專(zhuān)利名稱(chēng)：一種集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，很大程度上提高了電網(wǎng)建 設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可靠性。然而，傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)仍然 存在下列問(wèn)題
1、 互操作問(wèn)題由于不同廠家變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用的通信技術(shù)和協(xié)議各不相同， 造成產(chǎn)品之間缺乏互操作性，導(dǎo)致集成和維護(hù)成本的增加，也降低了系統(tǒng)的可靠性。
2、 電磁式互感器的問(wèn)題傳統(tǒng)互感器存在鐵芯飽和、暫態(tài)特性差和體積龐大等缺點(diǎn)， 難以滿足現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的需求。
3、 常規(guī)一次設(shè)備的問(wèn)題目前多數(shù)變電站都沒(méi)有裝設(shè)狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備，由于缺乏一次 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視信息，通常只能采用計(jì)劃?rùn)z修，而不能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。同時(shí)，傳統(tǒng)斷路器設(shè) 備也不能實(shí)現(xiàn)按波形控制合閘角和在線監(jiān)測(cè)的功能。
4、 線纜投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。
數(shù)字化變電站成功地解決了上述傳統(tǒng)變電站存在的問(wèn)題，是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨
勢(shì)，是通訊技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)字化技術(shù) 在變電站內(nèi)的全面推廣應(yīng)用將是解決這些難題的關(guān)鍵所在。目前，國(guó)際電工委員會(huì)TC57 工作組己經(jīng)制定了《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)——IEC 61850，為變電站自動(dòng)化 系統(tǒng)提供了統(tǒng)一平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)框架。
隨著數(shù)字互感器、 一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨 成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn) 生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)數(shù)字化變電站技 術(shù)的研究和實(shí)施，提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)以及整個(gè)電網(wǎng)的技術(shù)水平和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，由若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同的系統(tǒng)控制單元 組成，本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置采用雙機(jī)、雙網(wǎng)冗余配置，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
在本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置中，系統(tǒng)控制單元的功能模塊均采用接收數(shù)字信號(hào)的符合 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的微機(jī)設(shè)備，以突出數(shù)字化變電站的特點(diǎn)，并便于將來(lái)升級(jí)替換，節(jié)約費(fèi)用。
在本發(fā)明中，將主變、線路及直流等系統(tǒng)的一體化監(jiān)控、計(jì)量、保護(hù)功能由集中式的 測(cè)控保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得以往傳統(tǒng)保護(hù)不可能獲得的全站的信息，因 此可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)保護(hù)不能實(shí)現(xiàn)的功能。
站內(nèi)其它智能設(shè)備，如直流系統(tǒng)、UPS、電度表，若可提供符合IEC61850的協(xié)議與接 口，則直接連入系統(tǒng)控制單元；否則，通過(guò)虛擬服務(wù)器完成轉(zhuǎn)換接入系統(tǒng)控制單元。
軟件結(jié)構(gòu)完全遵照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的邏輯節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)建模技術(shù)， 內(nèi)置相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)，支持功能自由分布，滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的全部通信要求。
因此，本發(fā)明提出了一種集中式數(shù)字化變電站測(cè)控保護(hù)裝置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得全站的電 氣量數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制相關(guān)電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備的保護(hù)和測(cè)控，該裝置包 括
網(wǎng)絡(luò)接口，用于連接各個(gè)設(shè)備； 熱拔插冗余電源，為整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置提供電源；
多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊，具有嵌入式處理器、串口擴(kuò)展裝置、網(wǎng)絡(luò)引出裝置，用于測(cè)
控和保護(hù)多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備；
至少一個(gè)光纖傳輸模塊，用于傳輸整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置的各個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)； 至少一個(gè)智能散熱系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置的各個(gè)部件進(jìn)行散熱； 就地顯示操作模塊，用于遠(yuǎn)程顯示多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行控制和操作； 人機(jī)接口處理器，用于將用戶的操作命令轉(zhuǎn)換為多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的控制動(dòng)作。 本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置，其特征還在于所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)對(duì)一
個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的測(cè)控保護(hù)功能，并且所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊在數(shù)量和功能上可根據(jù)
用戶需求進(jìn)行自由配置，
本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置，其特征還在于所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊采用后插式插件設(shè)
計(jì)，各個(gè)板件可帶電熱插拔，并具有插件的自動(dòng)識(shí)別和錯(cuò)誤告警功能。
本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置，其特征還在于所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊采用嵌入式Intel處理器單元，多CPU并行處理技術(shù)，提供雙100M以太網(wǎng)接口，具有浮點(diǎn)協(xié)處理器。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
在原有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，通常使用各種功能的裝置或單元完成保護(hù)、測(cè)控等功能。 考慮到數(shù)字化變電站中對(duì)于功能的劃分和組屏方式均提出新要求，本發(fā)明在原有變電站自 動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)裝置或單元的概念進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站自動(dòng)化 功能整合的測(cè)控保護(hù)裝置。
本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置由網(wǎng)絡(luò)接口、雙電源、系統(tǒng)控制單元模塊及就地顯示模塊幾個(gè) 部分組成。原則上，每個(gè)系統(tǒng)控制單元實(shí)現(xiàn)一個(gè)原有概念上的裝置或單元實(shí)現(xiàn)的功能。系 統(tǒng)控制單元在數(shù)量和功能上都可根據(jù)需求自由配置，從而滿足用戶對(duì)變電站功能進(jìn)行自由 組態(tài)的要求。系統(tǒng)控制單元基于微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊等功能；通過(guò)站 級(jí)總線和過(guò)程總線與站級(jí)、過(guò)程層設(shè)備交換信息。模塊在軟硬件整體設(shè)計(jì)上充分考慮了可 靠性、開(kāi)放性要求。采用后插式插件設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的靈活配置。板件可帶電熱插拔，并 實(shí)現(xiàn)插件的自識(shí)別和錯(cuò)誤告警。
系統(tǒng)控制單元采用嵌入式Intel處理器單元，多CPU并行處理技術(shù)，提供雙100M以 太網(wǎng)接口，具有高速處理、穩(wěn)定可靠、資源豐富和便于擴(kuò)展的特點(diǎn)。CPU采用嵌入式低功 耗高速處理器芯片，處理速度達(dá)到800MIPS，擁有浮點(diǎn)協(xié)處理器，解決了浮點(diǎn)運(yùn)算耗費(fèi)大 量CPU資源的問(wèn)題，與此同時(shí)功耗卻只有4. 5瓦。
軟件結(jié)構(gòu)完全遵照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的邏輯節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)建模技術(shù)， 內(nèi)置相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)，支持功能自由分布，滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的全部通信要求。
每臺(tái)設(shè)備提供10M/100M雙以太網(wǎng)接口；提供RS232、 RS485/422接口用于調(diào)試、維護(hù)。
具有當(dāng)?shù)匾壕э@示、操作功能。
配有統(tǒng)一的符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的工程化系統(tǒng)集成工具，解析、生成SCL配置文件， 支持離線、在線配置。
設(shè)備能夠根據(jù)工具生成的IED配置文件提供的配置信息靜態(tài)建立通信模型。 充分支持SCSM協(xié)議棧TCP/IP， UDP， IEEE802.3等；采用自主開(kāi)發(fā)的醒S協(xié)議棧?？梢詫?shí)現(xiàn)保護(hù)、監(jiān)控、錄波、計(jì)量等技術(shù)的一體化和基于全站系統(tǒng)的統(tǒng)一配置，對(duì)于 提高保護(hù)和自動(dòng)化水平，發(fā)揮數(shù)字化變電站優(yōu)勢(shì)具有十分重要的意義。繼電保護(hù)是變電站 自動(dòng)化技術(shù)中最為重要的環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的集中化也是本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置集中化 技術(shù)的核心。
本發(fā)明的測(cè)控保護(hù)裝置基于全站信息，以變電站作為完整的保護(hù)對(duì)象，統(tǒng)一考慮全站 的保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了集中化保護(hù)功能。集中化保護(hù)實(shí)現(xiàn)了不同間隔的保護(hù)技術(shù)上的集中化， 而且實(shí)現(xiàn)全站保護(hù)邏輯上的集中化。
此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在 不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見(jiàn)的。示例性的實(shí)施例僅僅是例 證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得全站的電氣量數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制相關(guān)電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備的保護(hù)和測(cè)控，該裝置包括網(wǎng)絡(luò)接口，用于連接各個(gè)設(shè)備；熱拔插冗余電源，為整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置提供電源；多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊，具有嵌入式處理器、串口擴(kuò)展裝置、網(wǎng)絡(luò)引出裝置，用于測(cè)控和保護(hù)多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備；至少一個(gè)光纖傳輸模塊，用于傳輸整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置的各個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)；至少一個(gè)智能散熱系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)測(cè)控保護(hù)裝置的各個(gè)部件進(jìn)行散熱；就地顯示操作模塊，用于遠(yuǎn)程顯示多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行控制和操作；人機(jī)接口處理器，用于將用戶的操作命令轉(zhuǎn)換為多個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的控制動(dòng)作。
2、 如權(quán)利要求1所述的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，其特征在于所述多 個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)相關(guān)電氣設(shè)備的測(cè)控保護(hù)功能，并且所述多個(gè)系 統(tǒng)控制單元模塊在數(shù)量和功能上可根據(jù)用戶需求進(jìn)行自由配置。
3、 如權(quán)利要求l、 2任一所述的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，其特征在于 所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊采用后插式插件設(shè)計(jì)，各個(gè)板件可帶電熱插拔，并具有插件的 自動(dòng)識(shí)別和錯(cuò)誤告警功能。
4、 如權(quán)利要求l、 2任一所述的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，其特征在于 所述多個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊采用嵌入式Intel處理器單元，多CPU并行處理技術(shù)，提供雙 100M以太網(wǎng)接口，具有浮點(diǎn)協(xié)處理器。
5、 如權(quán)利要求3所述的集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，其特征在于所述多 個(gè)系統(tǒng)控制單元模塊采用嵌入式Intel處理器單元，多CPU并行處理技術(shù)，提供雙100M 以太網(wǎng)接口，具有浮點(diǎn)協(xié)處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集中式數(shù)字化變電站微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置，該裝置包括網(wǎng)絡(luò)接口、熱拔插冗余電源、系統(tǒng)控制單元模塊、光纖傳輸模塊、智能散熱系統(tǒng)、就地顯示操作模塊及人機(jī)接口處理器。該裝置采用多CPU模塊化設(shè)計(jì)，保護(hù)功能可根據(jù)需求靈活配置，每個(gè)板卡出現(xiàn)問(wèn)題不會(huì)引起系統(tǒng)故障，人機(jī)接口使用觸摸液晶屏，可配鼠標(biāo)、鍵盤(pán)和顯示器，使用靈活，操作方便；該裝置遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，任何符合IEC61850的配置工具都可識(shí)別，系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)所作的擴(kuò)充也以SCL描述、記錄，從而可支持長(zhǎng)期大系統(tǒng)維護(hù)；支持XML，便于信息在不同系統(tǒng)、不同平臺(tái)間的交換、共享。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101447697SQ200810238988
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者鵬 侯, 君 劉, 劉志偉, 宋合志, 鵬 張, 曲春輝, 冰 李, 李言諳, 潘宇輝, 王冬青, 王慶平, 胡紹剛, 葛維春, 劍 覃, 顧洪群 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院;遼寧省電力有限公司鞍山供電公司