CN207251307U - 一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，该装置包含电源模块(1)，数据接收模块(2)，数据存储器(3)，中央处理器(4)，协处理器(5)，预警模块(6)，人机交互模块(7)，显示及告警模块(8)，通信管理模块(9)，并需要与外部总线型通信网络10，公用的电网数据库(11)以及通信基站(12)实现通信功能。本装置对继电保护装置进行实时的状态监测和状态评价并具有声光告警和短信预警功能，对设备健康状态的监控和设备运维提供支持。

Description

一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统设备状态监视与评价，特别涉及电力系统数字化变电站中继电保护设备的状态监测装置设计。

背景技术

继电保护设备状态评价是进行故障诊断、风险评估和状态检修的重要基础数据源，对改进运维检修模式，保障电网可靠运行具有重要作用。数字化变电站继电保护系统增加了过程层设备，且新型的继保系统内通信更便捷。因此，传统的继电保护状态评价难以满足要求。实时的继电保护设备在线监测装置能够对设备信息在线获取，并实现在线状态评价和预警，能够及时发现潜在问题，降低继电保护设备带来的隐患具有重要的作用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置的设计方案，该装置能够实现状态的监视、评价、告警和短信预警功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，该装置包含电源模块，数据接收模块，数据存储器，中央处理器，协处理器，预警模块，人机交互模块，显示及告警模块，通信管理模块，并需要与外部总线型通信网络，公用的电网数据库以及通信基站之间的通信。所述的电源模块是装置内各模块的供电，具有多电位输出。所述的数据接收模块包含光纤接口，光电转换器，电缆接口，A/D转换器。光纤接口接收数字化变电站内遵循IEC61850通信协议的数据并传输至光电转换器进行转换，电缆接口接收电气量数据，通过模数转换器转换数据。所述的数据存储器用于存储接收的在线监测数据，并与公用数据库进行数据交换。所述的中央处理器进行主要的数据处理和算法执行。所述的协处理器是装置内各单元的管理CPU，具有协调算法的执行，结果输出和人机交互功能。所述的预警模块执行状态的预测并发布预警信息的功能。所述的人机交互模块是人工操作和装置设置等参数的配置接口。所述的显示及告警模块(8)是状态监测结果的展示及告警窗口，包含声告警，光告警，图像告警和输出等。所述的通信管理模块是装置内各模块之间的通信处理器。所述的公共数据库11是历史数据的存储和多类信息的共享功能。

电源模块，直接采用变电站的交直流供电系统供电，同时内部具有电压变换回路。

预警模块是执行状态预测和发出预警信息的部分，协处理器将中央处理器输出的信息和数据库中存储的时间序列传输至预警模块的处理器中，根据二次指数平滑预测应用程序执行信息状态的一步短时时间预测，并将预测结果由协处理器传递至人机交互模块，显示及告警模块等应用模块，供随时调取。同时根据预测结果由预测模块(6)判别是否向通信基站(12)发送预警信息。

显示及告警模块(8)通过协处器将中央处理器计算得到的状态监测和状态评价数据和预测模块计算得到的预测数据输出对应功能单元。显示及告警模块提供状态监视查询功能，状态评价显示功能，蜂鸣器声音告警功能，光字牌信息告警功能和打印输出功能。

人机交互模块(7)提供外设输入装置和UBS输入接口，并通过j实现与协处理器信息交互。

通信管理模块实现对装置主要处理模块数据接收模块，数据存储模块，中央处理器，协处理器间信息的通信和协调控制，资源分配等任务。

在上述的一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，电源模块直接采用变电站的交直流供电系统供电，同时内部具有电压变换回路，具有直流3.3V，5V，12V，24V输出和交流220V输出。

在上述的一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，数据接收模块中，光纤接口和电缆接口遵循IEC61850-9-1/2协议，光电转换器采用Phoenix光电转换器PSI-MOS-PROFIB/FO850T终端接口，A/D转换器为ADS1278，24BitAD采样，数据存储器采用SN62512芯片，中央处理器采用BF533CPU芯片，协处理器采用BCM2727芯片，数据输出端分别与预警模块采用1U机架式服务器，预测算法为最小二乘算法，人机交互模块(7)采用1U机架式服务器，键盘鼠标采用USB接口和USB2.0以上外设接口，显示及告警模块采用RS232串口通信显示器，以及通用接口的蜂鸣器和打印机，通信管理模块采用基于Nios软核的单个FPGA系统。

本实用新型的有益效果是：本装置是继电保护设备在线监测装置，能够实现对在线信息的及时获取和数据处理，并可与数据库互连互通，实现对继电保护装置实时的状态监视、预测和状态评价结果显示并具有声、光告警和短信预警功能。对及时了解设备的健康状态，及时发现潜在问题，为设备运维计划制定提供支持，降低继电保护设备带来的隐患，提高设备运行的可靠性和经济性具有重要的作用。

附图说明

图1为一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实用新型作进一步具体说明。应理解，在阅读了本实用新型实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所付权利要求书所限定的范围。

该装置包含电源模块(1)，数据接收模块(2)，数据存储器(3)，中央处理器(4)，协处理器(5)，预警模块(6)，人机交互模块(7)，显示及告警模块(8)，通信管理模块(9)共9个模块。所述的电源模块(1)直接采用变电站的交直流供电系统供电，交流220V输出，同时内部具有电压DC-DC变换回路，具有直流3.3V，5V，12V，24V输出。所述的数据接收模块(2)涉及光纤信号和电缆信号通过IEC61850-9-1/2协议总线(10)收集继电保护CPU负荷率、I/O状态、装置电压、装置温度、CT/PT是否断线、SV通信状态、GOOSE通信状态、软压板状态，合并单元装置包含CPU负荷率、I/O状态、SV数据状态、SV数据通信状态、GOOSE链路状态，交换机包含端口错误报文数量、装置电压、装置内部温度，智能终端包含CPU负荷率、I/O状态，GOOSE链路状态、CAN网CPU通讯状态，时源信号状态、时钟电源状态，光纤接收功率、光纤发送功率等数据，并通过光电转换器Phoenix光电转换器(2.2)和模数转换器ADS1278(2.4)将数据存储至数据存储器SN62512芯片(3)并实现向数据库(11)的信息转存。中央处理器(4)采用BF533CPU芯片将数据存储器(3)中存储信息的根据数据处理算法进行状态信息规范化和状态评价，将设备状态划分为四个等级：严重、异常、注意、正常，并将信息返回数据存储器(3)和数据库(11)，并等待协处理器(5)的调用和分配。协处理器(5)采用BCM2727芯片，主要实现预警模块(6)，人机交互模块(7)，显示及告警模块(8)的分时处理。预警模块(6)利用二次指数平滑算法进行信息趋势预测并自主实现评价，根据设定的状态阈值，判断是否通过通信基站(12)向终端设备(13)发送短信预警，采用1U机架式服务器。人机交互模块(7)需配备键盘鼠标等外设(7.1)和USB2.0以上外设接口(7.2)。显示及告警模块(8)配置状态监测显示器(8.1)，状态评价显示器(8.2)，蜂蜜器警报器(8.3)，光字牌告警指示标志(8.4)，打印机(8.5)。通信管理模块采用基于Nios软核的单个FPGA系统(9)为模块间通信提供通道，防止信息拥堵，提高设备的数据处理能力和设备可靠性。电源模块(1)，数据接收模块(2)，数据存储器(3)，中央处理器(4)，协处理器(5)，预警模块(6)，通信管理模块(9)整体封装，并与人机交互模块(7)，显示及告警模块(8)设置通信接口。与人机交互模块(7)设置USB2.0或以上版本的标准接口，与显示及告警模块(8)设置RS232通信接口和USB2.0或以上版本接口。

以上对本实用新型实用新型进行了详细的介绍，本文对本实用新型的具体结构和功能进行了详细的介绍，同时对本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，再具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，其特征在于，该装置包含电源模块(1)，数据接收模块(2)，数据存储器(3)，中央处理器(4)，协处理器(5)，预警模块(6)，人机交互模块(7)，显示及告警模块(8)，通信管理模块(9)；电源模块(1)为装置内部的所有芯片和电路供电，与所有模块连接；通信管理模块(9)与数据接收模块(2)、数据存储器(3)、中央处理器(4)、协处理器(5)分别连接，协调模块间通信；数据接收模块(2)的数据输入端为外部总线型通信网络(10)，分别连接光纤接口(2.1)和电缆接口(2.3)，然后，光纤接口(2.1)连接光电转换器(2.2)，电缆接口(2.3)连接A/D转换器(2.4)，光电转换器(2.2)和A/D转换器(2.4)输出至数据存储器(3)；数据存储器(3)与公用数据库(11)、中央处理器(4)双向通信；协处理器(5)数据输入端为中央处理器(4)，数据输出端分别与预警模块(6)、人机交互模块(7)、显示及告警模块(8)连接；人机交互模块(7)内部子模块，键盘鼠标外设(7.1)和USB2.0以上外设接口(7.2)间为并联连接；显示及告警模块(8)内部子模块，状态监测显示器(8.1)，状态评价显示器(8.2)，蜂蜜器警报器(8.3)，光字牌告警指示标志(8.4)，打印机(8.5)之间并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，其特征在于，电源模块直接采用变电站的交直流供电系统供电，同时内部具有电压变换回路，具有直流3.3V，5V，12V，24V输出和交流220V输出。

3.根据权利要求1所述的一种带预测功能的数字化变电站继电保护设备状态监测装置，其特征在于，数据接收模块(2)中，光纤接口(2.1)和电缆接口(2.3)遵循IEC61850-9-1/2协议，光电转换器(2.2)采用Phoenix光电转换器PSI-MOS-PROFIB/FO850T终端接口，A/D转换器(2.4)为ADS1278，24BitAD采样，数据存储器(3)采用SN62512芯片，中央处理器(4)采用BF533CPU芯片，协处理器(5)采用BCM2727芯片，数据输出端分别与预警模块(6)采用1U机架式服务器，预测算法为最小二乘算法，人机交互模块(7)采用1U机架式服务器，键盘鼠标采用USB接口和USB2.0以上外设接口，显示及告警模块(8)采用RS232串口通信显示器，以及通用接口的蜂鸣器和打印机，通信管理模块(9)采用基于Nios软核的单个FPGA系统。