CN216530513U - 一种分布式可编程继电保护及信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，在其中设置有控制器模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、可编程保护模块以及电源模块，该装置通过模块化设计，集成保护测控、规约转换、多种组网方式和保护逻辑可编程功能，实现信息采集与控制，能够实现就地化智能设备的规约转换，不同场景下的通信方案，以及不同类型设备的保护配置，从而实现终端信息一体化采集，同时具有逻辑可编程保护测控功能，通过保护配置、逻辑编辑使装置能够适用于多种场合。

Description

一种分布式可编程继电保护及信息采集装置

技术领域

本实用新型涉及继电保护及监测相关技术领域，尤其涉及一种分布式可编程继电保护及信息采集装置。

背景技术

随着分布式新能源发电项目的广泛接入、中压配电网络的延伸，以及运维人员对自动化程度要求的不断提高，必将依托终端设备集成化、智能化实现对终端电气设备的信息采集与控制。传统方案集成化和智能化程度不高，终端设备功能分散，信息传输环节多，设备成本和维护成本较高。

实现就地化信息采集及控制，现有技术的方案中通常需要包含保护测控装置、规约转换器、交换机等设备；在光纤或网线无法铺设的场合，需单独配置无线网关设备；常规保护测控装置逻辑固定，同一装置只能适用于同一场合，应对终端需求灵活性不足，通常需要多个装置配合使用，兼容性不佳。即使有个别场合智能化终端设备集成了其中一两个功能，但都是针对特定场合，通用性不佳。

集成化和智能化程度不高，实现采集控制功能所配置设备种类多，数据传输环节多，故障率高，故障界定不明确，造成现有技术中设备成本和维护成本高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，能够集成保护测控、规约转换、交换机、无线通信功能，实现终端信息一体化采集，同时保护测控功能具有逻辑可编程功能，通过保护配置、逻辑编辑使装置适用于多种场合。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，包括：保护控制器模块、接口控制器模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、以及电源模块；其中，

所述保护控制器模块分别与信号采集模块、开入开出模块、接口控制器模块连接；

所述接口控制器模块分别与通信模块、人机接口模块、保护控制器模块相连；

所述信号采集模块对模拟量信号进行采集，并将模拟量信号转换为数字信号，输出至所述保护控制器模块；

所述开入开出模块一端连接开关量输入接口和开关量输出接口，另一端与保护控制器模块连接；

所述通信模块与接口控制模块相连；包括规约转换模块和数据上送模块，该数据上送模块通过以太网、光纤和无线通信方式与主站连接，上送本装置的采集以及动作信息；

所述人机接口模块与接口控制器模块连接，进行人机信息交互；

所述电源模块与上述各模块连接，为该装置内各模块提供电源。

进一步的，所述保护控制器模块包括保护CPU模块、数据存储模块、和可编程保护模块。

进一步的，所述接口控制器模块包括人机接口CPU模块、规约转换管理模块、和数据上传管理模块。

进一步的，所述信号采集模块包括交流采集模块和直流采集模块；所述交流采集模块连接保护电流输入、测量电流输入、以及电压输入，进行一个电气间隔的电压电流信号采集。

进一步的，所述直流采集模块连接4-20mA或0-5V模拟量输入。

进一步的，所述开入开出模块的开关量输入信号经光电隔离与控制器模块连接，开关量输出信号经继电器和光电隔离与控制器模块连接。

进一步的，所述数据上送模块通过以太网接口或光纤接口进行双星型网络或者环网组建。

进一步的，所述无线通信模块包括天线、天线驱动模块、通讯数据缓冲器、微处理器、SIM卡接口、SIM卡以及通信端口，所述微处理器通过通信端口与接口控制器模块中的数据上传管理模块连接，SIM卡通过SIM卡接口与微处理器电连接，微处理器通过通讯数据缓冲器与天线驱动模块连接，天线驱动模块与天线电连接；该无线通信模块通过SIM卡和天线进行无线信息传输。

进一步的，所述人机接口模块包括显示器、指示灯、按键、以及配置接口，通过以太网线与接口控制模块进行信息交互。

进一步的，所述可编程保护模块包括相过流保护单元、零序过流保护单元、过电压保护单元、低电压保护单元、频率异常保护单元、以及重合闸单元。

综上所述，本实用新型提供了一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，在其中设置有保护控制器模块、接口控制模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、以及电源模块，该装置通过模块化设计，集成保护测控、规约转换、多种组网方式和保护逻辑可编程功能，实现信息采集与控制，能够实现就地化智能设备的规约转换，不同场景下的通信方案，以及不同类型设备的保护配置，从而实现终端信息一体化采集，同时具有保护测控功能以及逻辑可编程功能，通过保护配置、逻辑编辑使装置能够适用于多种场合。

附图说明

图1是本实用新型分布式可编程继电保护及信息采集装置的构成框图；

图2分布式可编程继电保护及信息采集装置的组网结构示意图；

图3是本实用新型分布式可编程继电保护及信息采集装置的背板接口示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。根据本实用新型的一个实施例，提供了一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，该装置的构成框图如图1所示，包括保护控制器模块、接口控制模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、以及电源模块。

保护控制器模块包括保护CPU模块、数据存储模块、可编程保护模块，该保护控制器模块与其他各模块相互连接，以实现控制功能。其中，可编程保护模块属于保护控制器模块的高级功能应用，具有保护配置和逻辑可编辑功能，通过软件实现对保护功能、动作逻辑、开入开出定义进行灵活配置。

接口控制模块包括人机接口CPU模块、规约转换管理模块、数据上传管理模块，控制器模块中还可以设置打印串口以及B码对时口。接口控制模块通过以太网线与保护控制器模块相互连接，以进行信息交互。

所述信号采集模块包括交流采集模块和直流采集模块，对模拟量信号进行采集，并将模拟量信号转换为数字信号，输出至所述控制器模块。其中，交流采集模块连接保护电流输入、测量电流输入、以及电压输入，进行一个电气间隔的电压电流信号采集。例如可以包括4路保护电流接入、3路测量电流接入、4路电压接入，实现一个电气间隔的电压电流量采集。所采集的电流和电压信息经模拟量输入接口部件将模拟量信息转换为数字信息，并通过内部以太网将信息上送至保护控制器模块。直流采集模块连接4-20mA或0- 5V模拟量输入，例如4路4-20mA或0-5V模拟量输入，所采集信息经模拟量输入接口部件将模拟量信息转换为数字信息，并通过内部以太网将信息上送至保护控制器模块。

开入开出模块一端连接开关量输入接口和开关量输出接口，另一端与保护控制器模块连接，该开入开出模块接入装置背板，通过内部以太网实现与保护控制器模块的信息交互。例如可以接入44路开关量输入信息和16路开关量出口，开关量输入信息和开关量输出信息可配置一套断路器操作回路。开入开出模块的开关量输入信号经光电隔离与保护控制器模块连接，开关量输出信号经继电器和光电隔离与保护控制器模块连接。

通信模块包括规约转换模块和数据上送模块。其中，所述规约转换模块包括RS485串口和/或以太网口，规约转换模块通过串口总线实现与接口控制器模块的信息交互。例如可以设置5路RS485串口，经内部串口总线与接口控制器模块连接，实现就地化智能设备的数据通讯。所述数据上送模块包括以太网接口、光纤接口和无线通信模块，该数据上送模块通过以太网、光纤和无线通信方式与主站连接，上送本装置的采集以及动作信息。

所述数据上送模块通过以太网线与接口控制器模块中的数据上送管理模块相互连接，以进行信息交互。此外，数据上送模块还可以通过以太网接口或光纤接口进行双星型网络或者环网组建。采用该分布式可编程继电保护及信息采集装置进行组网时的组网结构示意图如图2所示。例如可以设置2路电以太网接口，2路光纤接口，1路无线通信模块，通过内部以太网线实现与控制器模块中的HMI模块实现信息交互。图2中左侧部分示出了无线网络的组网示意图。2路电以太网接口可组建双星型网络，2路光纤接口可组建双星型网络或环网。图2中间部分和右侧分别示出了组件环网和星型网络的示意图。

1路无线通信模块通过SIM卡和天线装置实现无线信息传输，通过云平台或专网，实现与主站的信息交互。无线通信模块包括天线、天线驱动模块、通讯数据缓冲器、微处理器、SIM卡接口、SIM卡以及通信端口，所述微处理器通过通信端口与接口控制器模块中的数据上传模块连接，SIM卡通过SIM 卡接口与微处理器电连接，微处理器通过通讯数据缓冲器与天线驱动模块连接，天线驱动模块与天线电连接；该无线通信模块通过SIM卡和天线进行无线信息传输。

人机接口模块包括显示器、指示灯、按键、以及配置接口，该人机接口模块与接口控制器模块中的人机接口CPU模块通过内部以太网实现信息交互。

可编程保护模块包括相过流保护单元、零序过流保护单元、过电压保护单元、低电压保护单元、频率异常保护单元、以及重合闸单元。所述可编程保护模块可根据工程实际需求对保护功能和保护逻辑进行现场灵活配置；所述可编程保护模块可配置信息远传及远跳等功能，实现区域内保护协同动作。

所述电源模块包括AC/DC转换电路，以为该装置内各模块提供电源。例如可接入宽范围交直流电源，并将其转换为24V和(或)5V电源。

图3中示出了分布式可编程继电保护及信息采集装置的背板接口示意图，其中，1-交流采集模块、2-直流量采集模块、3-开入开出模块、4-规约转换模块、5-数据上送模块、6-保护控制器模块、7-电源模块、8-人机接口模块。

综上所述，本实用新型提供了一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，在其中设置有保护控制器模块、接口控制器模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、以及电源模块，该装置通过模块化设计，集成保护测控、规约转换、多种组网方式和保护逻辑可编程功能，实现信息采集与控制，能够实现就地化智能设备的规约转换，不同场景下的通信方案，以及不同类型设备的保护配置，从而实现终端信息一体化采集，同时具有保护测控功能以及逻辑可编程功能，通过保护配置、逻辑编辑使装置能够适用于多种场合。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种分布式可编程继电保护及信息采集装置，其特征在于，包括：保护控制器模块、接口控制器模块、信号采集模块、开入开出模块、通信模块、人机接口模块、以及电源模块；其中，

所述保护控制器模块分别与信号采集模块、开入开出模块、接口控制器模块连接；

所述接口控制器模块分别与通信模块、人机接口模块、保护控制器模块相连；

所述信号采集模块对模拟量信号进行采集，并将模拟量信号转换为数字信号，输出至所述保护控制器模块；

所述开入开出模块一端连接开关量输入接口和开关量输出接口，另一端与保护控制器模块连接；

所述通信模块与接口控制模块相连；包括规约转换模块和数据上送模块，该数据上送模块通过以太网、光纤和无线通信方式与主站连接，上送本装置的采集以及动作信息；

所述人机接口模块与接口控制器模块连接，进行人机信息交互；

所述电源模块与上述各模块连接，为该装置内各模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护控制器模块包括保护CPU模块、数据存储模块、和可编程保护模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接口控制器模块包括人机接口CPU模块、规约转换管理模块、和数据上传管理模块。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块包括交流采集模块和直流采集模块；所述交流采集模块连接保护电流输入、测量电流输入、以及电压输入，进行一个电气间隔的电压电流信号采集。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述直流采集模块连接4-20mA或0-5V模拟量输入。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述开入开出模块的开关量输入信号经光电隔离与控制器模块连接，开关量输出信号经继电器和光电隔离与控制器模块连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据上送模块通过以太网接口或光纤接口进行双星型网络或者环网组建。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述无线通信模块包括天线、天线驱动模块、通讯数据缓冲器、微处理器、SIM卡接口、SIM卡以及通信端口，所述微处理器通过通信端口与接口控制器模块中的数据上传管理模块连接，SIM卡通过SIM卡接口与微处理器电连接，微处理器通过通讯数据缓冲器与天线驱动模块连接，天线驱动模块与天线电连接；该无线通信模块通过SIM卡和天线进行无线信息传输。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述人机接口模块包括显示器、指示灯、按键、以及配置接口，通过以太网线与接口控制模块进行信息交互。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述可编程保护模块包括相过流保护单元、零序过流保护单元、过电压保护单元、低电压保护单元、频率异常保护单元、以及重合闸单元。

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