饋線型電弧光保護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種饋線型電弧光保護裝置，涉及電力行業(yè)配電系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域。包括箱體及顯示面板、箱體內(nèi)PCB板及饋線保護單元，PCB板設(shè)有交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口的母板，弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板，電源與跳閘插件板；弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板上均設(shè)有通用CPU小板，通用CPU小板由DSP芯片、以太網(wǎng)通訊模塊及隨機存取存儲器RAM、Flash構(gòu)成，通過數(shù)據(jù)總線分別與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板連接；所述的母板通過其設(shè)有的交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口與弧光采集插件板、電流插件板、CPU插件板、電源與跳閘插件板連接通信，完成數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)接入。本新型具有電流和弧光傳感器信號的采集、跳閘和信號輸出能力，解決了饋線無弧光保護的問題。
【專利說明】饋線型電弧光保護裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力行業(yè)配電系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域，尤其是一種饋線型電弧光保護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，配電環(huán)節(jié)的保護集中在饋線保護上，一般認(rèn)為饋線故障的切除并不嚴(yán)格要求是快速的。不同的配電網(wǎng)對負荷供電可靠性和供電質(zhì)量要求不同。許多配電網(wǎng)僅是考慮線路故障對售電量的影響及配電設(shè)備壽命的影響，尚未將配電網(wǎng)故障對電力負荷(用戶)的負面影響作為配電網(wǎng)保護的目的。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電力用戶用電的依賴性越來越強，供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點，而配電網(wǎng)饋線保護的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復(fù)供電。常見的饋線保護方式有過電流保護、重合器方式的饋線保護。過電流保護:當(dāng)饋線故障時，將整條線路切掉，并不考慮對非故障區(qū)域的恢復(fù)供電，這些不利于提高供電可靠性。另一方面，由于依賴時間延時實現(xiàn)保護的選擇性，導(dǎo)致某些故障的切除時間偏長，影響設(shè)備壽命。目前重合器方式的饋線保護:這種簡單而有效的方式能夠提高供電可靠性，相對于傳統(tǒng)的電流保護有較大的優(yōu)勢。該方案的缺點是故障隔離的時間較長，多次重合對相關(guān)的負荷有一定影響。目前國內(nèi)外針對饋線的微機保護很多都不具備弧光檢測的功能，專門針對弧光故障的保護又主要是針對中低壓母線，饋線沒有專門的弧光保護。 實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種饋線型弧光保護裝置，使之具有電流和弧光傳感器信號的采集、跳閘和信號輸出能力，解決饋線無弧光保護的問題。
[0004]實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣的:一種饋線型電弧光保護裝置，包括箱體及顯示面板、箱體內(nèi)的PCB板以及獨立的饋線保護單元，所述箱體內(nèi)的PCB板包括設(shè)有交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口的母板，弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板，電源與跳閘插件板；所述弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板上均設(shè)有通用CPU小板，所述通用CPU小板由DSP芯片、以太網(wǎng)通訊模塊及隨機存取存儲器RAM、Flash構(gòu)成，通過數(shù)據(jù)總線分別與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板連接；所述母板通過其設(shè)有的交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口與弧光采集插件板、電流插件板、CPU插件板、電源與跳閘插件板連接通信，完成數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)接入。
[0005]所述饋線型電弧光保護裝置，其通用CPU小板上的DSP芯片采用TMS320F2812，以太網(wǎng)通訊芯片采用DM9000。
[0006]進一步地，所述饋線型電弧光保護裝置，其弧光插件板包括12路弧光傳感器接口電路、弧光抗干擾電路、第一 A/D轉(zhuǎn)換芯片,第一通用CPU小板I。其中弧光抗干擾電路由濾波電路及保護電路、線性光耦HCNR201、兩級跟隨電路LM2904組成。
[0007]進一步地，所述饋線型電弧光保護裝置，其電流插件板包括6路電流變送器、保護電路及濾波電路組成的電流抗干擾電路、第二 A/D轉(zhuǎn)換芯片、第二通用CPU小板2。
[0008]更進一步地，所述饋線型電弧光保護裝置，其CPU插件板包括FPGA芯片或CPLD芯片、IRIG-B碼輸入模塊、RS485通信接口、告警輸出接口、第三通用CPU小板3構(gòu)成。
[0009]更進一步地，所述饋線型電弧光保護裝置，其所述電源及跳閘插件板包括裝置電源模塊、輸出抗干擾電路、4路跳閘輸出繼電器、CPU芯片STM32F107、網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161。
[0010]更進一步地，所述饋線型電弧光保護裝置，其所述饋線單元包括4路電流輸入接口電路、電流互感器、保護及濾波電路、4路弧光傳感器輸入接口電路、濾波及保護電路、光電隔離電路、兩級跟隨電路、第三A/D轉(zhuǎn)換芯片、第四通用CPU小板4、可編程邏輯器件CPLDXC9572、4路跳閘輸出電路、RS485通訊模塊、交換機芯片構(gòu)成。
[0011]本實用新型的設(shè)計原理是，弧光傳感器將弧光信號轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)過放大、隔離、濾波傳送給AD芯片處理。電流信號經(jīng)濾波再到AD芯片處理。經(jīng)AD處理后的信號直接送到CPU進行處理。CPU與后臺軟件設(shè)置好的邏輯進行判斷輸出相應(yīng)命令給跳閘單元。FPGA或者CPLD協(xié)助CPU完成對數(shù)據(jù)的處理。以太網(wǎng)通訊模塊提供裝置與電腦通信，在電腦上可通過后臺軟件實現(xiàn)對邏輯控制進行修改和編輯，實現(xiàn)智能化、自動化遠程控制。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]1、本實用新型饋線保護可獨立形成最小化保護系統(tǒng)，單獨保護饋線以減小事故停電范圍，亦可擴展，形成大規(guī)模的保護系統(tǒng)。
[0014]2、電弧光保護采用檢測弧光和電流為輸入量，可單獨作為過流保護，純弧光保護，以及弧光與過流雙重保護，具有原理簡單、動作可靠迅速、對一次設(shè)備無特殊要求、適應(yīng)于各種運行方式的優(yōu)點。
[0015]如下:
[0016]額定數(shù)據(jù):
[0017]a)額定電流:交流電流5A或IA ;額定頻率:50Hz ；
[0018]b)熱穩(wěn)定性:交流電流回路:
[0019]長期運行 2 In
[0020]IOs 201η
[0021]Is 401η
[0022]弧光照度測量范圍:
[0023]a)弧光照度(自然光):500Lux~20kLux ；
[0024]b)弧光照度(紫外光):0.1-1.999 X IO5 μ w/cm2 ；
[0025]a)交流電流回路:In = 5A時每相不大于IVA ；In = IA時每相不大于0.5VA ；
[0026]b)保護電源回路:正常工作時，不大于IOW ;保護動作時，不大于15W。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0028]圖2是所述的通用CPU小板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3是本裝置的一個實施例。
【具體實施方式】[0030]參見圖1、圖2所示，一種饋線型電弧光保護裝置，包括箱體及顯示面板、箱體內(nèi)的PCB板以及饋線保護單元，所述PCB板包括設(shè)有交換機芯片IP178CH、網(wǎng)絡(luò)接口的母板，弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板，電源與跳閘插件板；所述的弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板上均設(shè)有通用CPU小板，通用CPU小板電路是裝置上的一個通用的CPU板，電流插件板、弧光采集插件板、CPU插件板均需要安裝一個所述的通用的CPU小板，作為數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信之用。通用CPU小板由DSP芯片以太網(wǎng)通訊模塊及隨機存取存儲器RAM、Flash構(gòu)成，通過數(shù)據(jù)總線分別與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板連接；所述的母板通過其設(shè)有的交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板，電源與跳閘插件板連接通信，完成數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)接入。其通用CPU小板上的DSP芯片采用TMS320F2812,以太網(wǎng)通訊芯片采用DM9000AEP。
[0031]所述饋線型電弧光保護裝置弧光采集插件板，其弧光采集插件板包括12路弧光傳感器接口電路、弧光抗干擾電路、第一 A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7490BRU、DSP芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、隨機存取存儲器RAM、Flash組成的第一通用CPU小板I。其中弧光抗干擾電路由濾波電路、保護電路、隔離電路、兩級跟隨電路LM2904組成的。弧光傳感器傳送電信號進來經(jīng)過一系列的濾波電路、保護電路即過壓保護，經(jīng)光電隔離再由兩級跟隨電路，增加輸入阻抗，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入DSP進行數(shù)據(jù)處理。
[0032]所述饋線型電弧光保護裝置電流采集插件板，其電流插件板包括6路電流變送器、電流抗干擾電路、第二 A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7490BRU、DSP芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、隨機存取存儲器RAM、Flash組成的第二通用CPU小板2 ;其中電流抗干擾電路由保護電路及濾波電路構(gòu)成。由電流互感器采集的電流信號經(jīng)過一系列電流抗干擾處理即濾波電路、保護電路即過壓保護送給DSP處理。同時DSP與網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9000AEP連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。
[0033]所述饋線型電弧光保護裝置CPU插件板，其CPU插件板包括FPGA芯片和CPLD芯片、IRIG-B碼輸入模塊、RS485通信接口、告警輸出接口、第三通用CPU小板3。其中，F(xiàn)PGA芯片選用XC3S50AN-TQG144。CPU插件板通過網(wǎng)絡(luò)接收各個插件板發(fā)送過來的信號，通過電腦后臺軟件設(shè)定值給出指令，控制相應(yīng)的繼電器動作。
[0034]所述饋線型電弧光保護裝置的電源及跳閘插件板包括裝置電源模塊、輸出抗干擾電路、4路跳閘輸出繼電器、CPU芯片STM32F107、網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161。主要是整個裝置的供電模塊，包括為每個插件板和顯示面板提供電源和數(shù)據(jù)處理，同時有4個跳閘出口，還附帶網(wǎng)絡(luò)通信功能。
[0035]所述饋線型電弧光保護裝置的饋線保護單元包括4路電流輸入接口電路、電流互感器、保護及濾波電路、4路弧光傳感器輸入接口電路、濾波及保護電路、光電隔離電路、兩級跟隨電路、第三A/D轉(zhuǎn)換芯片、第四通用CPU小板4、可編程邏輯器件CPLD XC9572、4路跳閘輸出電路、RS485通訊模塊、交換機芯片構(gòu)成。4路弧光傳感器輸入的電流信號經(jīng)過濾波、光電隔離、再由兩級跟隨電路，增加輸入阻抗，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入第四通用CPU小板4，第四通用CPU小板4的弧光和電流信號經(jīng)FPGA芯片或者CPLD處理后與后臺軟件給出的邏輯相比較，給出相應(yīng)的跳閘指令給繼電器完成跳閘，形成饋線保護單元。本實施例選用4路弧光傳感器，安裝在開關(guān)柜饋線室內(nèi)。傳感器輸出的是脈沖電流信號，4路電流輸入是開關(guān)柜饋線室電流傳感器感應(yīng)出的電流，弧光傳感器將弧光信號轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)過濾波、光電隔離、再由兩級跟隨電路，增加輸入阻抗，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入第四通用CPU小板4。[0036]4路電流輸入經(jīng)4路電流互感器感應(yīng)出的電流經(jīng)一系列電流抗干擾處理即濾波電路、保護電路即過壓保護經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入第四通用CPU小板4。送入第四通用CPU小板4的弧光和電流信號經(jīng)CPLD處理后與后臺軟件給出的邏輯相比較，給出相應(yīng)的跳閘指令給繼電器完成跳閘。同時交換機芯片通過以太網(wǎng)絡(luò)與主控單元進行通訊，實現(xiàn)監(jiān)控，并提供遠程監(jiān)控功能。
【權(quán)利要求】
1.一種饋線型電弧光保護裝置，包括箱體及顯示面板、箱體內(nèi)的PCB板以及饋線保護單元，所述PCB板包括設(shè)有交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口的母板，弧光采集插件板，電流插件板，(PU插件板，電源與跳閘插件板；其特征在于，所述弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板上均設(shè)有通用CPU小板；所述通用CPU小板由DSP芯片、以太網(wǎng)通訊模塊及隨機存取存儲器RAM、Flash構(gòu)成，通過數(shù)據(jù)總線分別與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板連接；所述母板通過其設(shè)有的交換機芯片、網(wǎng)絡(luò)接口與弧光采集插件板，電流插件板，CPU插件板，電源與跳閘插件板連接通信，完成數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)接入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述通用CPU小板上的DSP芯片采用TMS320F2812，以太網(wǎng)通訊芯片采用DM9000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述弧光采集插件板包括4-12路弧光傳感器接口電路、濾波電路及保護電路、線性光耦HCNR201、兩級跟隨電路LM2904、第一 A/D轉(zhuǎn)換芯片，第一通用CPU小板(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述電流插件板包括4-6路電流變送器、保護電路及濾波電路、第二 A/D轉(zhuǎn)換芯片、第二通用CPU小板(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述CPU插件板包括FPGA芯片或CPLD芯片、IRIG-B碼輸入模塊、RS485通信接口、告警輸出接口、第三通用CPU小板(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述電源及跳閘插件板包括裝置電源模塊、輸出抗干擾電路、4路跳閘輸出繼電器、CPU芯片STM32F107、網(wǎng)絡(luò)接口芯片 DM9161。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線型電弧光保護裝置，其特征在于，所述饋線保護單元包括4路電流輸入接口電路、電流互感器、保護及濾波電路、4路弧光傳感器輸入接口電路、濾波及保護電路、光電隔離電路、兩級跟隨電路、第三A/D轉(zhuǎn)換芯片、第四通用CPU小板(4)、可編程邏輯器件CPLD XC9572、4路跳閘輸出電路、RS485通訊模塊、交換機芯片構(gòu)成。
【文檔編號】H02H7/26GK203589714SQ201320753886
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】黃華林, 馬繼春, 黃婷婷 申請人:成都工百利自動化設(shè)備有限公司