程应用中暴露以下问题：
（1）它们都有独立的开关电源、采集回路、数据处理CPU、光电转换模块、过程层光纤接口等部件，功耗高、发热量大；
（2）工程应用中，不能对过程层设备在设计空间上进一步优化，特别是就地化智能组件柜安装方式时，这些矛盾尤为突出；
（3）两个独立的过程层装置在运行、检修和继电保护试验时，增加了现场接线和试验的难度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种合并单元智能终端一体化装置，将合并单元和智能终端合并为一个装置，充分利用合并单元和智能终端功能上的互补作用，解决现有技术合并单元和智能终端在结构上重复的问题，实现智能变电站设计和配置的优化，降低成本，并在工程中更易实现且维护检修更为方便。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
合并单元智能终端一体化装置，本装置包括CPU处理单元，与CPU处理单元通过光纤和通信接口连接的采集器，采集器与变电站电子式互感器连接，CPU处理单元通过光电隔离区连接变电站断路器和变压器获取开关量信号，CPU处理单元还通过另一光电隔离区连接驱动变电站跳闸的继电器；CPU处理单元通过光纤与交换机连接，交换机与保护测控装置连接；电子式互感器的输出信号经过采集器变成数字信号，经由光纤送入通信接口，再进入CPU处理单元，经CPU处理单元转换成以太网数据，进行合并等处理后，通过光纤送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；来自断路器和变压器的开关量信号经光电隔离区送入CPU处理单元中处理后，通过光纤送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；保护测控装置将需发送的命令通过交换机送入CPU处理单元，通过光电隔离区送入继电器，由继电器驱动变电站跳闸。
本实用新型所述交换机为GOOSE、SMV、IEEE1588三网合一的交换机。CPU处理单元按IEC61850标准将接收的信号处理转换成以太网数据。所述电子式互感器为电子式电流互感器和/或电子式电压互感器和/或电压电流组合式电子式互感器。所述通信接口为直采直跳光纤接口。交换机上接入有可采集SMV数据，进行计量和录波的计量装置和录波器。
本实用新型综合了合并单元和智能终端的功能，将合并单元的功能和智能终端的功能在一个装置上，实现SV（交流采样数据）的输入、SV（交流采样数据）合并、SV（交流采样数据）同步、开关量采样、GOOSE跳闸出口和GOOSE动作出口等功能。可实现数据采集装置和过程层网络的双重优化，从而实现智能变电站设计和配置的优化。同时减少了网口数量和光缆、电缆数量，可大大降低成本。本装置采用直采直跳光纤接口，可支持工程中直采直跳方案的实现，并有助于间隔检修。本装置既可适用于SV数据和GOOSE数据分网传输的方式，也可支持SV数据和GOOSE数据共网传输的方式，带来数据共享和后期维护的方便。
下面结合说明书附图进一步阐述本实用新型的内容。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型在智能变电站中的典型连接方案。
具体实施方式
如图1所示，合并单元智能终端一体化装置，包括CPU处理单元，与CPU处理单元通过光纤和通信接口连接的采集器，采集器与变电站电子式互感器连接，CPU处理单元通过光电隔离区连接变电站断路器和变压器获取开关量信号，CPU处理单元还通过另一光电隔离区连接驱动变电站跳闸的继电器；CPU处理单元通过光纤与交换机连接，交换机与保护测控装置连接；电子式互感器的输出信号经过采集器变成数字信号，经由光纤送入通信接口，再进入CPU处理单元，经CPU处理单元转换成以太网数据，进行合并等处理后，通过光纤送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；来自断路器和变压器的开关量信号经光电隔离区送入CPU处理单元中处理后，通过光纤接口送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；保护测控装置将需发送的命令通过交换机送入CPU处理单元，通过光电隔离区送入继电器，由继电器驱动变电站跳闸。所述交换机为GOOSE、SMV、IEEE1588三网合一的交换机。CPU处理单元按IEC61850标准将接收的信号处理转换成以太网数据。所述电子式互感器为电子式电流互感器、电子式电压互感器、电压电流组合式电子式互感器。所述通信接口为直采直跳光纤接口。交换机上通过光纤接口接入有可采集SMV数据，进行计量和录波的计量装置和录波器。
本实用新型可实现以下功能： 
（1）采样功能
支持采集一个典型间隔内ECT（电子式电流互感器）、EVT（电子式电压互感器）和ECVT（电压电流组合式电子式互感器）模拟量通道，模拟量通道可以是小信号输入或常规电流电压信号输入。
（2）合并器功能
CPU处理单元将多路采样值进行合并和处理（包括同步）后，按IEC61850标准（9-1或9-2LE）转换成以太网数据，通过光纤输出到过程层网络。
（3）开入功能
本装置开入功能提供经光电隔离的空触点开入，用于本间隔内断路器、刀闸的位置和一次设备告警信息的采集和监视，通过GOOSE上送过程层。信号采集回路具有防止接点抖动的能力。
（4）开出功能
本装置提供多路开出接点，可实现断路器的分合控制、刀闸分合控制、断路器电源控制开出、刀闸电源控制开出和备用开出。
（5）对时功能
同时支持SNTP对时方式和脉冲对时方式。站内事件精度：≤1 ms，采样精度：≤25 μs。
（6）自检功能
本装置设置了完善全面的自检功能，包括对数据采集回路、数字回路及输出回路的自检。若发生故障，发告警信号并及时作为闭锁措施，防止事故的扩大。
（7）检修功能
本装置增加了检修功能。在检修状态时，置发送GOOSE和SMV为TEST状态。对于接收GOOSE，可根据接收GOOSE的TEST标志实现灵活的检修功能。
本装置在按间隔配置的工程应用中，具有天然的隔离作用，可降低本间隔状态检修对其他间隔的影响，提高检修的安全性。
本装置实用性强，同时支持直采直跳方式和网络方式。在网络方式中，既可适用于SV数据和GOOSE数据分网传输的方式，也可支持SV数据和GOOSE数据共网传输的方式。 
结合图1与图2，本实例中采用的合并单元智能终端一体化装置具体实现方式如下：
电子式互感器的输出信号经过采集器变成数字信号，经由光纤送入通信接口，再进入装置CPU处理单元，经CPU按IEC61850标准（9-1或9-2LE）转换成以太网数据，进行合并等处理后，通过光纤以SMV协议的模式送入GOOSE、SMV、IEEE1588三网合一的交换机中，再由交换机送入保护测控装置。 
由断路器、变压器等送来的开关量信号直接经光电隔离后送入到合并单元智能终端一体化装置的CPU处理单元中，经处理后，同样通过光纤以GOOSE协议送入三网合一交换机中，再由交换机送入保护测控装置。
若保护测控装置需向过程层发送命令，则发送GOOSE命令到交换机，由交换机将命令送入合并单元智能终端一体化装置，经CPU处理单元处理后，通过光电隔离送入继电器，由继电器驱动跳闸等操作。
同时，通过一个光线接口将计量装置和录波器接入交换机，进入三网合一网络中，采集SMV数据，进行计量和录波。

Claims (3)

1.合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，本装置包括CPU处理单元，与CPU处理单元通过光纤和通信接口连接的采集器，采集器与变电站电子式互感器连接，CPU处理单元通过光电隔离区连接变电站断路器和变压器获取开关量信号，CPU处理单元还通过另一光电隔离区连接驱动变电站跳闸的继电器；CPU处理单元通过光纤与交换机连接，交换机与保护测控装置连接；电子式互感器的输出信号经过采集器变成数字信号，经由光纤送入通信接口，再进入CPU处理单元，经CPU处理单元转换成以太网数据，进行合并等处理后，通过光纤送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；来自断路器和变压器的开关量信号经光电隔离区送入CPU处理单元中处理后，通过光纤送入交换机，再由交换机送入保护测控装置；保护测控装置将需发送的命令通过交换机送入CPU处理单元，通过光电隔离区送入继电器，由继电器驱动变电站跳闸。
2.根据权利要求1所述的合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，所述交换机为GOOSE、SMV、IEEE1588三网合一的交换机。
3.根据权利要求1所述的合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，CPU处理单元按IEC61850标准将接收的信号处理转换成以太网数据。
4．根据权利要求1所述的合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，所述电子式互感器为电子式电流互感器和/或电子式电压互感器和/或电压电流组合式电子式互感器。
5．根据权利要求1所述的合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，所述通信接口为直采直跳光纤接口。
6．根据权利要求1所述的合并单元智能终端一体化装置，其特征在于，交换机上接入有可采集SMV数据，进行计量和录波的计量装置和录波器。
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