專利名稱：變電站間隔過程智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是一種變電站間隔過程智能控制器。
背景技術(shù)：
IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是國際IEC TC57組織為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)制定的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)， 通過規(guī)范變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，目的是實(shí)現(xiàn)不同廠家智能裝置的互操作性。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在國內(nèi)外得到了成功應(yīng)用，是變電站工程建設(shè)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將全站設(shè)備分為過程層、間隔層和站控層三層，三層設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)通信。 其中過程層設(shè)備是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，是區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的一個(gè)重要標(biāo)志，過程層設(shè)備將高壓一次設(shè)備的電氣信號(hào)就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字信號(hào)傳送給間隔層的保護(hù)、測(cè)控設(shè)備。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)僅描述了過程層設(shè)備的基本功能結(jié)構(gòu)，對(duì)于其具體功能和結(jié)構(gòu)沒有規(guī)定，因此過程層設(shè)備是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的一個(gè)核心研究?jī)?nèi)容。傳統(tǒng)的過程層設(shè)備主要由合并單元和智能終端組成。合并單元將互感器的交流電流、電壓信號(hào)采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或光纖網(wǎng)絡(luò)傳送給間隔層的保護(hù)、測(cè)控設(shè)備；智能終端將開關(guān)、刀閘的開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與間隔層的保護(hù)、測(cè)控設(shè)備進(jìn)行信息交互。傳統(tǒng)的合并單元和智能終端分別為兩個(gè)設(shè)備，造成全站系統(tǒng)較為復(fù)雜；功能較為簡(jiǎn)單，僅僅是電氣信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能；與間隔層保護(hù)、測(cè)控設(shè)備之間的連接通過光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或光纖網(wǎng)絡(luò)，無法同時(shí)滿足保護(hù)功能獨(dú)立和信息共享的需求，難以適應(yīng)變電站實(shí)際工程建設(shè)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變電站間隔過程智能控制器， 解決了智能變電站中信息共享和保護(hù)獨(dú)立運(yùn)行存在的獨(dú)立性與安全性矛盾問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種變電站間隔過程智能控制器，包括電源插件、交流信號(hào)插件、開入開出插件、 CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個(gè)插件提供電源， CPU插件分別與交流信號(hào)插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號(hào)插件與電流、電壓交流信號(hào)相連接，開入開出插件與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護(hù)功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護(hù)設(shè)備和過程層相連接。而且，所述的交流信號(hào)插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號(hào)相連接，所述的開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接。而且，所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護(hù)功能網(wǎng)口并采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與保護(hù)設(shè)備相連接，保護(hù)功能網(wǎng)口以IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息，以IEC61850G00SE協(xié)議傳輸開入
開出信息。而且，所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過過程信息網(wǎng)口并以網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機(jī)連接，過程信息網(wǎng)口利用IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850G00SE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)。而且，所述的保護(hù)功能網(wǎng)口連接的保護(hù)設(shè)備包括母線保護(hù)設(shè)備和線路保護(hù)設(shè)備。而且，所述的保護(hù)功能網(wǎng)口為多個(gè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本變電站間隔過程智能控制器符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，集成了合并單元和智能終端的功能，同時(shí)又增加了 IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)、過程信息服務(wù)器功能，通過保護(hù)功能網(wǎng)口將保護(hù)功能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，通過過程信息網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)了所有過程信息(保護(hù)功能信息)的共享和保護(hù)功能網(wǎng)口的備用。2、本變電站間隔過程智能控制器具有同時(shí)將交流電氣信號(hào)、開入開出電氣信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的功能，簡(jiǎn)化了設(shè)備和全站系統(tǒng)。3、本變電站間隔過程智能控制器通過保護(hù)功能網(wǎng)口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和過程信息網(wǎng)口網(wǎng)絡(luò)連接，將保護(hù)功能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，不依賴于過程層網(wǎng)絡(luò)，保證了保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的可靠性和安全性；同時(shí)又通過過程信息網(wǎng)口將保護(hù)功能網(wǎng)口發(fā)送的信息映射到過程層網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)功能信息的監(jiān)視和共享。4、本變電站間隔過程智能控制器的過程信息網(wǎng)口正常時(shí)不參與保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)保護(hù)功能網(wǎng)口失效時(shí)，過程信息網(wǎng)口作為保護(hù)功能網(wǎng)口的備用實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。5、本變電站間隔過程智能控制器具有過程信息服務(wù)器功能，使得保護(hù)設(shè)備間的信息交互不依賴于過程層網(wǎng)絡(luò)，提高了保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的可靠性；當(dāng)增加新的保護(hù)設(shè)備時(shí)，不需要對(duì)保護(hù)設(shè)備和間隔過程智能控制器均重新進(jìn)行配置，僅需要對(duì)間隔過程智能控制器進(jìn)行配置，簡(jiǎn)化了操作。


圖1是本發(fā)明的電路框圖；圖2是網(wǎng)絡(luò)通信插件的接口圖；圖3是本發(fā)明的應(yīng)用連接示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述一種變電站間隔過程智能控制器，如圖1至圖3所示，包括電源插件、交流信號(hào)插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件。電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個(gè)插件提供電源，CPU插件分別與交流信號(hào)插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接。 交流信號(hào)插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號(hào)相連接用于采集本間隔一次設(shè)備的電流、電壓交流信號(hào)；開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接用于采集開入硬接點(diǎn)信號(hào)并發(fā)出開出硬接點(diǎn)信號(hào)；交流信號(hào)插件和開入開出插件對(duì)采集到的交流電氣信號(hào)和開入電氣信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳至CPU插件，CPU插件進(jìn)行分析處理并按照IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)通信插件發(fā)送給間隔層保護(hù)、測(cè)控等設(shè)備，同時(shí)，CPU插件還通過網(wǎng)絡(luò)通信插件接收間隔層保護(hù)、測(cè)控等發(fā)送的命令，分析處理后轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)通過開入開出插件輸出開出硬接點(diǎn)信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)通信插件上的網(wǎng)口分為保護(hù)功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口，如圖 2所示，保護(hù)功能網(wǎng)口僅傳輸保護(hù)功能信息，過程信息網(wǎng)口傳輸所有過程信息(包括保護(hù)功
4能信息)，保護(hù)功能網(wǎng)口配置多個(gè)以與多個(gè)保護(hù)設(shè)備配合，過程信息網(wǎng)口配置一個(gè)。網(wǎng)絡(luò)通信插件包括保護(hù)功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口。保護(hù)功能網(wǎng)口與保護(hù)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖連接，將采樣值、開關(guān)刀閘位置、啟動(dòng)閉鎖等信號(hào)發(fā)送給保護(hù)設(shè)備(包括線路保護(hù)設(shè)備和母線保護(hù)設(shè)備)，并從保護(hù)設(shè)備接收跳閘、合閘等命令。采樣值傳輸采用 IEC61850-9-2協(xié)議，開關(guān)刀閘位置、啟動(dòng)閉鎖、跳閘、合閘命令傳輸采用IEC61850 GOOSE 協(xié)議，通信報(bào)文均帶有IEEE1588精確時(shí)標(biāo)。保護(hù)功能網(wǎng)口通過映射技術(shù)將對(duì)外發(fā)送的信息映射到過程信息網(wǎng)口中，并傳輸?shù)竭^程層網(wǎng)絡(luò)上，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能信息的共享和監(jiān)視。保護(hù)功能網(wǎng)口以IEC61850-9-2協(xié)議向外發(fā)送采樣值數(shù)據(jù)，發(fā)送頻率為4000Hz，發(fā)送間隔離散度為10us。過程信息網(wǎng)口連接到過程層交換機(jī)與測(cè)控、錄波、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀等設(shè)備上進(jìn)行信息交互，傳輸所有的過程層信息(包括保護(hù)功能網(wǎng)口對(duì)外發(fā)送的信息)，過程層信息有采樣值、 開入開出值、網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)。過程信息網(wǎng)口的傳輸協(xié)議為IEC61850-9-2、IEC61850 GOOSE、 IEEE1588。IEC61850-9-2傳輸采樣值數(shù)據(jù)，IEC61850 GOOSE傳輸開入開出數(shù)據(jù)，IEEE1588 傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)。間隔過程智能控制器從過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上接收IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)，校準(zhǔn)間隔過程智能控制器的內(nèi)部時(shí)鐘。過程信息網(wǎng)口正常時(shí)不接收保護(hù)功能信息 (跳合閘)，當(dāng)保護(hù)功能網(wǎng)口失效時(shí)，過程信息網(wǎng)口再接收保護(hù)功能信息(跳合閘)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，作為保護(hù)功能網(wǎng)口的備用。間隔過程智能控制器具備過程信息服務(wù)器功能，接收某保護(hù)設(shè)備發(fā)送的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析處理后將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給另一保護(hù)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備間的信息交互。以線路保護(hù)跳閘啟動(dòng)母線失靈保護(hù)為例間隔過程智能控制器通過保護(hù)功能網(wǎng)口接收保護(hù)設(shè)備發(fā)送的跳間命令，對(duì)該跳間報(bào)文進(jìn)行分析處理，然后通過另一保護(hù)功能網(wǎng)口向母線保護(hù)設(shè)備發(fā)送啟動(dòng)失靈的命令，實(shí)現(xiàn)了線路保護(hù)跳閘啟動(dòng)母線保護(hù)失靈的功能。間隔過程智能控制器還具備電壓切換的功能，間隔過程智能控制器采集雙組母線的電壓，同時(shí)采集本間隔的刀閘位置信號(hào)，判斷本間隔線路掛在哪一條母線上并選擇相應(yīng)的電壓實(shí)現(xiàn)電壓切換。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種變電站間隔過程智能控制器，其特征在于包括電源插件、交流信號(hào)插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個(gè)插件提供電源，CPU插件分別與交流信號(hào)插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號(hào)插件與電流、電壓交流信號(hào)相連接，開入開出插件與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護(hù)功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護(hù)設(shè)備和過程層相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的交流信號(hào)插件通過電纜或光纖與電流、電壓交流信號(hào)相連接，所述的開入開出插件通過電纜與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護(hù)功能網(wǎng)口并采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與保護(hù)設(shè)備相連接，保護(hù)功能網(wǎng)口以 IEC61850-9-2協(xié)議接收采樣值信息，以IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通信插件通過過程信息網(wǎng)口并以網(wǎng)絡(luò)方式與過程層交換機(jī)連接，過程信息網(wǎng)口利用 IEC61850-9-2協(xié)議傳輸采樣值數(shù)據(jù)，利用IEC61850 GOOSE協(xié)議傳輸開入開出數(shù)據(jù)，利用 IEEE1588協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的保護(hù)功能網(wǎng)口連接的保護(hù)設(shè)備包括母線保護(hù)設(shè)備和線路保護(hù)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的變電站間隔過程智能控制器，其特征在于所述的保護(hù)功能網(wǎng)口為多個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站間隔過程智能控制器，其技術(shù)特點(diǎn)是包括電源插件、交流信號(hào)插件、開入開出插件、CPU插件和網(wǎng)絡(luò)通信插件，電源插件的輸入端接變電站內(nèi)直流電源為各個(gè)插件提供電源，CPU插件分別與交流信號(hào)插件、開入開出插件及網(wǎng)絡(luò)通信插件相連接，交流信號(hào)插件與電流、電壓交流信號(hào)相連接，開入開出插件與開入開出硬接點(diǎn)信號(hào)相連接，網(wǎng)絡(luò)通信插件通過保護(hù)功能網(wǎng)口和過程信息網(wǎng)口分別與保護(hù)設(shè)備和過程層相連接。本發(fā)明集成了合并單元和智能終端的功能，增加了IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)、過程信息服務(wù)器功能，通過保護(hù)功能網(wǎng)口將保護(hù)功能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，通過過程信息網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)了所有過程信息的共享和保護(hù)功能網(wǎng)口的備用。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102280936SQ20111020171
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉濤, 宋國旺, 張磐, 徐科, 時(shí)燕新, 梁偉, 黃毅 申請(qǐng)人:天津市電力公司