一種高集成度智能變電站二次裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種高集成度智能變電站二次裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為適應(yīng)信息數(shù)字化和通信網(wǎng)絡(luò)化的基本要求，智能變電站二次系統(tǒng)發(fā)生了根本性的改變。智能變電站中，一次側(cè)電壓、電流信號的采集由互感器和合并單元完成；斷路器、刀閘位置的采集以及跳合閘命令的執(zhí)行均由智能終端實(shí)現(xiàn)；所有數(shù)字化信號都經(jīng)過過程層網(wǎng)絡(luò)在全站范圍內(nèi)共享。智能變電站的二次系統(tǒng)，除了原有面向間隔的繼電保護(hù)裝置和測控裝置外，將不可避免的增加合并單元、智能終端等新的二次裝置。如果上述每個(gè)功能都由單獨(dú)的二次裝置實(shí)現(xiàn)，必將導(dǎo)致單間隔內(nèi)二次設(shè)備過多，并由此帶來設(shè)備資金投入大、安裝空間緊張以及裝置間線纜連接復(fù)雜、施工維護(hù)工作量大等一系列弊端。因此，提高設(shè)備集成度，減少單間隔內(nèi)的裝置數(shù)量是智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。特別是對于較低電壓等級的智能變電站，或者智能變電站內(nèi)較低電壓等級間隔而言，提高裝置集成度更具緊迫性和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實(shí)用新型借鑒電子技術(shù)、通信技術(shù)中關(guān)于數(shù)據(jù)采集、測量控制等通用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種多功能、一體化的智能變電站二次裝置，可以實(shí)現(xiàn)合并單元、智能終端、測量控制和繼電保護(hù)等全部二次設(shè)備功能，可極大地簡化智能變電站二次系統(tǒng)的配置、安裝和調(diào)試，進(jìn)一步提高二次裝置的集成度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種高集成度智能變電站二次裝置，包括一機(jī)箱，該機(jī)箱內(nèi)同時(shí)設(shè)有交流模擬量采集板、常規(guī)開關(guān)量輸入/輸出板、過程層數(shù)據(jù)處理板、中央處理器板、GPS時(shí)鐘同步板、液晶顯示及人機(jī)交互板、電源板以及輔助上述各板之間進(jìn)行連接的聯(lián)接母板，交流模擬量采集板的輸入端與變電站電磁式互感器的輸出端連接，其輸出端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后又通過聯(lián)接母板分別連接至過程層數(shù)據(jù)處理板和中央處理器板；常規(guī)開關(guān)量輸入/輸出板接入外部常規(guī)開關(guān)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過聯(lián)接母板發(fā)送到過程層數(shù)據(jù)處理板和中央處理器板，同時(shí)接收兩者發(fā)來的控制命令驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作；過程層數(shù)據(jù)處理板設(shè)有多路光纖以太網(wǎng)接口，分為SV接收接口、SV發(fā)送接口和GOOSE接口 ；GPS時(shí)鐘同步板包括GPS秒脈沖信號的接收和整形電路，并通過聯(lián)接母板上的對時(shí)信號線與中央處理器板、過程層數(shù)據(jù)處理板和交流模擬量采集板連接；液晶顯示及人機(jī)交互板由液晶顯示電路、按鍵電路和通信接口電路組成；電源板通過聯(lián)接母板上的電源線連接到上述除電源板外的其他各板。
[0006]電網(wǎng)一次系統(tǒng)中的電磁式電壓、電流互感器只能將高電壓、大電流變換為100V/5A的二次輸出信號，這對于電子設(shè)備直接處理仍存在困難，因此裝置的交流模擬量采集電路完成電壓、電流的再次變換、隔離及整形工作，使之與A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入電平相適應(yīng)。A/D轉(zhuǎn)換芯片受定時(shí)器控制，以固定采樣頻率啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字量通過聯(lián)接母板上的數(shù)據(jù)總線，一路連接到過程層數(shù)據(jù)處理板，用于合并單元SV發(fā)送口的發(fā)送；另一路連接到中央處理器板，用于測量控制、繼電保護(hù)功能的計(jì)算。
[0007]上述裝置中，所述的常規(guī)開關(guān)量輸入/輸出板采用光耦器件完成數(shù)字化輸入和輸出。常規(guī)開關(guān)量輸入/輸出板的輸入部分負(fù)責(zé)斷路器、刀閘位置及各種告警狀態(tài)的采集，通過光耦器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并將數(shù)字化之后的信號通過聯(lián)接母板上的數(shù)據(jù)總線，一路發(fā)送給過程層數(shù)據(jù)處理板，用于智能終端功能的GOOSE信息發(fā)送；另一路發(fā)送給中央處理器板，用于輔助完成測量和繼電保護(hù)功能。常規(guī)開關(guān)量輸入/輸出板的輸出部分通過聯(lián)接母板上的數(shù)據(jù)總線，接收來自過程層數(shù)據(jù)處理板或中央處理器板發(fā)出的控制命令，然后驅(qū)動(dòng)本板卡上的繼電器接通或斷開，最終完成智能終端的控制功能。
[0008]過程層數(shù)據(jù)處理板提供的SV接收接口接收過程層網(wǎng)絡(luò)上的SV數(shù)據(jù)幀，并將其與交流模擬量采集板通過聯(lián)接母板上的數(shù)據(jù)總線發(fā)來的數(shù)字量進(jìn)行數(shù)據(jù)合并，最后再通過過程層數(shù)據(jù)處理板上的SV發(fā)送接口發(fā)送到過程層網(wǎng)絡(luò)上，供其他智能裝置接收使用；sv數(shù)據(jù)的發(fā)送頻率可選為1.2kHz,2.4kHz或4kHz。過程層數(shù)據(jù)處理板提供的GOOSE接口用于從過程層網(wǎng)絡(luò)上獲取其他智能裝置的狀態(tài)量信息，或者將本裝置采集到的常規(guī)開關(guān)量輸入狀態(tài)以GOOSE數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送到過程層網(wǎng)絡(luò)上。
[0009]上述裝置中，所述的中央處理器板采用CPU、DSP雙芯片作為主處理器。同時(shí)提供包括SDRAM/FLASH/NVRAM等存儲器件、供電電路、看門狗電路、時(shí)鐘電路、總線驅(qū)動(dòng)電路等外圍輔助電路。中央處理器板通過聯(lián)接母板上的數(shù)據(jù)總線與其他板卡交換數(shù)據(jù)。裝置的測控、繼電保護(hù)功能及同步相量測量功能分別由CPU和DSP芯片中的軟件實(shí)現(xiàn)，具備這些功能的CPU和DSP芯片是成熟產(chǎn)品，本實(shí)用新型直接利用它來實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能。
[0010]優(yōu)選的，所述的GPS時(shí)鐘同步板采用溫度補(bǔ)償?shù)母呔染д裥酒?。?dāng)GPS對時(shí)信號消失后在較長時(shí)間內(nèi)仍能保持較高的時(shí)鐘同步精度。
[0011]優(yōu)選的，所述的液晶顯示及人機(jī)交互板采用點(diǎn)陣液晶顯示器及其控制電路。采用點(diǎn)陣液晶顯示器及其控制電路實(shí)現(xiàn)中英文信息顯示，用于反映裝置的實(shí)時(shí)狀態(tài)、事項(xiàng)記錄和告警信息。用戶操作的設(shè)定信息則通過按鍵電路接收，然后經(jīng)通信接口、聯(lián)接母板傳送到中央處理器板。
[0012]液晶顯示及人機(jī)交互板的通信接口電路采用RS485通信方式。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1、將原本分散的合并單元、智能終端、綜合測控、繼電保護(hù)及同步相量測量等多種功能電路集成于一個(gè)裝置中完成，減少工程實(shí)施中的二次設(shè)備數(shù)量，有效縮減建設(shè)成本，同時(shí)還可以提高整個(gè)二次系統(tǒng)的可靠性，減輕維護(hù)工作強(qiáng)度。
[0015]2、裝置可實(shí)現(xiàn)常規(guī)模擬量接入與IEC61850-9-2數(shù)字量混合接入情況下的同步數(shù)據(jù)采集，并可將同步后數(shù)據(jù)以數(shù)字量的形式發(fā)送到過程層網(wǎng)絡(luò)，解決了智能變電站的中、低壓饋線間隔采樣值不易實(shí)現(xiàn)全站共享的問題。
[0016]3、合并單元功能的SV數(shù)據(jù)采樣率及發(fā)送頻率可配置為1.2kHz,2.4kHz或4kHz，以適應(yīng)不同需求，突破了合并單元SV數(shù)據(jù)單一發(fā)送頻率的限制。
[0017]4、裝置可以接收GPS對時(shí)信號，實(shí)現(xiàn)高精度的同步相量測量功能，可以為變