專利名稱：一種基于芯片的繼電保護設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于繼電保護領(lǐng)域，具體講涉及一種基于芯片的繼電保護設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有繼電保護設(shè)備體積龐大，一套間隔的保護需要2 3面屏柜布置，占用比較多的空間；功耗高，一般裝置功耗都在幾十 上百瓦，增加了變電站的損耗；穩(wěn)定性一般，裝置內(nèi)部板卡數(shù)量多、芯片型號眾多，維護不便。結(jié)合上述分析，傳統(tǒng)繼電保護設(shè)備不利于就地化布置，需要消耗更多的電纜、能量。而采用基于芯片技術(shù)的繼電保護設(shè)備，建立在超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上，將保護功能、外部I/o功能全部集成于芯片上，最大限度地減小繼電保護設(shè)備體積、功耗，非常適合于智能變電站就地化安裝。另外，采用芯片集成后，減少了板卡、芯片的數(shù)量，降低元器件帶來的故障隱患。同時因為耗能的降低，可以采用光纖供能替代傳統(tǒng)的電纜功能。簡化整個變電站的二次設(shè)計、降低材料、能源消耗。適應(yīng)于結(jié)合新一代智能變電站“系統(tǒng)高度集成，結(jié)構(gòu)布局合理，裝備先進適用，經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保，支撐調(diào)控一體”目標需求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述傳統(tǒng)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于芯片的繼電保護設(shè)備設(shè)計方法，可以有效簡化變電站二次設(shè)計，提高繼電保護設(shè)備的集成度、降低二次設(shè)備隱性故障率，降低變電站建設(shè)材料、能源損耗，降低二次設(shè)備制造成本，適應(yīng)就地化布置，進一步降低變電站整體成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于芯片的繼電保護設(shè)備，所述繼電保護設(shè)備包括保護芯片模塊、通信芯片模塊；保護芯片模塊和通信芯片模塊之間通過內(nèi)部總線相連，采用CAN網(wǎng)絡(luò)通信；將繼電保護固定邏輯模塊、可編程邏輯模塊集成于所述保護芯片模塊，可編程邏輯模塊采用FLAH或SLICE模式，支持編程實現(xiàn)非常規(guī)距離保護、非常規(guī)差動保護可編程邏輯；繼電保護快速濾波、突變量計算以及常用算法，采用集成電路ASIC硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于保護芯片模塊內(nèi)部，其中所述常用算法包括全周傅里葉算法、采樣值差分等算法；所述通信芯片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合并單元、智能終端設(shè)備以及變電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過所述合并單元采集被保護設(shè)備的電壓、電流信號，通過智能終端設(shè)備采集與被保護設(shè)備相關(guān)的開關(guān)位置信號以及輸出相應(yīng)的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集保護動作事件，校核所述繼電保護設(shè)備定值，其中采集的電流、電壓采樣數(shù)據(jù)符合IEC61850-9-2協(xié)議規(guī)定；通信芯片模塊與保護芯片模塊交互解碼后的采樣報文、開關(guān)量變化報文、保護動作報文信息；所述合并單元和智能終端設(shè)備將電壓、電流信號以及開關(guān)位置信號按照IEC61850等協(xié)議傳送給通信芯片模塊，通信芯片模塊負責(zé)數(shù)據(jù)的解碼，并將解碼后數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳送給保護芯片模塊；所述通信芯片模塊接收保護芯片模塊發(fā)送的跳合閘指令，并負責(zé)編碼發(fā)送給智能終端設(shè)備跳合閘回路；所述通信芯片模塊負責(zé)向所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)上送保護動作事件，響應(yīng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)校核保護定值等功能，并負責(zé)相應(yīng)信息流編碼、解碼。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，繼電保護常規(guī)固定邏輯采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于保護芯片。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，繼電保護常用算法采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于保護芯片。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，采樣信息流編碼、解碼采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于通信芯片。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，跳閘信息流編碼、解碼采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于通信芯片。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，繼電保護動作事件流、定值等信息流編碼、解碼采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于通信芯片。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的一種基于芯片的繼電保護設(shè)備，可以提高繼電保護設(shè)備的集成度、降低二次設(shè)備隱性故障率，降低變電站建設(shè)材料、能源損耗，降低二次設(shè)備制造成本，適應(yīng)就地化布置，進一步降低變電站整體成本。


圖1為基于芯片的繼電保護設(shè)備示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細說明。如圖1所示基于芯片的繼電保護設(shè)備示意圖。所述繼電保護設(shè)備包括保護芯片模塊、通信芯片模塊。各模塊之間采用內(nèi)部總線相連。其中保護芯片模塊集成有常用的繼電保護邏輯模塊、并可通過內(nèi)部可編程模塊擴展邏輯功能，常用濾波、算法采用硬件實現(xiàn)。繼電保護常用過流、過壓、距離等保護模塊采用硬件方式集成與保護芯片內(nèi)部，常用的傅氏濾波、突變量計算也采用硬件實現(xiàn)，提升保護響應(yīng)性能。保護芯片模塊大大降低了繼電保護設(shè)備的編程工作量，將成熟的邏輯、算法采用硬件實現(xiàn)，減少了人為編程失誤造成的隱患，繼電保護裝置實現(xiàn)簡單，實現(xiàn)一般的保護功能只需對內(nèi)部各邏輯模塊進行與、或等邏輯組合。同時，保護芯片模塊可編程模塊支持新原理、新算法的軟件實現(xiàn)，具有一定的擴展性。所述通信芯片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合并單元、智能終端設(shè)備以及變電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過所述合并單元采集被保護設(shè)備的電壓、電流信號，通過智能終端設(shè)備采集與被保護設(shè)備相關(guān)的開關(guān)位置信號以及輸出相應(yīng)的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集保護動作事件，校核所述繼電保護設(shè)備定值，其中采集的電流、電壓采樣數(shù)據(jù)符合IEC61850-9-2協(xié)議規(guī)定。通信芯片模塊與保護芯片模塊交互解碼后的采樣報文、開關(guān)量變化報文、保護動作報文信息；所述合并單元和智能終端設(shè)備將電壓、電流信號以及開關(guān)位置信號按照IEC61850等協(xié)議傳送給通信芯片模塊，通信芯片模塊負責(zé)數(shù)據(jù)的解碼，并將解碼后數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳送給保護芯片模塊；所述通信芯片模塊接收保護芯片模塊發(fā)送的跳合閘指令，并負責(zé)編碼發(fā)送給智能終端設(shè)備跳合閘回路；所述通信芯片模塊負責(zé)向所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)上送保護動作事件，響應(yīng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)校核保護定值等功能，并負責(zé)相應(yīng)信息流編碼、解碼。需要聲明的是，本發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于芯片的繼電保護設(shè)備，所述繼電保護設(shè)備包括保護芯片模塊、通信芯片模塊； 保護芯片模塊和通信芯片模塊之間通過內(nèi)部總線相連，采用CAN網(wǎng)絡(luò)通信；將繼電保護固定邏輯模塊、可編程邏輯模塊集成于所述保護芯片模塊，可編程邏輯模塊采用FLAH或SLICE模式，支持編程實現(xiàn)非常規(guī)距離保護、非常規(guī)差動保護可編程邏輯； 繼電保護快速濾波、突變量計算以及常用算法，采用集成電路ASIC硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于保護芯片模塊內(nèi)部，其中所述常用算法包括全周傅里葉算法、采樣值差分等算法; 所述通信芯片模塊的輸入輸出接口 IOB分別外接合并單元、智能終端設(shè)備以及變電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過所述合并單元采集被保護設(shè)備的電壓、電流信號，通過智能終端設(shè)備采集與被保護設(shè)備相關(guān)的開關(guān)位置信號以及輸出相應(yīng)的跳閘/合閘等控制信號，所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集保護動作事件，校核所述繼電保護設(shè)備定值，其中采集的電流、電壓采樣數(shù)據(jù)符合IEC61850-9-2 協(xié)議規(guī)定； 通信芯片模塊與保護芯片模塊交互解碼后的采樣報文、開關(guān)量變化報文、保護動作報文信息；所述合并單元和智能終端設(shè)備將電壓、電流信號以及開關(guān)位置信號按照IEC61850等協(xié)議傳送給通信芯片模塊，通信芯片模塊負責(zé)數(shù)據(jù)的解碼，并將解碼后數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳送給保護芯片模塊；所述通信芯片模塊接收保護芯片模塊發(fā)送的跳合閘指令，并負責(zé)編碼發(fā)送給智能終端設(shè)備跳合閘回路；所述通信芯片模塊負責(zé)向所述變電站監(jiān)控系統(tǒng)上送保護動作事件，響應(yīng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)校核保護定值等功能，并負責(zé)相應(yīng)信息流編碼、解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護設(shè)備，其特征在于繼電保護固定邏輯包括過流保護、過電壓保護、常規(guī)姆歐距離保護、常規(guī)測距式距離保護、常規(guī)比率差動保護等固定邏輯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護設(shè)備，其特征在于信號采集、跳閘信息輸出采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于通信芯片模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護設(shè)備，其特征在于保護動作事件的上傳、定值修改信息處理采用硬接線的固定模式實現(xiàn)，集成于通信芯片模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于芯片的繼電保護設(shè)備，繼電保護設(shè)備由以下模塊組成保護芯片模塊、通信芯片模塊。各模塊之間采用內(nèi)部總線相連。其中保護芯片模塊集成有常用的繼電保護邏輯模塊、并可通過內(nèi)部可編程模塊擴展邏輯功能，常用邏輯、算法采用硬件實現(xiàn)。通信芯片模塊集成有常用的通信規(guī)約處理模塊，并可通過內(nèi)部可編程模塊擴展通信功能，常用編碼、解碼采用硬件實現(xiàn)。支持上送保護動作事件、定值修改等功能。采用基于芯片的繼電保護設(shè)備，降低通用元器件使用的數(shù)量，提高了裝置的可靠性，有利于降低變電站整體建設(shè)、維護成本。
文檔編號H02J13/00GK103066561SQ20121058722
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者周澤昕, 李巖軍, 李明, 王興國, 杜丁香 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司