CN205901165U - 一种快速响应的实时环网柜保护装置 - Google Patents

Abstract

一种快速响应的实时环网柜保护装置，包括CPU模块、电源模块、输入量模块、人机模块、串口通讯模块、出口模块；所述CPU模块包含FLASH闪存存储器单元、SRAM单元、ADC单元、接口单元、定时器TIM单元、GPIO单元、USART2单元，所述串口通讯模块包含通讯接口，所述输入量模块包含电压/电流变换单元、滤波及模数转换单元和数据传送及采集控制单元。由于装置的实时性要求较高，装置通过采样，进行傅里叶算法、保护算法，并执行继电器出口，处理时间必须小于30mS，因此软件上采用了快速响应的计算方法，从而保证了装置的响应速度。

Description

一种快速响应的实时环网柜保护装置

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种快速响应的实时环网柜保护装置。

背景技术

为了提高供电可靠性，使用户可以从两个方向获得电源，通常将供电网连接成环形。这种供电方式简称为环网供电。在工矿企业、住宅小区、港口和高层建筑等交流10KV配电系统中，因负载容不大，其高压回路通常采用负荷开关或真空接触器控制，并配有高压熔断器保护。该系统通常采用环形网供电，所使用高压开关柜一般习惯上称为环网柜。

环网是指环形配电网，即供电干线形成一个闭合的环形，供电电源向这个环形干线供电，从干线上再一路一路地通过高压开关向外配电。这样的好处是，每一个配电支路既可以同它的左侧干线取电源，又可以由它右侧干线取电源。当左侧干线出了故障，它就从右侧干线继续得到供电，而当右侧干线出了故障，它就从左侧干线继续得到供电，这样一来，尽管总电源是单路供电的，但从每一个配电支路来说却得到类似于双路供电的实惠，从而提高了供电的可靠性。

所谓“环网柜”就是每个配电支路设一台开关柜(出线开关柜)，这台开关柜的母线同时就是环形干线的一部分。就是说，环形干线是由每台出线柜的母线连接起来共同组成的。每台出线柜就叫“环网柜”。实际上单独拿出一台环网柜是看不出“环网”的含义的。

这些环网柜的额定电流都不大，因而环网柜的高压开关一般不采用结构复杂的断路器而采取结构简单的带高压熔断器的高压负荷开关。也就是说，环网柜中的高压开关一般是负荷开关。环网柜用负荷开关操作正常电流，而用熔断器切除短路电流，这两者结合起来取代了断路器。当然这只能局限在一定容量内。

这样的开关柜也完全可以用到非环网结构的配电系统中，于是随着这种开关柜的广泛应用，“环网柜”就跳出了环网配电的范畴而泛指以负荷开关为主开关的高压开关柜了。

环网柜出现的时间不算长，却得到了广泛的使用，这主要是由于新发展起来的工业企业和事业单位的建筑物，从供配电的角度来看，以中，小型容量为大多数其配电变压器一般不超过1250KVA，长期稳定供电，高压开关不频繁操作。对于这类用户，环网柜的性能虽不是最完美的，但却是足够可以胜任的。随着大规模的城市建设，大量大型高层建筑物拔地而起，变配电所往往就设在楼下，根据消防要求，变配电设备必须“无油化”，根据建设面积的合理使用，变配电设备应该“小型化”，于是环网柜或真空断路器，干式变压器，干式互感器 就进入了幢幢大楼。环网柜结构简单，运行可靠且安全，维修量很小，运行费用低，比起装有断路器的开关柜，优势很突出。环网柜要求负荷开关具有更高的性能和更小的体积，新型的负荷开关应运而生，这又反过来带动了环网柜的技术进步，当今的环网柜不但性能优良而且系列化了，这更扩展了环网柜的使用范围。

环网柜(Ring Main Unit)是一组高压开关设备装在金属或非金属绝缘柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点。它被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。

由于环网柜体积很小，所以一般的继电保护装置很难安装进环网柜里面。

实用新型内容

为了解决环网柜保护装置安装空间不足的问题，本实用新型提供一种快速响应的实时环网柜保护装置，本实用新型体积小、价格低，具有对整个环网柜的保护和测控功能。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种快速响应的实时环网柜保护装置，包括CPU模块、电源模块、输入量模块、人机模块、串口通讯模块、出口模块；

所述CPU模块包含FLASH闪存存储器单元、SRAM单元、ADC单元、接口单元、定时器TIM单元、GPIO单元、USART2单元，所述FLASH闪存存储器单元用来断电存储保护事件；

所述串口通讯模块包含通讯接口，所述串口通讯模块用来与后台电脑进行连接，当装置有事件发生时，可通过通讯串口将信息传至给电脑，运行人员可通过电脑查看整个站装置的运行状态；

所述输入量模块包含电压/电流变换单元、滤波及模数转换单元和数据传送及采集控制单元，输入量模块用于完成交流量信号的采集，在配置上要求其采集通道数目可灵活设定，各通道采样时刻统一，采样精度所要求的AD位数为12位。

所述的CPU模块分别与电源模块、输入量模块、人机模块、出口模块、串口通讯模块连接。

进一步说明，所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，所述的ADC单元转换范围为N，0伏≤N≤3.6伏。

进一步说明，所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，所述的接口单元包含3个串行接口、2个SPI接口、2个I2C接口、1个CAN2.0接口、1个USB2.0接口和51个通用I/O接口。

进一步说明，所述的定时器TIM单元包含1个16位高级定时器和3个16位通用定时器。

进一步说明，所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，所述的电源模块可提供AC/DC220V、AC/DC110V、DC48V、DC24V的工作电源。

进一步说明，所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，所述的出口模块包含4对常开节点，这4对常开节点分别为保护跳闸、保护合闸、遥控跳闸、遥控合闸。

进一步说明，所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，所述的通讯接口为1个RS485串口接口。

本实用新型的有益效果如下：由于装置的实时性要求较高，装置通过采样，进行傅里叶算法、保护算法，并执行继电器出口，处理时间必须小于30mS，因此软件上采用了快速响应的计算方法，从而保证了装置的响应速度。

附图说明

图1是环网柜保护装置硬件结构图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种快速响应的实时环网柜保护装置，包括CPU模块、电源模块、输入量模块、人机模块、串口通讯模块、出口模块；所述CPU模块包含FLASH闪存存储器单元、SRAM单元、ADC单元、接口单元、定时器TIM单元、GPIO单元、USART2单元，所述串口通讯模块包含通讯接口，所述输入量模块包含电压/电流变换单元、滤波及模数转换单元和数据传送及采集控制单元；所述CPU型号为STM32F103RBT6。

所述的CPU模块分别与电源模块、输入量模块、人机模块、出口模块、串口通讯模块连接。

所述的ADC单元转换范围为N，0伏≤N≤3.6伏。所述的接口单元包含3个串行接口、2个SPI接口、2个I2C接口、1个CAN2.0接口、1个USB2.0接口和51个通用I/O接口。所述的定时器TIM单元包含1个16位高级定时器，3个16位通用定时器。所述的电源模块可提供AC/DC220V、AC/DC110V、DC48V、DC24V的工作电源。所述的开出回路包含保护跳闸、 保护合闸、遥控跳闸、遥控合闸4对常开节点。所述的通讯接口为一个RS485串口接口。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，包括CPU模块、输入量模块、串口通讯模块、出口模块、电源模块、人机模块；

所述CPU模块包含FLASH闪存存储器单元、SRAM单元、ADC单元、接口单元、定时器TIM单元、GPIO单元、USART2单元；所述串口通讯模块包含通讯接口；所述输入量模块包含电压/电流变换单元、滤波及模数转换单元和数据传送及采集控制单元；所述的出口模块包含4对常开节点；

所述的CPU模块分别与电源模块、输入量模块、人机模块、出口模块、串口通讯模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述的ADC单元的转换范围为N，0伏≤N≤3.6伏。

3.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述的接口单元包含3个串行接口、2个SPI接口、2个I2C接口、1个CAN2.0接口、1个USB2.0接口和51个通用I/O接口。

4.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述的定时器TIM单元包含1个16位高级定时器和3个16位通用定时器。

5.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述的电源模块可提供AC/DC220V、AC/DC110V、DC48V、DC24V的工作电源。

6.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述的出口模块包含4对常开节点，这4对常开节点分别为保护跳闸、保护合闸、遥控跳闸、遥控合闸。

7.根据权利要求1所述的一种快速响应的实时环网柜保护装置，其特征在于，所述通讯接口为1个RS485串口接口。