專利名稱：數(shù)字式線路保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置，該裝置適用110KV、66KV或35 KV輸出線路，可以分散裝在控制線路的附近，具有監(jiān)控和保護(hù)的功能，屬于高壓線路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)綜合自動化已是電網(wǎng)發(fā)展的方向，微電子元件的發(fā)展使得保護(hù)和監(jiān)控融為一體有了可能性，可以提高其可靠性和運(yùn)行管理水平，但是在變電站使用微機(jī)也有許多不利因素，例如高壓電磁場的干擾，變電站開關(guān)操作時有強(qiáng)烈的振動，就地安裝環(huán)境的惡化對微機(jī)保護(hù)提出了防振、寬溫度范圍、低功耗、抗干擾、高靈敏度、高精度、工作可靠性、安裝維修方便等更高的要求，這些難題在現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)裝置中均未得到解決。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型所要解決的問題是提供一種數(shù)字式線路保護(hù)裝置，將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，整個工作過程能夠顯示出來，使整個裝置的靈敏度高、精度高、工作可靠性高、安裝維修方便。為了解決上述問題，本實用新型采用的方案為數(shù)字式線路保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元相連；所述DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成；DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過模塊化集成固定在箱體的背板上；工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上。上述前面板中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦，工業(yè)平板電腦的右側(cè)設(shè)置有指示燈，工業(yè)平板電腦的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片、接地分/合把手和運(yùn)行模式切換開關(guān)。上述背板的上部自左至右依次設(shè)置有電壓切換模塊、交流電流變換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、第一備用板和第二備用板；背板的下部自左至右依次設(shè)置有通訊接口模塊、電源模塊、信號模塊、斷路器位置模塊、跳合間出口模塊。本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本裝置的所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，箱體上只有內(nèi)部使用的5V和MV電壓等級回路連線，強(qiáng)弱電完全分開，可大大減少外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合，增強(qiáng)了本裝置的抗干擾能力，提高其可靠性和安全性。使本裝置在功能配置上具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)用戶需求更換或增加部分模塊，擴(kuò)充或更改本裝置的功能， 可實現(xiàn)距離保護(hù)、零序保護(hù)和三相一次重合閘的保護(hù)功能。
以下結(jié)合附圖對本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置做進(jìn)一步說明[0010]

圖1為本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置的系統(tǒng)框圖；圖2為本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示數(shù)字式線路保護(hù)裝置中背板10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為平板電腦、2為DI輸入單元、3為AD采樣單元、4為DO輸出單元、5為通訊單元、6為電源單元、7為輸出線路、8為斷電繼電器、9為箱體、10為背板、11為前面板、 12為指示燈、13為調(diào)試安全連接片、14為接地分/合把手、15為運(yùn)行模式切換開關(guān)、16為電壓切換模塊、17為交流電流變換模塊、18為A/D轉(zhuǎn)換模塊、19為第一備用板、20為第二備用板；21為通訊接口模塊、22為電源模塊、23為信號模塊、M為斷路器位置模塊、25為跳合閘出口模塊。
具體實施方式
如圖1至圖3所示，本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦1通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元2、AD采樣單元3、DO輸出單元4、通訊單元5和電源單元6相連；AD采樣單元3通過信號采集器采集輸出線路7的電流和電壓數(shù)據(jù)，DO輸出單元4與輸出線路7 上的斷電繼電器8相連；所述DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6均為模塊化集成；DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6均通過模塊化集成固定在箱體9的背板10上；工業(yè)平板電腦1固定在箱體9的前面板11上。上述前面板10中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦1，工業(yè)平板電腦1的右側(cè)設(shè)置有指示燈12，工業(yè)平板電腦1的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片13、接地分/合把手14 和運(yùn)行模式切換開關(guān)15。上述背板10的上部自左至右依次設(shè)置有電壓切換模塊16、交流電流變換模塊17、 A/D轉(zhuǎn)換模塊18、第一備用板19和第二備用板20 ；背板10的下部自左至右依次設(shè)置有通訊接口模塊21、電源模塊22、信號模塊23、斷路器位置模塊M、跳合閘出口模塊25。工業(yè)平板電腦1獲得采樣的數(shù)字信號后，進(jìn)行數(shù)字濾波和算法運(yùn)算獲得模擬量的幅值信息，分別經(jīng)保護(hù)軟件模塊的邏輯判斷、顯示處理、報告存儲、錄波等環(huán)節(jié)，當(dāng)滿足保護(hù)動作條件后向出口回路發(fā)出跳閘、信號等命令；主程序中的初始化主要是整個系統(tǒng)為正常工作做好準(zhǔn)備，對于主變保護(hù)裝置來說，主程序主要包括工業(yè)平板電腦1初始化和對必要的參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值；初始化完成后主程序進(jìn)入工作狀態(tài)，電腦屏幕上顯示相關(guān)的菜單，首先判斷是否需要進(jìn)行定值整定工作，如果需要則轉(zhuǎn)入定值整定模塊，否則繼續(xù)向下執(zhí)行；在采集開關(guān)量和檢測屏幕按鍵環(huán)節(jié)中，如果檢測到開關(guān)量變位或有屏幕按鍵被按下，則由主程序發(fā)出信息并轉(zhuǎn)入信息處理模塊進(jìn)行處理，信息處理的結(jié)果再傳送到電腦屏幕進(jìn)行顯示， 否則程序繼續(xù)向下執(zhí)行信號采集與計算模塊；邏輯判斷模塊根據(jù)電壓無功的計算值和其他有關(guān)條件判斷是否需要動作，當(dāng)邏輯判斷模塊產(chǎn)生動作指令后，通過檢測裝置出口繼電器是否動作，以及檢測被測量設(shè)備的狀態(tài)來判斷動作指令是否得到正確執(zhí)行，如果正確執(zhí)行則轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)，否則將此異常信息傳送到信息處理模塊進(jìn)行處理，再將結(jié)果顯示在電腦屏幕上。DI輸入單元2為來自外部接點(diǎn)的輸入量，經(jīng)輸入回路光電隔離后，經(jīng)三態(tài)門電路向工業(yè)平板電腦1輸入，經(jīng)軟件邏輯判斷抗干擾處理，獲取輸入量信號；外部開關(guān)量(空接點(diǎn))取用裝置提供的24V信號電源，經(jīng)過電阻限流，輸入到光隔離器的輸入端，光隔離器的輸出端取用內(nèi)部的5V電源，接入到8路三態(tài)門器件，由工業(yè)平板電腦1經(jīng)總線讀取信號的 “0”或“1”狀態(tài)，以判別外部接點(diǎn)的開閉情況；采用光隔離器可以使外部開入電源與內(nèi)部5V 電源沒有直接的電氣聯(lián)系，有效消除了外部電磁干擾對工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路的影響， 提高了可靠性。AD采樣單元3實現(xiàn)多路交流模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并向工業(yè)平板電腦1提供實時的高精度的數(shù)字信號；電力系統(tǒng)中的電量一般都是模擬量，而數(shù)字繼電保護(hù)的實現(xiàn)則是基于由微型計算機(jī)對數(shù)字量進(jìn)行計算和判斷；所以為了實現(xiàn)計算機(jī)繼電保護(hù)，必須對來自被保護(hù)單元設(shè)備的模擬電量進(jìn)行一系列預(yù)處理，從而得到所需形式的數(shù)字量提供給保護(hù)功能處理程序；在AD采樣單元3的電路設(shè)計中增設(shè)兩級阻容元件構(gòu)成的低通濾波回路，模擬量輸入信號經(jīng)過低通濾波回路，分別將信號接入兩片多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件的輸入，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出信號分別輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換芯片的輸入回路，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由工業(yè)平板電腦1定時來讀取AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果，作為每一路模擬量的原始采樣數(shù)據(jù)。DO輸出單元4執(zhí)行由工業(yè)平板電腦1發(fā)出的出口動作命令，經(jīng)與門電路到光隔離器的輸入回路，光隔離器的輸出經(jīng)單向二極管驅(qū)動繼電器動作；光隔離器的輸入部分為工業(yè)平板電腦1內(nèi)部5V電源，輸出部分為24V電源，用以驅(qū)動24V繼電器；通過光隔離器把工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路和繼電器驅(qū)動電路進(jìn)行了隔離，有效防止了電磁干擾，提高了硬件電路的可靠性；為保證出口回路的可靠性，采用了多項閉鎖措施如采用啟動元件開放出口正電源，采用硬件看門狗閉鎖出口等；工業(yè)平板電腦1發(fā)出出口命令的同時，必須發(fā)出解除閉鎖信號，同時驅(qū)動啟動繼電器方能驅(qū)動出口繼電器，發(fā)出跳閘命令。上述電壓切換模塊16上設(shè)置有1X01 - 1X34接線端子，共計34個；其中1X01 — 1X22接線端子設(shè)置左側(cè)，1X23 — 1X34接線端子設(shè)置右側(cè)；包含有兩組母線刀閘合位和分位的輸入接線端；一 KM操作負(fù)電源端；兩組母線電壓切換輸出接線端子；兩組母線電壓切換位置異常輸出接線端子；兩組母線電壓輸入；兩組母線電壓輸出。上述交流電流變換模塊17上設(shè)置有2X01 — 2X10接線端子，共計10個，均設(shè)置在左側(cè)，右側(cè)設(shè)置有強(qiáng)電的接線端子母排；4個電流變換器LH分別變換其中四路接線端子的電流量，4個電壓變換器YH分別變換其中四路接線端子的電壓量，交流電流變換模塊17也可以加裝三路測量級電流變換器，接入線路測量CT，用于線路電流、功率等測量用。上述A/D轉(zhuǎn)換模塊18由有源低通濾波、采樣保持S/H、模擬切換開關(guān)MUX、模/數(shù)轉(zhuǎn)換A/D及微處理器構(gòu)成，其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換A/D采用16位高精度、高穩(wěn)定性器件，精確工作電流可達(dá)0. 0 n，精確工作電壓達(dá)0. 2V，提高距離保護(hù)的動作精度及在短線的應(yīng)用能力； 各模擬量的衰減率及相移皆能達(dá)到很好的一致性，模/數(shù)轉(zhuǎn)換A/D數(shù)據(jù)可帶校驗碼，通過串行方式將數(shù)據(jù)送至各個CPU，完美地解決了多個CPU共享數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。上述通訊接口模塊21上設(shè)置有7X01 — 7X18接線端子，共計18個，上部左側(cè)設(shè)置有7X01 — 7X10接線端子，上部右側(cè)設(shè)置有7X11 — 7X18接線端子，中下部設(shè)置有打印機(jī)口， 下部設(shè)置有兩個以太網(wǎng)接口。上述電源模塊22上部左側(cè)設(shè)置有《(01 - 8X12接線端子，共計12個，中部設(shè)置有 +5V和+24V電源，下部右側(cè)設(shè)置有電源開關(guān)。上述信號模塊23上部左側(cè)設(shè)置有9X01 — 9X22接線端子，共計22個，其中包含兩組保護(hù)信號，可分別作為中央信號和遠(yuǎn)動信號，跳閘出口繼電器輸出，重合跳閘出口繼電器輸出，跳間合后輸出，啟動失靈繼電器輸出和跳閘出口繼電器接點(diǎn)串連。上述斷路器位置模塊M上設(shè)置有10X01 - 10X22接線端子，共計22個，其中包含跳間位置、合間位置輸入，六組跳合間位置接點(diǎn)輸出、兩組控制回路斷線接點(diǎn)輸出。上述跳合閘出口模塊25上設(shè)置有11X01 — 11X22接線端子，共計22個，其中包含控制電源的輸入和輸出，手分、手合閘刀輸入，保護(hù)合閘經(jīng)壓力閉鎖合閘接入點(diǎn)、保護(hù)合閘不經(jīng)壓力閉鎖合閘接入點(diǎn)、合閘線圈接入點(diǎn)、壓力低禁止合閘、禁止操作、禁止跳閘的輸入， 兩組壓力閉鎖常開接點(diǎn)。本實用新型的控制原理和電路連接為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.數(shù)字式線路保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦(1)通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)相連；其特征在于所述DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均為模塊化集成；DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、D0輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均通過模塊化集成固定在箱體(9)的背板(10)上；工業(yè)平板電腦(1)固定在箱體(9)的前面板 (11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式線路保護(hù)裝置，其特征在于上述前面板(10)中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦(1 )，工業(yè)平板電腦(1)的右側(cè)設(shè)置有指示燈(12)，工業(yè)平板電腦 (1)的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片(13)、接地分/合把手(14)和運(yùn)行模式切換開關(guān)(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字式線路保護(hù)裝置，其特征在于上述背板(10)的上部自左至右依次設(shè)置有電壓切換模塊(16)、交流電流變換模塊(17)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(18)、第一備用板(19)和第二備用板(20);背板(10)的下部自左至右依次設(shè)置有通訊接口模塊(21)、電源模塊(22)、信號模塊(23)、斷路器位置模塊(24)、跳合閘出口模塊(25)。
專利摘要本實用新型數(shù)字式線路保護(hù)裝置，屬于高壓線路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的問題是提供一種數(shù)字式線路保護(hù)裝置，將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，整個工作過程能夠顯示出來；采用的方案為DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成，DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過模塊化集成固定在箱體的背板上，工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上；本裝置可實現(xiàn)距離保護(hù)、零序保護(hù)和三相一次重合閘的保護(hù)功能。
文檔編號H02H7/26GK202231422SQ20112037118
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者趙張鋒 申請人:山西南自晉能自動化有限公司