CN209400646U - 一种电力系统中低压故障记录及分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统中低压故障记录及分析装置，包括采集终端、数据集中服务器和后台机，所述采集终端与数据集中服务器通过光纤通讯连接，采集终端与后台机通过百兆网络通讯连接，采集终端内含有采集单元、模拟量输入单元、开关量输入单元和开关量输出单元，所述采集单元、模拟量输入单元、开关量输入单元与开关量输出单元之间通过PCI系统总线通讯连接。本电力系统中低压故障记录及分析装置，即可记录分析高压输电线故障也能记录分析中低压小电流接地系统故障的新型装置，在100Kv及以下的变电站、电厂、工矿企业完全可以替代现有的故障录波器装置和小电流接地选线装置。

Description

一种电力系统中低压故障记录及分析装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统技术领域，具体为一种电力系统中低压故障记录及分析装置。

背景技术

故障录波器装置用于电力系统，可在110Kv及以上电压等级的输电线路，当系统发生故障时，能准确地记录故障前、后过程的电压、电流等电气量的变化情况，并分析线路故障类型，故障距离。

小电流接地选线装置，主要用在110KV以下电压等级的配网输电线路。目前我国中低压线路系统大部分采用中性点不接地或经消弧线圈、小电阻接地的小电流接地系统，这种情况下故障特征与高压输电系统完全不同，传统的故障录波器只能记录但无法正确分析出故障线路及故障类型。目前主要采用小电流接地选线装置接入线路零序电流来选择故障线路，但此装置无法记录线路三相电流全部电气量的信息，更不能分析其故障类型。

随着我国电力系统的蓬勃发展，目前各地方供电部分要求110KV及以下等级的变电站，发电厂，工矿企业也要安装故障录波器。这就需要一种能同时记录分析高压输电线故障也能记录分析中低压小电流接地系统故障的新型装置。同时变电站中10Kv以下等级的出线较多铺设电缆较困难，需要设计一种分布式故障记录系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力系统中低压故障记录及分析装置，即可记录分析高压输电线故障也能记录分析中低压小电流接地系统故障的新型装置，在100Kv及以下的变电站、电厂、工矿企业完全可以替代现有的故障录波器装置和小电流接地选线装置，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电力系统中低压故障记录及分析装置，包括采集终端、数据集中服务器和后台机，所述采集终端与数据集中服务器通过光纤通讯连接，采集终端与后台机通过百兆网络通讯连接，采集终端内含有采集单元、模拟量输入单元、开关量输入单元和开关量输出单元，所述采集单元、模拟量输入单元、开关量输入单元与开关量输出单元之间通过PCI系统总线通讯连接，所述数据集中服务器内含有数据处理单元和时间处理单元，所述数据处理单元与时间处理单元之间通过总线通讯连接。

优选的，所述采集单元由FPGA芯片、千兆网卡、SDRAM内存、FLASH芯片、恒温晶振和HFBR2412电路组成，其中，千兆网卡、SDRAM内存、FLASH芯片、恒温晶振与HFBR2412电路均与FPGA芯片连接，HFBR2412电路接收B码信号。

优选的，所述模拟量输入单元由16位数据总线、FLASH存储器和EMC模块组成，其中，16位数据总线与FLASH存储器均连接于FPGA芯片，FLASH存储器与EMC模块连接，EMC模块接收32通道模拟量输入。

优选的，所述开关量输入单元由CPLD控制模块和光电隔离模块组成，其中，CPLD控制模块与光电隔离模块连接，光电隔离模块连接所述的EMC模块，EMC模块接收开关量信号。

优选的，所述开关量输出单元由CPLD芯片、TLP181光电隔离器、ULN2003缓冲驱动器和DSP2a-DC24V继电器输出接口组成，其中，CPLD芯片连接于TLP181光电隔离器，TLP181光电隔离器连接于ULN2003缓冲驱动器，ULN2003缓冲驱动器连接于DSP2a-DC24V继电器输出接口，DSP2a-DC24V继电器输出接口输出开出信号。

优选的，所述数据处理单元由CPU处理器、硬盘、CF卡和百兆网卡组成，其中，CPU处理器与所述的千兆网卡连接，硬盘、CF卡与百兆网卡均与CPU处理器连接。

优选的，所述时间处理单元由GPS模块、北斗模块和RTC电路组成，其中，GPS模块、北斗模块和RTC电路均连接于所述的FPGA芯片。

优选的，所述后台机由CPU主板和显示器组成，其中，CPU主板与所述的硬盘、CF卡和百兆网卡连接，显示器连接于CPU主板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本电力系统中低压故障记录及分析装置，是具有故障录波器和小电流接地选线功能为一体的复合型装置，更适合安装在中低压的变电站、发电厂及工矿企业，真正实现了工程应用一体化要求。更重要的的这种新型分布式系统更适合中低压配网系统线路出线多，电缆铺设繁杂情况。一套系统最大可接入多达384路传统模拟量线路通道，相当于四台普通故障录波器或四台小电流接地线装置，采集装置就地安装在配电小室，与主控室之间采用光纤代替传统的电缆，大大减少二次电缆使用、优化二次回路设计，降低投资成本，提高现场施工的方便性。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图；

图2是本实用新型的采集单元原理框图；

图3是本实用新型的模拟量输入单元原理框图；

图4是本实用新型的开关量输入单元原理框图；

图5是本实用新型的开关量输出单元原理框图；

图6是本实用新型的数据处理单元原理框图；

图7是本实用新型的时间处理单元原理框图；

图8是本实用新型的后台机原理框图。

图中：1、采集终端；11、采集单元；111、FPGA芯片；112、千兆网卡；113、SDRAM内存；114、FLASH芯片；115、恒温晶振；116、HFBR2412电路；12、模拟量输入单元；121、16位数据总线；122、FLASH存储器；123、EMC模块；13、开关量输入单元；131、CPLD控制模块；132、光电隔离模块；14、开关量输出单元；141、CPLD芯片；142、TLP181光电隔离器；143、ULN2003缓冲驱动器；144、DSP2a-DC24V继电器输出接口；2、数据集中服务器；21、数据处理单元；211、CPU处理器；212、硬盘；213、CF卡；214、百兆网卡；22、时间处理单元；221、GPS模块；222、北斗模块；223、RTC电路；3、后台机；31、CPU主板；32、显示器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，本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。

请参阅图1，一种电力系统中低压故障记录及分析装置，包括采集终端1、数据集中服务器2和后台机3，采集终端1与数据集中服务器2通过光纤通讯连接，采集终端1与后台机3通过百兆网络通讯连接，采集终端1内含有采集单元11、模拟量输入单元12、开关量输入单元13和开关量输出单元14，采集单元11、模拟量输入单元12、开关量输入单元13与开关量输出单元14之间通过PCI系统总线通讯连接，数据集中服务器2内含有数据处理单元21和时间处理单元22，数据处理单元21与时间处理单元22之间通过总线通讯连接。

请参阅图2，采集单元11由FPGA芯片111、千兆网卡112、SDRAM内存113、FLASH芯片114、恒温晶振115和HFBR2412电路116组成，其中，千兆网卡112、SDRAM内存113、FLASH芯片114、恒温晶振115与HFBR2412电路116均与FPGA芯片111连接，HFBR2412电路116接收B码信号；通过FPGA芯片111负责发送采样脉冲、读取采集数据、以及发送采样数据，经由HFBR2412电路116接收B码信号。

请参阅图3，模拟量输入单元12由16位数据总线121、FLASH存储器122和EMC模块123组成，其中，16位数据总线121与FLASH存储器122均连接于FPGA芯片111，FLASH存储器122与EMC模块123连接，EMC模块123接收32通道模拟量输入。

请参阅图4，开关量输入单元13由CPLD控制模块131和光电隔离模块132组成，其中，CPLD控制模块131与光电隔离模块132连接，光电隔离模块132连接EMC模块123，EMC模块123接收开关量信号。

请参阅图5，开关量输出单元14由CPLD芯片141、TLP181光电隔离器142、ULN2003缓冲驱动器143和DSP2a-DC24V继电器输出接口144组成，其中，CPLD芯片141连接于TLP181光电隔离器142，TLP181光电隔离器142连接于ULN2003缓冲驱动器143，ULN2003缓冲驱动器143连接于DSP2a-DC24V继电器输出接口144，DSP2a-DC24V继电器输出接口144输出开出信号；当开关量输出控制信号经EPM570T144型号的CPLD芯片141译码和锁存，从而完成32路信号的输出和32路信号的回读，而通过TLP181光电隔离器142隔离外部输入信号的干扰。

请参阅图6，数据处理单元21由CPU处理器211、硬盘212、CF卡213和百兆网卡214组成，其中，CPU处理器211与千兆网卡112连接，硬盘212、CF卡213与百兆网卡214均与CPU处理器211连接；当FPGA芯片111从千兆网卡112中接收采集终端1发过来的数据，并将数据转发给CPU处理器211，从而完成数据对齐，分析存储及对外通讯服务功能，而基于六个千兆网卡112和四个百兆网卡214的组合，从而可连接六个采集终端1，最大支持四个客户端或后台机3连接。

请参阅图7，时间处理单元22由GPS模块221、北斗模块222和RTC电路223组成，其中，GPS模块221、北斗模块222和RTC电路223均连接于FPGA芯片111。

请参阅图8，后台机3由CPU主板31和显示器32组成，其中，CPU主板31与硬盘212、CF卡213和百兆网卡214连接，显示器32连接于CPU主板31；通过显示器32完成人机界面交互，经由CPU主板31配置信息管理等功能。

综上所述：本电力系统中低压故障记录及分析装置，是具有故障录波器和小电流接地选线功能为一体的复合型装置，更适合安装在中低压的变电站、发电厂及工矿企业，真正实现了工程应用一体化要求。更重要的的这种新型分布式系统更适合中低压配网系统线路出线多，电缆铺设繁杂情况。一套系统最大可接入多达384路传统模拟量线路通道，相当于四台普通故障录波器或四台小电流接地线装置，采集装置就地安装在配电小室，与主控室之间采用光纤代替传统的电缆，大大减少二次电缆使用、优化二次回路设计，降低投资成本，提高现场施工的方便性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电力系统中低压故障记录及分析装置，包括采集终端(1)、数据集中服务器(2)和后台机(3)，其特征在于：所述采集终端(1)与数据集中服务器(2)通过光纤通讯连接，采集终端(1)与后台机(3)通过百兆网络通讯连接，采集终端(1)内含有采集单元(11)、模拟量输入单元(12)、开关量输入单元(13)和开关量输出单元(14)，所述采集单元(11)、模拟量输入单元(12)、开关量输入单元(13)与开关量输出单元(14)之间通过PCI系统总线通讯连接，所述数据集中服务器(2)内含有数据处理单元(21)和时间处理单元(22)，所述数据处理单元(21)与时间处理单元(22)之间通过总线通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述采集单元(11)由FPGA芯片(111)、千兆网卡(112)、SDRAM内存(113)、FLASH芯片(114)、恒温晶振(115)和HFBR2412电路(116)组成，其中，千兆网卡(112)、SDRAM内存(113)、FLASH芯片(114)、恒温晶振(115)与HFBR2412电路(116)均与FPGA芯片(111)连接，HFBR2412电路(116)接收B码信号。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述模拟量输入单元(12)由16位数据总线(121)、FLASH存储器(122)和EMC模块(123)组成，其中，16位数据总线(121)与FLASH存储器(122)均连接于FPGA芯片(111)，FLASH存储器(122)与EMC模块(123)连接，EMC模块(123)接收32通道模拟量输入。

4.根据权利要求3所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述开关量输入单元(13)由CPLD控制模块(131)和光电隔离模块(132)组成，其中，CPLD控制模块(131)与光电隔离模块(132)连接，光电隔离模块(132)连接所述的EMC模块(123)，EMC模块(123)接收开关量信号。

5.根据权利要求1所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述开关量输出单元(14)由CPLD芯片(141)、TLP181光电隔离器(142)、ULN2003缓冲驱动器(143)和DSP2a-DC24V继电器输出接口(144)组成，其中，CPLD芯片(141)连接于TLP181光电隔离器(142)，TLP181光电隔离器(142)连接于ULN2003缓冲驱动器(143)，ULN2003缓冲驱动器(143)连接于DSP2a-DC24V继电器输出接口(144)，DSP2a-DC24V继电器输出接口(144)输出开出信号。

6.根据权利要求2所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述数据处理单元(21)由CPU处理器(211)、硬盘(212)、CF卡(213)和百兆网卡(214)组成，其中，CPU处理器(211)与所述的千兆网卡(112)连接，硬盘(212)、CF卡(213)与百兆网卡(214)均与CPU处理器(211)连接。

7.根据权利要求2所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述时间处理单元(22)由GPS模块(221)、北斗模块(222)和RTC电路(223)组成，其中，GPS模块(221)、北斗模块(222)和RTC电路(223)均连接于所述的FPGA芯片(111)。

8.根据权利要求6所述的一种电力系统中低压故障记录及分析装置，其特征在于：所述后台机(3)由CPU主板(31)和显示器(32)组成，其中，CPU主板(31)与所述的硬盘(212)、CF卡(213)和百兆网卡(214)连接，显示器(32)连接于CPU主板(31)。