CN204012944U - 一种分布式结构多cpu继电保护装置 - Google Patents

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龙宇平
罗虎
桂勇华
邓东红
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Abstract

本实用新型公开了一种分布式结构多CPU继电保护装置，包括保护插件、启动插件、采样插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件由各自插件内的CPU控制，所述采样插件分别与保护插件、启动插件相连，采样插件采集模拟电流、电压信号，并将采集到的电流电压信号送入保护插件、启动插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件通过CAN总线相互连接，所述电源插件分别与保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件相连。本实用新型采用分布式多CPU结构，处理速度快，可以集成更多的功能，能同时满足传统微机继电保护和数字化保护的要求。

Description

一种分布式结构多CPU继电保护装置
技术领域
本实用新型涉及一种继电保护装置，特别涉及一种分布式结构多CPU继电保护装置。
背景技术
现有的继电保护装置均采用单CPU结构或双CPU结构，模拟量采集、开入量采集、保护计算、继电器开出以及后台通讯、显示、键盘等功能全部由一个或两个CPU处理，CPU的负荷较重，处理速度慢，集成功能少，很多新的功能无法加入；智能化变电站的推广应用，使得继电保护装置即要适应传统模式，又要能适应数字化保护模式，同时还要适应传统模式和数字化保护模式的混合模式。原有继电保护装置的处理能力及总线架构不能很好地满足要求，具体表现为：其在通讯接口上一般采用单个RS-485或单个以太网通讯接口；其显示、开入开出不能在线配置；其软件采用传统的前后台方式，没有采用适时操作系统；因此，面对现在继电保护装置功能要求越来越多、任务越来越多的现状，现有的继电保护装置显得有些力不从心。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种处理速度快、通讯接口类型多、同时适用于传统微机继电保护和数字化保护的分布式结构多CPU继电保护装置。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种分布式结构多CPU继电保护装置，包括保护插件、启动插件、采样插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件均由各自插件内的CPU控制，所述采样插件分别与保护插件、启动插件相连，采样插件采集模拟电流、电压信号，并将采集到的电流电压信号送入保护插件、启动插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件通过CAN总线相互连接，所述电源插件分别与保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件相连。
上述分布式结构多CPU继电保护装置还包括通讯插件，所述通讯插件分别与保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
上述分布式结构多CPU继电保护装置还包括人机插件，所述人机插件分别与通讯插件、保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
上述分布式结构多CPU继电保护装置中，所述人机插件包括显示器和键盘。
上述分布式结构多CPU继电保护装置还包括第二开入插件，所述第二开入插件分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
上述分布式结构多CPU继电保护装置还包括多个开入插件，每个开入插件均分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、第一开出插件、电源插件以及其他的开入插件相连。
上述分布式结构多CPU继电保护装置还包括多个开出插件，每个开出插件均分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、所有的开入插件、其他的开出插件和电源插件相连。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型采用分布式多CPU结构，人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、开入插件和开出插件均由各自插件内的CPU控制，处理速度快，可以集成更多的功能，能同时满足传统微机继电保护和数字化保护的要求；
2、本实用新型的可扩展性能强，可以自由组合不同的插件，以满足不同应用的需求；
3、本实用新型提供多种通讯接口，可以满足不同场合的各种要求；
4、本实用新型的应用范围广，可适用于火电、热电、水电、电网、变电站、泵站、水利枢纽等方面的220kV及以下等级电力系统，也可应用于电力、水利、冶金、石化、化工、铁路、港口、市政、建材、邮电、烟草、造纸、航天基地、民航机场以及医院、学校等多种领域。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的通讯插件结构框图。
图3为本实用新型的开入插件结构框图。
图4为本实用新型的开出插件结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型包括人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、采样插件、电源插件、多个开入插件和多个开出插件，所述人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、开入插件、开出插件均由各自插件内的CPU控制，所述采样插件分别与保护插件、启动插件相连，采样插件采集模拟电流、电压信号，并将采集到的电流电压信号送入保护插件、启动插件，所述保护插件、启动插件、开入插件、开出插件通过CAN总线相互连接，人机插件通过232串行总线与通讯插件相连，通讯插件、保护插件、启动插件通过内部高速总线连接，所述电源插件分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、开入插件、开出插件相连。
所述保护插件的CPU选用运算速度高达2000Mips(每秒2000M条指令) 的32位DSP，保护插件的CPU内置552KbyteSRAM存储器、3个增强型并行外设接口（EPPI）、3个同步串行端口（SPORT）、移动存储器接口（RSI）、2个10/100M以太网MAC、CAN控制器接口、CRC引擎、2个SPI(串行外围接口)、2个SCI(串行通信接口)，支持IEEE1588，保护插件主要是将其它插件送过来的各种信号进行采入、处理并进行保护判断，它是本实用新型的核心模块。
所述启动插件的CPU选用运算速度高达2000Mips(每秒2000M条指令) 的32位DSP，启动插件的CPU内置552KbyteSRAM存储器、3个增强型并行外设接口（EPPI）、3个同步串行端口（SPORT）、移动存储器接口（RSI）、2个10/100M以太网MAC、CAN控制器接口、CRC引擎、2个SPI(串行外围接口)、2个SCI(串行通信接口)，支持IEEE1588，启动插件主要是将其它插件送过来的模拟信号进行采样处理，并进行保护启动判断，为开出插件提供电源，控制开出插件的开启状态。
所述通讯插件如图2所示，包含双RS-485、四个以太网模块、一个IRIG-B对时接口、一个RS-232打印口。所述双RS-485通讯经光藕隔离后，通过SN65HVD17芯片来实现双网冗余通讯；所述四个以太网模块通过以太网控制芯片AX88796、网络变压器16ST8515、RJ45以太网接口实现多网冗余通讯；为了提高通讯的可靠性，所有的通讯部分都会有独立的隔离电源提供；所述IRIG-B码对时接口通过差分方式输入IRIG-B码信号来实现装置的对时；所述RS-232打印口通过MAX232芯片实现打印功能。
所述开入插件如图3所示，用于实现开关量信号输入，DC24V、DC110V、DC220V的开入信号经过光偶芯片TLP181隔离后输入到开入插件的CPU的IO引脚上，由本开入插件的CPU采集相应的开关信号，然后通过整个继电保护装置内部的CAN总线网传递给其它插件，根据不同的应用可以插多块开入插件。
所述开出插件如图4所示，用于实现继电器的输出，开出插件接收整个继电保护装置上其它插件的命令后，通过本开入插件CPU的IO管脚，经过光偶芯片TLP181隔离后输出到继电器线圈上，以实现继电器接点的输出，根据不同的应用可以插多块开出插件；用到的继电器有欧姆龙的G6B-1174、G6B-2114、G6B-2214和松下的ST1-L2、ST2。
所述采样插件采集的模拟信号包括保护电流和测量电流、电压、所述保护电流的采集采用带屏蔽的高精度互感器200A/7.07v电流互感器，所述测量电流的采集采用带屏蔽的高精度互感器10A/7.07v电流互感器，所述电压的采集采用带屏蔽的高精度互感器120V/7.07v或200V/7.07v电压互感器，采样模块采集的模拟电流、电压信号通过高精度运放单元进行信号放大、滤波后，送入保护插件和启动插件。
所述人机插件包括液晶显示器和键盘，人机插件的CPU采用德州仪器高性能的单片机A8（处理能力达到800MIPS），人机插件通过串口与通讯插件交换数据，液晶显示器采用800*480高分辨率大液晶，能显示各种保护和测量的实时数据量以及保护定值、装置参数等非实时量，键盘用于实现人机交互时人的输入功能。
所述电源插件为整个继电保护装置的各个模块提供5V、 24V电源。
所述内部高速总线和CAN总线位于图1中的总线背板上，两路高速总线：速度达到60MBit/s，用于传递实时数据；两路CAN总线：速度达到500Bit/s，用以传递开入开出信号；内部高速总线和CAN总线实现各插件之间的数据交互，从而构建方便扩展的分布式架构。

Claims (7)

1.一种分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：包括保护插件、启动插件、采样插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件由各自插件内的CPU控制，所述采样插件分别与保护插件、启动插件相连，采样插件采集模拟电流、电压信号，并将采集到的电流电压信号送入保护插件、启动插件，所述保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件通过CAN总线相互连接，所述电源插件分别与保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件相连。
2.如权利要求1所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：还包括通讯插件，所述通讯插件分别与保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
3.如权利要求2所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：还包括人机插件，所述人机插件分别与通讯插件、保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
4.如权利要求3所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：所述人机插件包括显示器和键盘。
5.如权利要求4所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：还包括第二开入插件，所述第二开入插件分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、第一开入插件、第一开出插件、电源插件相连。
6.如权利要求5所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：还包括多个开入插件，每个开入插件均分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、第一开出插件、电源插件以及其他的开入插件相连。
7.如权利要求5所述的分布式结构多CPU继电保护装置，其特征在于：还包括多个开出插件，每个开出插件均分别与人机插件、通讯插件、保护插件、启动插件、所有的开入插件、其他的开出插件和电源插件相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114006804A (zh) * 2021-11-18 2022-02-01 贵州电网有限责任公司 一种基于集中式保护控制系统架构的配电边缘服务器系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114006804A (zh) * 2021-11-18 2022-02-01 贵州电网有限责任公司 一种基于集中式保护控制系统架构的配电边缘服务器系统
CN114006804B (zh) * 2021-11-18 2024-04-26 贵州电网有限责任公司 一种基于集中式保护控制系统架构的配电边缘服务器系统

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