CN202997531U - 传统智能一体化便携式过流保护装置 - Google Patents

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兰金波
钱国明
沈浩
戴宁迎
陈琦
刘智铭
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Abstract

本实用新型公开了一种传统智能一体化便携式过流保护装置，包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元和开出单元，所述传统模拟量采集单元包括依次连接的常规互感器、低通滤波和AC交流模块，所述数字化模拟量采集单元包括连接的电子式互感器和数据合并单元，所述开入单元包括相互连接的开入模块与接口模块，所述开出单元包括相互连接的开出模块与接口模块，所述AC交流模块、数据合并单元和两个接口模块分别与CPU相连接。本实用新型提供的传统智能一体化便携式过流保护装置，结构简单、使用方便、体积小、便携性强、可靠性高，运行稳定、动作可靠、安装调试快捷、适用范围广。

Description

传统智能一体化便携式过流保护装置
技术领域
本实用新型涉及一种传统智能一体化便携式过流保护装置，属于电力系统继电保护领域。
背景技术
伴随智能电网规模的迅速扩大，新建、扩建、改造项目大幅增加，传统变电站与智能变电站在很长的一段时期内会大量共存。目前便携式过流保护装置仅能局限于传统变电站应用，或者仅能局限于智能变电站应用，国内尚未存在专业的便携式过流保护装置能同时满足传统变电站和智能变电站的应用技术，不能满足临时过流保护的运行稳定、动作可靠、安装调试快捷、适用范围广的需求。
实用新型内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种结构简单、使用方便、体积小、便携性强、可靠性高的传统智能一体化便携式过流保护装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元和开出单元，所述传统模拟量采集单元包括依次连接的常规互感器、低通滤波和AC交流模块，所述数字化模拟量采集单元包括连接的电子式互感器和数据合并单元，所述开入单元包括相互连接的开入模块与接口模块，所述开出单元包括相互连接的开出模块与接口模块，所述AC交流模块、数据合并单元和两个接口模块分别与CPU相连接。
所述开入单元还包括光隔，所述开入模块与接口模块通过光隔相连接。
所述开出单元包括光隔，开出模块与接口模块通过光隔相连接，所述开出模块为出口继电器。
还包括人机对话HMI(Human Machine Interface)，所述人机对话HMI与CPU相互连接，用于实现通信、显示、对时、打印多项功能。
还包括与CPU相连的智能操作箱，所述智能操作箱分为保护控制操作区域和外设接口区域，所述外设接口区域设置有电气连接接口和光纤连接接口。
有益效果：本实用新型提供的传统智能一体化便携式过流保护装置，运行稳定、动作可靠、安装调试快捷、适用范围广，既能支持传统的模拟量采集，亦可以接收来自合并单元DL/T 860.92（IEC 61850-9-2）或GB/T 20840.8（IEC 60044-8）输出格式的采样数据；跳闸方式既能支持传统接点方式输出，也可以支持通过GOOSE(Generic ObjectOriented Substation Event)网络报文方式输出跳闸信号。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的智能操作箱示意图；
图3为本实用新型中传统采样原理图；
图4为本实用新型中传统跳闸接点输出示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，传统智能一体化便携式过流保护装置，包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元和开出单元，所述传统模拟量采集单元包括依次连接的常规互感器、低通滤波和AC交流模块，所述数字化模拟量采集单元包括连接的电子式互感器和数据合并单元，所述开入单元包括相互连接的开入模块与接口模块，所述开出单元包括相互连接的开出模块与接口模块，所述AC交流模块、数据合并单元和两个接口模块分别与CPU相连接；所述开入单元还包括光隔，所述开入模块与接口模块通过光隔相连接；所述开出单元包括光隔，开出模块与接口模块通过光隔相连接，所述开出模块为出口继电器；还包括人机对话HMI，所述人机对话HMI(Human MachineInterface)与CPU相互连接，用于实现通信、显示、对时、打印多项功能；还包括与CPU相连的智能操作箱，所述智能操作箱分为保护控制操作区域和外设接口区域，所述外设接口区域设置有电气连接接口和光纤连接接口。
本实用新型同时能满足传统变电站和智能变电站的应用需求：采样单元既能支持传统的模拟量采集，亦可以接收来自合并单元DL/T 860.92（IEC 61850-9-2）或GB/T 20840.8（IEC 60044-8）输出格式的采样数据；跳闸方式既能支持传统接点方式输出，也可以支持通过GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)网络报文方式输出跳闸信号。
一、采样技术
传统采样部分采用高精度、宽范围的交流互感器，能自适应变电站二次额定电流为1A或5A，通常保护的电流测量的精度范围为额定电流的0.05In～20In，一般需要在订货时选取不同的交流模件来适应，本装置采用的互感器的精工电流范围0.04A～200A，可以灵活运用在不同二次额定电流的变电站，原理图见图3所示。
数字采样部分支持DL/T 860.92（IEC 61850-9-2）或GB/T 20840.8（IEC 60044-8）输出格式。其中DL/T 860.92根据ASN.1基本编码原则(见GB/T 16263-1996)对采样值进行解码，报文解释见表2-1、表2-2、表2-3。GB/T 20840.8根据IEC 60870-5-1的FT3格式，见表4。ANS.1基本编码原理概述如下：基本编码原则的传输语法具有TLV(类型Type，长度Length，值Value)或(标记Tag，长度Length，值Value)三元组格式，如表2-1所示。
Figure BDA00002411452100031
表2-1基本编码规则格式
所有域(T、L或V)为一系列的8位位组，可根据需要值V再次构造TVL三元组。传输语法基于8位位组和面向“Big Endian(高字节在前)”的。长度域L定义每个TLV三元组的长度。标记位组与数值类型标记的编码相一致，如表2-2所示标记位组T的两种格式。
Figure BDA00002411452100032
表2-2标记位组格式
ASN.1编码的应用协议数据单元(APDU)帧结构示例，表2-3为链接4个应用服务数据单元(ASDU)的APDU帧结构示例。
Figure BDA00002411452100041
表2-3ASN.1编码的APDU帧格式示例
Figure BDA00002411452100042
表1数字采样的帧格式
Figure BDA00002411452100061
表2数字采样报文中APDU格式
Figure BDA00002411452100062
表3为数字采样数据q属性
IEC 60870-5-1的FT3格式链接见表4，其中CRC为“循环冗余码”，msb为“最高位”，lsb为“最低位”，此格式有良好的数据完整性，结构能用于高速率的多点网络同步数据链接。
表4FT3的帧格式
二、跳闸输出
当满足下列保护1)或2)动作条件：
1)相过流保护：IΦ>IΦn-set且TΦ>TΦn-set，式中IΦn-set：相过流n段电流定值(n为Ⅰ或Ⅱ)；TΦn-set：相过流n段时间定值(n为Ⅰ或Ⅱ)；
2)零序过流保护：I0>I0n-set且T0>T0n-set，式中I0n-set：零序过流n段电流定值(n为Ⅰ或Ⅱ)；T0n-set：零序过流n段时间定值(n为Ⅰ或Ⅱ)。
装置可以输出传统跳闸动作接点和GOOSE报文。装置支持变电站通用事件模型的GOOSE模型服务，支持GOOSE模型的订阅与发布服务，支持GOOSE模型的管理报文服务。GOOSE服务在保护CPU中实现，通过装置通信光纤接口实现与其它设备进行通信。
装置通过保护逻辑图驱动GOOSE信息的发送，并支持多组GOOSE报文的发送。GOOSE的虚拟局域网内容、应用连接（AppID）信息以及重传时间间隔可通过配置文件进行配置。
装置采用软硬件结合GOOSE组地址过滤技术，由于大部分网卡使用了哈希算法进行组播地址过滤功能，不良的哈希算法和接受较多的GOOSE组播地址会造成大量GOOSE误收。本装置在网卡硬件哈希过滤后增加了软件滤波算法，能更好的过滤GOOSE组播报文。
传统跳闸部分沿用目前常规的接点方式，提供多组接点，并可经压板分别投退对应信号的输出，见图4所示。
网络报文通过GOOSE网络报文方式输出跳闸信号，GOOSE报文解释见表5、表6、表7所示。
Figure BDA00002411452100081
表5GOOSE报文帧格式
Figure BDA00002411452100082
Figure BDA00002411452100091
表6GOOSE的APDU格式
Figure BDA00002411452100102
表7GOOSE数据q属性
三、电源模块设计
变电站的工作电源额定电压为直流110V或220V，通常保护的工作电压为额定电压的80%～115%，一般需要在订货时选取不同的电源模件来适应。该装置采用更宽的允许工作电压范围：88V～255V，可以灵活运用在不同额定直流电压的变电站。
四、整体结构设计
装置结构设计对保护控制区域合理布局，将保护控制操作区域和外设接口区域分开，可靠的电气链接和光纤联接，既方便观察与操作，又防止误操作，见图2所示，左侧J1、J2、J3为外接接口区域、右侧为保护控制操作区域。同时具有完备的在线监测功能，实时检查硬件、通信工况，友好的人机交互界面，易于在智能变电站使用中对采样、跳闸的网络端口配置。
五、主要技术性能及指标
5.1额定电气参数
Figure BDA00002411452100111
5.2主要技术性能及指标
  序号   名称   技术指标
  1   采样回路精确工作范围   电流：004In～20In。
  2   模拟量测量精度   误差：不超过±5%。
  3   整组动作时间   不大于40ms。
5.3过程层通讯用接口参数
  序号   名称   接口参数
  1   光纤种类   多模，波长850nm
  2   光纤接口   LC
  3   发送功率   -23～-14dbm
  4   接收灵敏功率   ≤-33dBm
  5   传输距离   ≤1.5km
  6   光接收器饱和光功率   >-14dBm
5.4绝缘和耐湿热性能
Figure BDA00002411452100121
5.5电磁兼容性能
5.6机械性能
Figure BDA00002411452100123
5.7环境大气条件
Figure BDA00002411452100124
Figure BDA00002411452100131
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 (5)

1.传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：包括CPU、传统模拟量采集单元、数字化模拟量采集单元、开入单元和开出单元，所述传统模拟量采集单元包括依次连接的常规互感器、低通滤波和AC交流模块，所述数字化模拟量采集单元包括连接的电子式互感器和数据合并单元，所述开入单元包括相互连接的开入模块与接口模块，所述开出单元包括相互连接的开出模块与接口模块，所述AC交流模块、数据合并单元和两个接口模块分别与CPU相连接。
2.根据权利要求1所述的传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：所述开入单元还包括光隔，所述开入模块与接口模块通过光隔相连接。
3.根据权利要求1所述的传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：所述开出单元包括光隔，开出模块与接口模块通过光隔相连接，所述开出模块为出口继电器。
4.根据权利要求1所述的传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：还包括人机对话HMI，所述人机对话HMI与CPU相互连接，用于实现通信、显示、对时、打印多项功能。
5.根据权利要求1-4任一项所述的传统智能一体化便携式过流保护装置，其特征在于：还包括与CPU相连的智能操作箱，所述智能操作箱分为保护控制操作区域和外设接口区域，所述外设接口区域设置有电气连接接口和光纤连接接口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106253201A (zh) * 2016-08-23 2016-12-21 南京国电南自电网自动化有限公司 一种用于传统站和智能站一体化的继电保护装置及方法
CN115524570A (zh) * 2022-11-28 2022-12-27 中铁电气化局集团有限公司 一种便携式回路电流调试装置

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