一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,包括斷路器、若干個(gè)智能控制單元、若干個(gè)合并單元、過(guò)程層交換機(jī)、若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非數(shù)字量采集單元、背板總線(xiàn)、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元;數(shù)據(jù)采集單元、非數(shù)字量采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元中均設(shè)置有FPGA。本實(shí)用新型依據(jù)FPGA實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總線(xiàn),能夠?qū)崟r(shí)交互不同單元的數(shù)據(jù)。以過(guò)程層交換機(jī)作為傳輸媒介,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站多間隔數(shù)據(jù)采集和控制,不僅簡(jiǎn)化了接線(xiàn),提高了間隔層防誤的可靠性,也減少了設(shè)備,降低了占地面積。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)字化變電站域監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域,尤其是一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)歷了從集中到分散過(guò)程。在變電站自動(dòng)化集中式是指使用RTU的時(shí)代。當(dāng)時(shí)使用遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端(RTU)負(fù)責(zé)全站四遙信息的采集。但是因受裝置處理能力的限制,單個(gè)RTU采集信息有限,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足后臺(tái)對(duì)全站信息的需求。因此變電站自動(dòng)化開(kāi)始走向分散式,按間隔配置采集單元。隨著光電傳感技術(shù)的發(fā)展以及IEC61850技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立,數(shù)字化智能變電站在變電站中扮演著越來(lái)越重要的角色。在智能變電站中,采樣數(shù)據(jù)的共享以及以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式,使得一臺(tái)測(cè)控接入多個(gè)間隔成為可能,減少了設(shè)備,有利與運(yùn)行于管理。從經(jīng)濟(jì)角度看,現(xiàn)在對(duì)變電站占地面積的要求越來(lái)越高。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的再次集中已經(jīng)不可避免。
[0003]國(guó)內(nèi)外對(duì)集中式測(cè)量裝置的研宄要么停留在功能單一的RTU時(shí)代。要么是對(duì)幾個(gè)間隔的少量集成。如針對(duì)3/2接線(xiàn)的一個(gè)串的測(cè)控裝置,或針對(duì)整個(gè)變壓器的變電壓器測(cè)控裝置,這些測(cè)控裝置雖然做了一些集中測(cè)量的功能,但是集中測(cè)量的間隔數(shù)很少,對(duì)整個(gè)電壓等級(jí)所有間隔或整個(gè)變電站的集中式測(cè)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到站域測(cè)控測(cè)量要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]實(shí)用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本實(shí)用新型提供一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,集中式測(cè)量并處理采集的信息數(shù)據(jù),測(cè)量控制過(guò)程準(zhǔn)確且快速。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,包括斷路器、若干個(gè)智能控制單元、若干個(gè)合并單元、過(guò)程層交換機(jī)、若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、背板總線(xiàn)、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元;所述智能控制單元的一端連接斷路器,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;所述合并單元的一端分別與電流互感器和電壓互感器并聯(lián)到斷路器上,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;所述若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元中均設(shè)置有FPGA ;所述若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元的一端均通過(guò)多模光纖并聯(lián)連接到過(guò)程層交換機(jī)上,另一端通過(guò)各自?xún)?nèi)部的FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)與背板總線(xiàn)相連。
[0007]進(jìn)一步的,數(shù)字采集單元與過(guò)程層交換機(jī)之間有光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊;所述數(shù)據(jù)采集單元中FPGA中的MAC接口模塊與光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的一端連接,光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的另一端與過(guò)程層交換機(jī)連接。
[0008]進(jìn)一步的,所述數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算和非數(shù)字量采集單元中采用的芯片是DSP處理芯片。
[0009]進(jìn)一步的,所述數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算、非數(shù)字量采集單元和人機(jī)交互單元之間的數(shù)據(jù)交互采用FPGA實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)背板總線(xiàn)。
[0010]進(jìn)一步的,所述FPGA采用Cyclone系列,DSP處理芯片采用BLACKFIN54X系列。
[0011]進(jìn)一步的,所述人機(jī)交換單元采用液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0012]進(jìn)一步的,所述人機(jī)交換單元中設(shè)置有ARM微處理器模塊。
[0013]進(jìn)一步的,所述非電量數(shù)據(jù)采集單元中有光耦處理模塊。
[0014]進(jìn)一步的,所述過(guò)程層交換機(jī)為光纖以太網(wǎng)交換機(jī)。
[0015]有益效果:本實(shí)用新型提供的
[0016](I)、本裝置可靈活配置多個(gè)數(shù)據(jù)采集單元處理模塊,通過(guò)設(shè)置的FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸共享,適應(yīng)不同的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu),提高了對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理能力。
[0017](2)、數(shù)字化變電站不同間隔的信息都能收集在本裝置中,跨間隔的防誤聯(lián)鎖數(shù)據(jù)不需要通過(guò)額外的通信協(xié)議獲取,提高防誤的可靠性。
[0018](3)、本裝置中利用測(cè)量與控制單元,實(shí)現(xiàn)了功率平衡的計(jì)算與告警,增加了監(jiān)控變電站運(yùn)行的手段。
[0019](4)、本實(shí)用新型采用FPGA配合DSP處理芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集于處理,F(xiàn)PGA的MAC接口模塊通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接過(guò)程層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與合并單元與智能控制單元連接,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集以及控制指令準(zhǔn)確、快速的傳遞,抗干擾能力強(qiáng)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1所示的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,包括斷路器、若干個(gè)智能控制單元、若干個(gè)合并單元、過(guò)程層交換機(jī)、若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、背板總線(xiàn)、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元;智能控制單元的一端連接斷路器,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;合并單元的一端分別與電流互感器和電壓互感器并聯(lián)到斷路器上,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元中均設(shè)置有FPGA ;若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元的一端均通過(guò)多模光纖并聯(lián)連接到過(guò)程層交換機(jī)上,另一端通過(guò)各自?xún)?nèi)部的FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)與背板總線(xiàn)相連,各個(gè)單元數(shù)據(jù)從背板總線(xiàn)到達(dá)其他單元的FPGA。
[0023]進(jìn)一步的,數(shù)字采集單元與過(guò)程層交換機(jī)之間有光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊;數(shù)據(jù)采集單元中FPGA中的MAC接口模塊與光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的一端連接,光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的另一端與過(guò)程層交換機(jī)連接。
[0024]進(jìn)一步的,數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算和非數(shù)字量采集單元中采用的芯片是DSP處理芯片。
[0025]進(jìn)一步的,人機(jī)交換單元采用液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0026]進(jìn)一步的,非電量數(shù)據(jù)采集單元為光耦處理模塊,通過(guò)光耦處理模塊獲取外部開(kāi)入信息。
[0027]進(jìn)一步的,人機(jī)交換單元中設(shè)置有ARM微處理器模塊,該ARM微處理器同時(shí)負(fù)責(zé)通信、打印功能,間隔層的防誤功能,提高了整體的人機(jī)交互性能。
[0028]進(jìn)一步的,過(guò)程層交換機(jī)為光纖以太網(wǎng)交換機(jī)。
[0029]進(jìn)一步的,F(xiàn)PGA采用Cyclone系列,DSP處理芯片采用BLACKFIN54X系列。
[0030]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0031 ] 1、數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)過(guò)程層交換機(jī)接收不同間隔合并單元發(fā)出的IEC61850-9-2報(bào)文和智能控制單元發(fā)出的GOOSE網(wǎng)絡(luò)報(bào)文,數(shù)據(jù)采集單元中的FPGA對(duì)報(bào)文進(jìn)行解碼,DSP芯片對(duì)解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0032]2、每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元接收處理一定間隔數(shù)的電壓、電流和開(kāi)關(guān)位置等數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)和測(cè)量與控制運(yùn)算單元進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換;數(shù)據(jù)采集單元接收測(cè)量與控制運(yùn)算單元發(fā)出的控制指令,并將控制指令形成GOOSE網(wǎng)絡(luò)報(bào)文后,通過(guò)過(guò)程層交換機(jī)發(fā)送給智能控制單元實(shí)現(xiàn)智能控制單元對(duì)斷路器的控制,智能控制單元同時(shí)完成事件記錄等功能。
[0033]3、測(cè)量與控制運(yùn)算單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的再加工,得到電流電壓、開(kāi)關(guān)、斷路器位置信息,并正確執(zhí)行遙控操作。具體為:測(cè)量與控制運(yùn)算單元通過(guò)自身的FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)獲取數(shù)據(jù)采集單元與非電量數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù),并且通過(guò)這些采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓、電流幅值和諧波的測(cè)量,并進(jìn)行同期捕捉、功率平衡計(jì)算。同時(shí)測(cè)量與控制運(yùn)算單元接收外部站控端的遙控命令,形成控制指令,再實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)采集單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的控制。
[0034]4、ARM微處理器模塊負(fù)責(zé)通信、打印功能,間隔層的防誤功能,后臺(tái)調(diào)試軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同ARM微處理器模塊通信,對(duì)各單元的DSP處理芯片進(jìn)行調(diào)試,包括數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫(xiě),程序下載等。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:包括斷路器、若干個(gè)智能控制單元、若干個(gè)合并單元、過(guò)程層交換機(jī)、若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、背板總線(xiàn)、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元;所述智能控制單元的一端連接斷路器,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;所述合并單元的一端分別與電流互感器和電壓互感器并聯(lián)到斷路器上,另一端通過(guò)光纖接口與過(guò)程層交換機(jī)端口連接;所述若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元中均設(shè)置有FPGA ;所述若干個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、非電量數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算單元和人機(jī)交換單元的一端均通過(guò)多模光纖并聯(lián)連接到過(guò)程層交換機(jī)上,另一端均通過(guò)各自?xún)?nèi)部的FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)與背板總線(xiàn)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:數(shù)字采集單元與過(guò)程層交換機(jī)之間有光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊;所述數(shù)據(jù)采集單元中FPGA中的MAC接口模塊與光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的一端連接,光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的另一端與過(guò)程層交換機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量與控制運(yùn)算和非電量數(shù)據(jù)采集單元中采用的芯片是DSP處理芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述人機(jī)交換單元采用液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述非電量數(shù)據(jù)采集單元為光耦處理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述人機(jī)交換單元中設(shè)置有ARM微處理器模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述過(guò)程層交換機(jī)為光纖以太網(wǎng)交換機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字化變電站的站域測(cè)控裝置,其特征在于:所述FPGA采用Cyclone系列,DSP處理芯片采用BLACKFIN54X系列。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK204168009SQ201420677165
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】徐長(zhǎng)寶, 高吉普, 王宇, 季海峰 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 江蘇金智科技股份有限公司