專利名稱：一種用于數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)開關(guān)智能接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種可用于智能數(shù)字化變電站傳統(tǒng)開關(guān)
的智能化改造方法和智能接口單元。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)變電站里，傳統(tǒng)開關(guān)和間隔層保護(hù)、測控裝置之間通過大量的控制電纜連 接。這種方式存在如下缺點(diǎn) 1)通過控制電纜耦合而造成的變電站運(yùn)行電磁干擾一直是困擾繼電保護(hù)工作者 的問題，各種干擾源通過控制電纜耦合進(jìn)入二次設(shè)備，造成設(shè)備的損壞或保護(hù)裝置的不正 確動作時有發(fā)生。 2) —座變電站有大量端子接線，每一個接線錯誤或異常都有可能帶來嚴(yán)重的后 果，這給基建和運(yùn)行維護(hù)帶來了極大的工作量和風(fēng)險。 3)大量控制電纜的使用從經(jīng)濟(jì)性方面看也不利，也是提高變電站的造價一個主要 因素。 為了克服上述缺點(diǎn)，需要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化，通過通信光纖和間隔層設(shè)備通信， 取消控制電纜。受面前一次設(shè)備智能化技術(shù)發(fā)展水平的影響，目前國內(nèi)大多數(shù)變電站的開 關(guān)還不是智能化開關(guān)，仍然為傳統(tǒng)開關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)開關(guān)的智能化的問題，解決數(shù)字化變電站過程層開關(guān)量信息采集與 控制問題，本發(fā)明提供了一種開關(guān)智能接口裝置。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案
—種用于數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)開關(guān)智能接口裝置，該智能接口裝置直接安裝在斷 路器內(nèi)，與斷路器組成一個有機(jī)整體，其特征在于 如附圖1所示，所述智能接口裝置由通信模塊、開入開出控制控制CPU、開入采集 電路和開出控制電路幾部分組成。 所述通信模塊、DI/D0控制CPU采用高速總線連接，開入采集電路通過就地電纜和 斷路器跳合閘位置觸點(diǎn)連接，由DI/DO控制CPU控制斷路器的開關(guān)狀態(tài)量采集；
所述開出控制電路與斷路器跳閘線圈、合閘線圈之間通過就地電纜連接，通過DI/ DO控制CPU操作斷路器跳、合閘線圈，完成對斷路器的控制； 通信模塊用于完成配置文件解析，和間隔層GOOSE通信功能，采用兩路獨(dú)立的 IOOM光纖以太網(wǎng)和間隔層設(shè)備通信，所述配置文件包含智能接口裝置對外通信的GOOSE信 息以及這些信息和智能接口單元開入開出信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所述配置文件通過通信模塊的 通信光纖以太網(wǎng)下載到通信模塊中并保存在通信模塊中掉電不丟失的存儲器中。所述通信 模塊通過內(nèi)部的高速總線和DI/DO控制CPU交換信息，開出控制電路電源由通信模塊控制， 如果開入開出控制CPU硬件故障或這程序跑飛時誤操作了開出控制電路，但是由于開出控 制電路電源由通信模塊控制開出控制回路得不到控制電源無法出口，保證不會由于開入開出控制CPU故障造成開關(guān)不正確分合。 本發(fā)明能夠安裝到開關(guān)場，通過通信光纖和變電站間隔層的設(shè)備進(jìn)行通信，從而取消了與間隔層設(shè)備間的控制電纜；能夠完成對傳統(tǒng)開關(guān)的控制和狀態(tài)量采集功能，解決傳統(tǒng)開關(guān)的智能化改造；通信和配置過程符合IEC61850，具備互操作性。
圖1智能接口設(shè)備硬件構(gòu)成 圖2開關(guān)控制智能化實(shí)現(xiàn)示意 圖3開關(guān)狀態(tài)量采集智能化實(shí)現(xiàn)示意 圖4智能化開關(guān)配置過程。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本發(fā)明公開了一種傳統(tǒng)開關(guān)智能化改造的智能接口裝置，如圖1所示，該智能接口裝置包括通信模塊、開入開出控制CPU、開入采集電路和開出控制電路。所述通信模塊、開入開出控制CPU采用高速總線連接，開入采集電路通過就地電纜和斷路器跳合閘位置觸點(diǎn)連接，由開入開出控制CPU控制開關(guān)狀態(tài)量采集；開出控制電路與斷路器跳閘線圈、合閘線圈之間通過就地電纜連接，通開入開出控制CPU操作斷路器跳、合閘線圈，完成對斷路器的控制；通信模塊用于完成配置文件解析，和間隔層GOOSE通信功能，采用兩路獨(dú)立的100M光纖以太網(wǎng)和間隔層設(shè)備通信，所述配置文件包含智能接口裝置對外通信的GOOSE信息以及這些信息和智能接口單元開入開出信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所述配置文件通過通信模塊的通信光纖以太網(wǎng)下載到通信模塊中并保存在通信模塊中掉電不丟失的存儲器中。所述通信模塊通過內(nèi)部的高速總線和DI/D0控制CPU交換信息，開出控制電路電源由通信模塊控制，如果開入開出控制CPU硬件故障或這程序跑飛時誤操作了開出控制電路，但是由于開出控制電路電源由通信模塊控制開出控制回路得不到控制電源無法出口，保證不會由于開入開出控制CPU故障造成開關(guān)不正確分合。 如圖2所示為開關(guān)控制智能化實(shí)現(xiàn)方法，所述智能接口裝置通信的以太網(wǎng)接收中
斷接收到間隔層設(shè)備的GOOSE控制報文，對報文按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義的編碼格式進(jìn)行解
碼后，如果收到出口命令，通信模塊的開放開出控制電源，然后通過內(nèi)部高速總線把控制命
令傳給開入開出控制控制CPU，開入開出控制控制CPU在內(nèi)部通信的接收中斷里根據(jù)收到
控制命令直接通過開出控制電路控制開放出口繼電器，由出口繼電器去通過電纜控制斷路
器。所述的控制過程都是在中斷中進(jìn)行，保證間隔層設(shè)備的控制命令，特別是間隔層保護(hù)的
跳合閘命令得到及時的執(zhí)行，從而保證數(shù)字化變電站保護(hù)的快速性，為了保證出口控制命
令的可靠性，通信模塊發(fā)給開入開出控制控制CPU的控制報文采用雙幀發(fā)送機(jī)制。 如圖3所示為開關(guān)狀態(tài)量采集智能化實(shí)現(xiàn)方法，開入開出控制CPU在定時中斷里
通過開入采集電路是實(shí)時采集開關(guān)的狀態(tài)量信息，為了防止由于外界干擾引起誤開入，開
入變化要經(jīng)過5毫秒的去抖延時確認(rèn)，當(dāng)判斷出開入信息變位后開入開出控制CPU立即通
過內(nèi)部的高速總線把變化的位置和時間等信息送給通信模塊。通信模塊在內(nèi)部通信接收中
斷里把變位信息按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中GOOSE通信服務(wù)的格式進(jìn)行編碼，并通過以IOOM光纖以太網(wǎng)發(fā)送給間隔層設(shè)備。GOOSE報文在沒有開入變位的時候按照配置的心跳間隔(通 常大于1秒小于60秒)發(fā)送，但有開入變位時立即發(fā)送并按照較短的間隔重發(fā)(通常為2 至100毫秒)。狀態(tài)量采集和GOOSE變位發(fā)送全部在中斷中進(jìn)行，以保證變位報文的及時上 送，保證間隔層保護(hù)測控設(shè)備的可靠性和實(shí)時性。 圖4示出了智能化開關(guān)的配置過程，智能接口裝置的配置工具根據(jù)傳統(tǒng)開關(guān)的控 制、狀態(tài)的配置信息，輸出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)智能化開關(guān)的能力描述文件(ICD)，工程人員 根據(jù)智能開關(guān)和間隔層設(shè)備的ICD文件通過數(shù)字化變電站系統(tǒng)集成商的系統(tǒng)配置器配置 生成變電站配置描述文件(SCD)，智能接口設(shè)備的配置能夠根據(jù)SCD文件分解出開關(guān)和間 隔層設(shè)備的通信配置后的描述文件(CID)和智能接口裝置的配置文件(CFG)并通過光纖以 太網(wǎng)下載到智能接口裝置中。智能接口裝置根據(jù)CID和CFG文件完成和間隔層設(shè)備的通信。 上述配置過程和配置文件符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，因此可以和其他廠家符合IEC61850的間隔 層設(shè)備進(jìn)行互操作。
權(quán)利要求
一種用于數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)開關(guān)智能接口裝置；其特征在于所述智能接口裝置包括通信模塊、開入開出控制CPU、開入采集電路和開出控制電路；所述通信模塊、開入開出控制CPU采用高速總線連接，開入采集電路通過就地電纜和斷路器跳合閘位置觸點(diǎn)連接，由開入開出控制CPU控制斷路器的開關(guān)狀態(tài)量采集；所述開出控制電路與斷路器跳閘線圈以及合閘線圈之間通過就地電纜連接，通過開入開出控制CPU操作斷路器跳、合閘線圈，完成對斷路器的控制；通信模塊用于完成配置文件解析，和間隔層GOOSE通信功能，采用兩路獨(dú)立的100M光纖以太網(wǎng)和間隔層設(shè)備通信，所述配置文件包含所述智能接口裝置對外通信的GOOSE信息以及這些信息和智能接口單元開入開出信息的具體的對應(yīng)關(guān)系，所述通信模塊通過內(nèi)部的高速總線和開入開出控制CPU交換信息，開出控制電路電源由通信模塊控制，如果開入開出控制CPU硬件故障或者程序跑飛時誤操作了開出控制電路，但是由于開出控制電路電源由通信模塊控制開出控制回路得不到控制電源無法出口，保證不會由于開入開出控制CPU故障造成開關(guān)不正確分合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能接口裝置，其特征為所述智能接口裝置能夠安裝到開關(guān)場，通過通信光纖和變電站間隔層的設(shè)備進(jìn)行通信，從而取消了傳統(tǒng)開關(guān)與間隔層設(shè)備間的控制電纜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能接口裝置，其特征為所述智能接口裝置能夠完成對傳統(tǒng)開關(guān)的控制和狀態(tài)量采集功能，解決傳統(tǒng)開關(guān)的智能化改造。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能接口裝置，其特征為，所述與間隔層裝置的通信協(xié)議和與間隔層裝置通信配置過程符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，具備互操作性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能接口裝置，其特征為，所述配置文件通過通信模塊的通信光纖以太網(wǎng)下載到通信模塊中并保存在通信模塊中掉電不丟失的存儲器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)開關(guān)智能接口裝置，該智能接口裝置可以安裝到開關(guān)場，智能接口裝置與數(shù)字化變電站接收間隔層保護(hù)、測控設(shè)備的使用IEC61850的沒GOOSE服務(wù)通信，完成傳統(tǒng)開關(guān)的控制和開關(guān)狀態(tài)信息的采集。本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，可用于數(shù)字化變電站傳統(tǒng)開關(guān)的智能化改造。
文檔編號H02J13/00GK101741145SQ20101003426
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者史文豪, 姚慶華, 鞏學(xué)海, 張麗, 張靜波, 戰(zhàn)秀河, 晉陽珺, 袁敬中 申請人:華北電網(wǎng)有限公司;華北電網(wǎng)有限公司唐山供電公司;北京國電華北電力工程有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司