CN203104110U - 基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种主要应用于电力系统的适用于35KV及以下的线路保护测控装置，尤其涉及一种基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，其不同之处在于，其包括电源插件、交流/数字插件，信号及操作插件、CPU插件、扩展插件和人机对话面板。本实用新型采用一体化设计集成了智能变电站间隔层线路保护所需的所有保护和测控功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种主要应用于电力系统的适用于35KV及以下的线路保护测控装置，尤其涉及一种基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置。
背景技术
智能变电站作为智能电网建设的重要环节之一，是电网最为重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点，其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。电网发展方式转变，建设具有信息化、自动化、互动化的坚强智能电网为智能变电站的发展提出了新的要求。新一代智能变电站建设应以“系统高度集成、结果布局合理、技术装备先进、经济节能环保，支持调控一体”为特征，通过电网运行数据的全面采集和实施共享，支撑电网实时控制和智能调节，提升电网运行稳定性和可靠性。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述需求，提供了一种基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，采用一体化设计集成了智能变电站间隔层线路保护所需的所有保护和测控功能。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，其不同之处在于：其包括
电源插件，所述电源插件采用交/直流输入的开关稳压电源，提供5V数字电源和24V直流电源；
交流/数字插件，所述交流/数字插件包括利用交流隔离变送器电压电流转换送入A/D转换的交流插件和直接将智能一次设备采集的数字量处理送入CPU插件的数字插件；
CPU插件，所述CPU插件包括用于构成数据处理装置的DSP控制器、用于管理通讯接口并与人机对话面板实时交换数据的ARM控制器、作为协处理器的FPGA控制器，所述CPU插件的通讯接口包括RS485、RS232、USB和以太网口；
信号及操作插件，所述信号及操作插件通过隔离器件与CPU插件相连接，用于完成12路继电器的开出控制、故障后自动闭锁输出，监视采集外部开关的合位状态或跳位状态并将其状态信号通过隔离电路上发至CPU插件；
扩展插件，所述扩展插件通过隔离器件与CPU插件相连接，所述扩展插件包含用于和CPU插件通讯的CPLD控制器，所述扩展插件由CPU插件控制动态扩展最多8路开关量输入通道和6路开关量输出通道；
人机对话面板，所述人机对话面板通过通讯接口与CPU插件连接，所述人机对话面板包括MCU控制器、液晶显示器、触点键盘。
按以上方案，所述CPU插件中的DSP控制器通过FPGA控制器扩展数据地址总线，所述FPGA控制器协助DSP控制器控制A/D转换模块、时钟模块、开关量输入电路和开关量输出电路。
按以上方案，所述人机对话面板包括用于支持装置软件实时下载的USB2.0接口或者以太网口。
本实用新型与现有技术相比有以下特点：
1）、电路设计合理，满足变电站线路保护实用需求，操作简便；
2）、数据处理能力强，数据采集和响应速度快，数据采集精度高；
3）、参数设置方便，能够通过装置人机界面在现场对装置参数进行设置，也可利用上位机通过网络通讯远程设置装置参数；
4）、功能完善，装置集成了电气单元间隔单元线路保护所需的所有保护和测控功能；
5）、支持多种通讯协议，装置支持IEC60870和IEC-61850，GOOSE等网络协议及规约；
6）、作为智能变电站间隔层智能单元中的线路保护测控装置，能够实现本间隔层线路继电保护功能以及遥测、遥信、遥调、遥控功能，符合新型智能变电站发展需要。
附图说明
图1是本实用新型的组成结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细介绍，如图一所示，本实用新型主要由电源插件、交流/数字插件、信号及操作插件、CPU插件、扩展插件和人机对话面板组成，它包括：
第一部分为电源插件，采用直流/交流输入的开关稳压电源，输出+5V/2A、+24V/2A、+24V/0.5A。其中+5V/2A用于CPU插件供电，+24V/2A用于信号及操作插件供电，+24V/0.5A用于对外部没有直流电源的系统提供公共电源。
第二部分为交流/数字插件，交流/数字插件可由用户选择采集接口类型，交流插件上共有15个模拟量输入变换器，分为电压变换器和电流变换器，用于将系统二次侧交流信号（三相电压、三相保护电流、三相测量电流、零序电压、零序电流和同期电压）转换为弱电压信号，输送给AD进行转换，并起强弱电隔离作用；数字插件满足新型智能变电站数字化采集的方案，能够直接将智能一次设备采集的数字量处理并上传至CPU插件。
第三部分信号及操作插件，信号及操作插件接收CPU插件的控制信号，完成12路继电器的开出控制，采用可靠性较高的进口小型继电器，完善的监视回路，故障后自动闭锁输出；监视采集外部开关的合位状态或跳位状态并将其状态信号通过隔离电路上发至CPU插件。
第四部分CPU插件，CPU插件采用高性能的32位DSP控制器和ARM控制器作为CPU插件的控制计算核心，采用FPGA芯片扩展数据地址总线并协助控制CPU插件上的各个功能模块，多印制电路板和表面贴装工艺的运用有效的提高了装置的稳定性和抗干扰能力；高性能DSP控制器包含硬件乘法器、大容量存储器32位并行超流水结构，采用高效的算法和优化的高级语言，以保障保护装置的数据处理能力。DSP控制器主要用于实现数据采集、数字滤波、计算、以及保护逻辑判断；ARM控制器负责任务调度和通讯接口的管理，包括RS485，RS232，USB和以太网口，支持IEC-60870、 IEC-61850以及GOOSE等网络协议及规约，同时支持打印机以及网络打印机任务；FPGA控制器扩展数据地址总线，由FPGA接受DSP的控制信号实现与外围模块的数据交换，包括A/D转换模块、时钟模块、开关量输入电路和开关量输出电路。其中A/D模块使用采样频率可控的16位A/D控制器，实现变采样频率数据采集；时钟模块支持多种对时方式，包括IRIG-B码对时、IEEE 1588对时、SNTP网络对时、GPS脉冲对时，并能在无外部时钟源情况下实现自守时；DSP控制器与ARM控制器共享内存空间，采用中断方式实现控制器之间的数据交换；
第五部分扩展插件，扩展插件包含用于和CPU插件通讯的高速CPLD，扩展插件由CPU插件控制动态扩展开关量输入和开关量输出通道，可根据实际情况扩展多达8路开关量输入通道和6路开关量输出通道。
第六部分人机对话面板，人机对话面板包含大屏幕点阵液晶显示和触点式键盘，人机对话安全可靠，实用方便，采用用户友好的类Windows界面，支持多语言，面板集成USB接口或者以太网口，支持装置软件在线升级。
本实用新型作为智能变电站间隔层智能单元中的线路保护测控装置，能够实现本间隔层线路继电保护功能以及遥测、遥信、遥调、遥控功能，其设计合理、接线方便、操作简便、界面友好并且具有数据采集精度高、采样响应数度快、数据处理能力强、通讯接口丰富等特点，符合新型智能变电站发展需要。本实用新型在设计中研究了国内外同类型产品的成功经验以及不足之处，与同类型产品比较，采用了基于多处理器结构和支持以太网的通讯方式等先进技术，使其具有上述特点。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效的结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，其特征在于：其包括
电源插件，所述电源插件采用交/直流输入的开关稳压电源，提供5V数字电源和24V直流电源；
交流/数字插件，所述交流/数字插件包括利用交流隔离变送器电压电流转换送入A/D转换的交流插件和直接将智能一次设备采集的数字量处理送入CPU插件的数字插件；
CPU插件，所述CPU插件包括用于构成数据处理装置的DSP控制器、用于管理通讯接口并与人机对话面板实时交换数据的ARM控制器、作为协处理器的FPGA控制器，所述CPU插件的通讯接口包括RS485、RS232、USB和以太网口；
信号及操作插件，所述信号及操作插件通过隔离器件与CPU插件相连接，用于完成12路继电器的开出控制、故障后自动闭锁输出，监视采集外部开关的合位状态或跳位状态并将其状态信号通过隔离电路上发至CPU插件；
扩展插件，所述扩展插件通过隔离器件与CPU插件相连接，所述扩展插件包含用于和CPU插件通讯的CPLD控制器，所述扩展插件由CPU插件控制动态扩展最多8路开关量输入通道和6路开关量输出通道；
人机对话面板，所述人机对话面板通过通讯接口与CPU插件连接，所述人机对话面板包括MCU控制器、液晶显示器、触点键盘。
2.根据权利要求1所述的基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，其特征在于：所述CPU插件中的DSP控制器通过FPGA控制器扩展数据地址总线，所述FPGA控制器协助DSP控制器控制A/D转换模块、时钟模块、开关量输入电路和开关量输出电路。
3.根据权利要求1或2所述的基于多处理器平台的数字式线路保护测控装置，其特征在于：所述人机对话面板包括用于支持装置软件实时下载的USB2.0接口或者以太网口。
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