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      基于ft3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置的制作方法

      文檔序號(hào):7429566閱讀:359來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:基于ft3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型屬于一種電力技術(shù)和設(shè)備,適用于3 60kV數(shù)字化變電站,能夠?qū)?相接地故障進(jìn)行準(zhǔn)確選線。
      背景技術(shù)
      我國(guó)3 60kV配電網(wǎng)廣泛采用中性點(diǎn)非有效接地方式,又稱為小電流接地系統(tǒng), 小電流接地系統(tǒng)的故障絕大多數(shù)是單相接地故障。發(fā)生單相接地故障時(shí),接地電流很小,可 以在故障情況下繼續(xù)運(yùn)行1 2個(gè)小時(shí),但是必須盡快找到故障線路,這就提出了故障選線 問(wèn)題。目前傳統(tǒng)的微機(jī)型選線裝置已比較成熟,其基本原理是對(duì)外部接入的零序電壓和 零序電流信號(hào)進(jìn)行AD采樣,然后進(jìn)行計(jì)算處理。隨著新型電子式互感器技術(shù)、智能開關(guān)技 術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展,以一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化為主要特征的數(shù)字化變電 站技術(shù)成為技術(shù)主流,而傳統(tǒng)型的微機(jī)型選線裝置已不適用與數(shù)字化變電站。在數(shù)字化變 電站中,小電流接地故障選線裝置需要利用所有線路的零序電流和母線的零序電壓,具有 間隔多、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高、數(shù)據(jù)通信量大等特點(diǎn),因此其研制難度相對(duì)于其他數(shù)字保護(hù)要 大得多。
      發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足,提出適用于數(shù)字化變電站的選線裝 置實(shí)現(xiàn)方案,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線裝置,該單相接地故障選線裝置由高速串 口讀取模塊和主機(jī)兩個(gè)部分組成,所述高速串口讀取模塊插接在主機(jī)底板的PCI插槽上, 所述主機(jī)安裝于主機(jī)機(jī)箱內(nèi);其特征為所述高速串口讀取模塊包括光_電轉(zhuǎn)換接口,嵌入式CPU處理模塊,以及PCI總 線驅(qū)動(dòng)模塊;其中光_電轉(zhuǎn)換接口的輸入端連接光纖,將光纖輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),所述 光-電轉(zhuǎn)換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連;所述嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過(guò)所述PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊連接到PCI總線 上,所述PCI總線與主機(jī)CPU相連。其中光-電轉(zhuǎn)換接口能夠?qū)⒐饫w輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),供CPU處理;嵌入式CPU 處理模塊能夠按照IEC 60044-8傳輸協(xié)議中規(guī)定的高速串行FT3傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),讀取所接 收到的串口數(shù)據(jù)并解析出選線需要的零序電流和零序電壓數(shù)據(jù);PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊能夠?qū)?解析后的零序電流和零序電壓數(shù)據(jù)發(fā)送到PCI總線上,按照總線標(biāo)準(zhǔn)傳送給主機(jī)CPU進(jìn)行 處理。所述主機(jī)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內(nèi)存。其中主板 和高速串口讀取模塊通過(guò)底板的標(biāo)準(zhǔn)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,同時(shí)主板具備以太網(wǎng)口,主 機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與變電站自動(dòng)化后臺(tái)連接,上報(bào)選線結(jié)果。[0010]本實(shí)用新型的單相接地故障選線裝置專門針對(duì)數(shù)字化變電站使用,屬于間隔層的 一個(gè)設(shè)備,與過(guò)程層和變電站層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。選線裝置無(wú)需AD采樣環(huán)節(jié),直接接入電子 式電壓互感器和電子式電流互感器的數(shù)字信號(hào),利用PCI總線將數(shù)字信號(hào)傳送到CPU進(jìn)行 計(jì)算。算法程序采用本公司的專利技術(shù)(專利名稱小電流接地電網(wǎng)單相接地故障選線裝 置;專利號(hào)ZL200320126180. 5),應(yīng)用多種選線方法相融合進(jìn)行綜合選線,能夠針對(duì)金屬 性接地、經(jīng)電弧接地、經(jīng)過(guò)渡電阻接地等各種情況準(zhǔn)確選出故障線路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下1、適用于數(shù)字化變電站。2、擴(kuò)展性好,具有多路光纖輸入接口,滿足變電站的需求。3、集成度高,選線裝置所有板卡集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。4、采用PCI總線,具有高速的數(shù)據(jù)處理能力。5、主機(jī)具備網(wǎng)口,能夠通過(guò)以太網(wǎng)上傳選線信息。

      圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是高速串口讀取模塊的原理圖;圖3是光-電轉(zhuǎn)換接口的原理圖;圖4是嵌入式CPU處理模塊的原理圖; 圖5是PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊的原理圖。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖,通過(guò)具體實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的單相接地故障選線裝置專門針對(duì)數(shù)字化變電站使用,屬于間隔層的 一個(gè)設(shè)備,與過(guò)程層和變電站層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。選線裝置無(wú)需AD采樣環(huán)節(jié),直接接入電子 式電壓互感器和電子式電流互感器的數(shù)字信號(hào),利用PCI總線將數(shù)字信號(hào)傳送到CPU進(jìn)行 計(jì)算。算法程序采用本公司的專利技術(shù)(專利名稱小電流接地電網(wǎng)單相接地故障選線裝 置;專利號(hào)ZL200320126180. 5),應(yīng)用多種選線方法相融合進(jìn)行綜合選線,能夠針對(duì)金屬 性接地、經(jīng)電弧接地、經(jīng)過(guò)渡電阻接地等各種情況準(zhǔn)確選出故障線路。單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機(jī)兩個(gè)部分組成。所述高速串口 讀取模塊包括光-電轉(zhuǎn)換接口,嵌入式CPU處理模塊,以及PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊。其中光-電 轉(zhuǎn)換接口能夠?qū)⒐饫w輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),供CPU處理;嵌入式CPU處理模塊能夠按照 IEC 60044-8傳輸協(xié)議中規(guī)定的高速串行FT3傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),讀取所接收到的串口數(shù)據(jù)并 解析出選線需要的零序電流和零序電壓數(shù)據(jù);PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊能夠?qū)⒔馕龊蟮牧阈螂娏?和零序電壓數(shù)據(jù)發(fā)送到PCI總線上,按照總線標(biāo)準(zhǔn)傳送給主機(jī)CPU進(jìn)行處理。高速串口讀 取模塊插接在主機(jī)底板的PCI插槽上,安裝于主機(jī)機(jī)箱內(nèi)。所述主機(jī)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內(nèi)存。其中主 板和高速串口讀取模塊通過(guò)底板的標(biāo)準(zhǔn)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,同時(shí)主板具備以太網(wǎng)口, 主機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與變電站自動(dòng)化后臺(tái)連接,上報(bào)選線結(jié)果。如圖1所示,選線裝置位于間隔層,位于過(guò)程層的電子式電流互感器和電子式電壓互感器采集到各個(gè)間隔的電流和電壓的數(shù)字信號(hào),該數(shù)字信號(hào)通過(guò)IEC 60044-8傳輸協(xié) 議中規(guī)定的高速串行FT3傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)傳送至選線裝置,傳輸介質(zhì)為光纖。D1至Dn表示高 速串口讀取模塊,選線裝置采用光-電轉(zhuǎn)換技術(shù)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),利用高 速串口讀取技術(shù)讀取數(shù)據(jù)并解析出有用數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)通過(guò)PCI總線進(jìn)入CPU進(jìn)行計(jì)算準(zhǔn)確選 出故障線路。選線裝置能夠?qū)⑦x線信息通過(guò)以太網(wǎng)上傳至變電站層的自動(dòng)化后臺(tái)。高速串口讀取模塊原理如圖2所示,位于選線裝置內(nèi),可以同時(shí)接受多路光信號(hào)。 每路光信號(hào)通過(guò)光纖連接到光電轉(zhuǎn)換器上,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)過(guò)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電 路將信號(hào)整形,再輸入到嵌入式CPU處理模塊。之后,經(jīng)過(guò)PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊將所接收到的 經(jīng)過(guò)預(yù)處理的一組信號(hào)傳輸?shù)絇CI總線上,通過(guò)PCI總線輸入到CPU中進(jìn)行處理。光-電轉(zhuǎn)換接口原理如圖3所示,位于高速串口讀取模塊中,是他的第一部分電 路。通過(guò)光纖連接到光電轉(zhuǎn)換器HFBR2412上,其中HFBR2412的第2腳連接至5V正電源上; 第3和7腳連接至電源地上;第6腳通過(guò)500歐姆電阻連接至5V正電源上。其中,第6腳 是電信號(hào)數(shù)據(jù)輸出端,連接到7406的第1腳上。7406的第7和14腳分別連接5V正電源和 地;7406的第2腳輸出是光_電轉(zhuǎn)換接口的最終輸出端。嵌入式CPU處理模塊原理如圖4所示,位于高速串口讀取模塊中,是他的第二部分 電路,接收光-電轉(zhuǎn)換接口的輸出信號(hào)。將所接收的信號(hào)輸入到單片機(jī)8051F310的第21 腳上。每一路光-電轉(zhuǎn)換接口電路都接到單獨(dú)的一片8051F310的第21腳上。8051F310將 所接收到的高速串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特定格式數(shù)據(jù),通過(guò)第27腳輸入到DSP芯片TMS320F2812
      上92 (93,94,......,104)腳上,多個(gè)8051F310的輸出腳分別接到TMS320F2812上不同的
      管腳上。PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊原理如圖5所示,于高速串口讀取模塊中,是他的第三部分電 路,接收嵌入式CPU處理模塊的輸出數(shù)據(jù)。TMS320F2812通過(guò)Adress Bus (地址總線)、 DataBus (數(shù)據(jù)總線)、Control Bus (控制總線)與PCI總線控制器PCI9052相連接,PCI總 線控制器PCI9052將TMS320F2812所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PCI總線格式,通過(guò)PCI總線與CPU
      相互通訊。
      權(quán)利要求一種基于FT3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置,該單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機(jī)兩個(gè)部分組成,所述高速串口讀取模塊插接在主機(jī)底板的PCI插槽上,所述主機(jī)安裝于主機(jī)機(jī)箱內(nèi);其特征為所述高速串口讀取模塊包括光 電轉(zhuǎn)換接口,嵌入式CPU處理模塊,以及PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊;其中光 電轉(zhuǎn)換接口的輸入端連接光纖,將光纖輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),所述光 電轉(zhuǎn)換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連;所述嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過(guò)所述PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊連接到PCI總線上,所述PCI總線與主機(jī)CPU相連。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FT3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置,其特征為所述 主機(jī)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內(nèi)存;其中主板和高速串口 讀取模塊通過(guò)主機(jī)底板的標(biāo)準(zhǔn)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于FT3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置,其特征為 所述的選線裝置專門應(yīng)用于數(shù)字化變電站,其前端與電子式互感器連接,輸入信號(hào)為數(shù)字 信號(hào),選線裝置沒(méi)有AD采樣環(huán)節(jié)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FT3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置,其特征為所述 主機(jī)的主板具備以太網(wǎng)口,主機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與變電站自動(dòng)化后臺(tái)連接,上報(bào)選線結(jié)果。
      專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于FT3傳輸協(xié)議的小電流接地選線裝置,該單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機(jī)兩個(gè)部分組成,高速串口讀取模塊插接在主機(jī)底板的PCI插槽上,主機(jī)安裝于主機(jī)機(jī)箱內(nèi)。高速串口讀取模塊包括光-電轉(zhuǎn)換接口,嵌入式CPU處理模塊,以及PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊,其中光-電轉(zhuǎn)換接口的輸入端連接光纖,將光纖輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),光-電轉(zhuǎn)換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連。嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過(guò)所述PCI總線驅(qū)動(dòng)模塊連接到PCI總線上,PCI總線與主機(jī)CPU相連。裝置能夠?qū)⑦x線信息通過(guò)以太網(wǎng)上傳至變電站自動(dòng)化后臺(tái)。本實(shí)用新型技術(shù)成熟、可靠性高,滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)用要求。
      文檔編號(hào)H02H7/26GK201656455SQ20092024644
      公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
      發(fā)明者李巖松, 李硯, 齊鄭 申請(qǐng)人:北京丹華昊博電力科技有限公司;華北電力大學(xué)
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