一種智能選相控制器設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能選相控制器設(shè)備，屬于智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能變電站的發(fā)展，IEC 61850技術(shù)逐漸成熟，傳統(tǒng)的選相控制器已不能滿足現(xiàn)階段發(fā)展需要。在傳統(tǒng)變電站中，開出模件采用繼電器出口，離散型大，時(shí)間難以確定，不能滿足快速出口。現(xiàn)有技術(shù)采用以下方法實(shí)現(xiàn)斷路器在過零點(diǎn)處跳閘、合閘:保護(hù)設(shè)備是采集電壓/電流模擬交流量，計(jì)算出電壓/電流的過零點(diǎn)時(shí)刻，觸發(fā)IGBT動(dòng)作，控制斷路器的跳閘、合閘，該方法斷路器在分、合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，減小了電氣設(shè)備的使用壽命。
[0003]相關(guān)技術(shù)術(shù)語的名詞解釋如下:
[0004]合并單元:主要功能是同步采集一次設(shè)備的電流或電壓模擬信號(hào)，經(jīng)A/D數(shù)據(jù)處理后通過IEC 61850-9-2LE協(xié)議以每周波80個(gè)點(diǎn)的采樣率發(fā)送SVSsample Value)報(bào)文給間隔層裝置。
[0005]智能終端:主要功能是采集開關(guān)輸入量、開關(guān)輸出量信息，通過GOOSE(GenericObject Oriented Substat1n Event)報(bào)文上傳給間隔層裝置，并接收GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)跳閘等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種智能選相控制器設(shè)備，減少了斷路器在分、合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，提高了電氣設(shè)備的利用率。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明的一種智能選相控制器設(shè)備，包括可編程邏輯器件、IGBT模件、合并單元CPU模件、與合并單元CPU模件相連接的電壓/電流互感器及用于收發(fā)SV信號(hào)的第一收發(fā)器、智能終端CPU模件和與智能終端CPU模件相連接的開入/開出模件及用于收發(fā)GOOSE信號(hào)的第二收發(fā)器；所述合并單元CPU模件及IGBT模件與可編程邏輯器件相連接；合并單元CPU模件采集電壓/電流互感器的電壓/電流模擬量，收發(fā)SV信號(hào)與間隔層設(shè)備通信；所述智能終端CPU模件采集開關(guān)輸入量、開關(guān)輸出量信息，收發(fā)GOOSE信號(hào)與間隔層設(shè)備通信，并通過內(nèi)部總線將G00SE信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給合并單元CPU模件；通過可編程邏輯器件運(yùn)算處理(該運(yùn)算處理方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述)，預(yù)測出電壓/電流過零點(diǎn)時(shí)間，控制IGBT模件動(dòng)作，控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)跳合閘。
[0009]每路IGBT與可編程邏輯器件之間采用差分線控制。
[0010]每路IGBT采用獨(dú)立的+12V/-12V電源模塊供電。
[0011 ] 上述IGBT模件采用6路IGBT出口。
[0012]上述可編程邏輯器件具體采用的是FPGA或CPLD。
[0013]本發(fā)明采用IGBT模件控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)三相跳閘、三相合閘，減少了斷路器在分、合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，提高了電氣設(shè)備的利用率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種智能選相控制器設(shè)備原理框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的FPGA控制IGBT的原理框圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的一種智能選相控制器背板圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0018]在智能變電站自動(dòng)設(shè)備中，斷路器在分、合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，減小了電氣設(shè)備的使用壽命。為了提高電氣設(shè)備的利用率，本發(fā)明的一種智能選相控制器設(shè)備，結(jié)合過程層設(shè)備應(yīng)用技術(shù)，整合合并單元、智能終端、選相控制器功能，基于現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)應(yīng)用技術(shù)，采集電壓/電流模擬量，預(yù)測出電壓/電流過零點(diǎn)時(shí)間，直接控制絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated GateBipolar Transistor)動(dòng)作，控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)三相跳閘、三相合閘，減少斷路器在分、合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，提高電氣設(shè)備的利用率。
[0019]在智能變電中，基于過程層合并單元、智能終端設(shè)備，采集電壓/電流模擬交流量，計(jì)算出電壓/電流的過零點(diǎn)時(shí)刻，觸發(fā)IGBT動(dòng)作，控制斷路器的分閘、合閘。既能與保護(hù)/測控設(shè)備通信，收發(fā)SV信號(hào)、GOOSE信號(hào)，亦能實(shí)現(xiàn)斷路器的快速出口，是實(shí)現(xiàn)“一次設(shè)備就地化”的一個(gè)發(fā)展方向。
[0020]在智能變電站自動(dòng)化設(shè)備中，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，各種設(shè)備都能以此協(xié)議通信。智能選相控制器直接判斷預(yù)測斷路器的電壓/電流過零點(diǎn)時(shí)間，并直接出口，減少控制回路的時(shí)間。
[0021]參見圖1，本發(fā)明的智能選相控制器設(shè)備，結(jié)合過程層設(shè)備應(yīng)用技術(shù)，整合合并單元、智能終端、選相控制器功能，包括電壓/電流互感器、1-CPU模件(智能終端CPU) ,M-CPU模件(合并單元CPU)、IGBT模件、OPT模件、開入/開出模件、TRIP模件、電源模件組成。
[0022]模件的布局順序，以及工作方式:合并單元M-CPU模件采集AC模件的交流量，收發(fā)SV信號(hào)，智能終端ι-CPU模件將接收到的GOOSE控制命令，通過內(nèi)部總線將轉(zhuǎn)發(fā)給M-CPU，經(jīng)可編程邏輯器件(FPGA，CPLD)運(yùn)算處理，控制IGBT動(dòng)作，使斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)跳閘、合閘。
[0023]本發(fā)明的工作原理是:合并單元M-CPU模件采集電壓/電流互感器的電壓/電流交流量，收發(fā)SV信號(hào)，與間隔層設(shè)備通信。智能終端1-CPU模件采集開入量、開出量，收發(fā)GOOSE信號(hào)與間隔層設(shè)備通信。合并單元M-CPU模件通過CPU與可編程邏輯器件運(yùn)算處理，控制IGBT動(dòng)作，控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)跳閘、合閘。
[0024]本發(fā)明智能選相控制器中合并單元CPU模件預(yù)測下一個(gè)電壓/電流的過零點(diǎn)時(shí)刻h，接收到GOOSE跳閘命令后，根據(jù)式⑴計(jì)算IGBT的動(dòng)作時(shí)間tm。
[0025]ton= 10-td (I)
[0026]式中，td為控制回路延時(shí)時(shí)間。
[0027]智能選相控制器可分別控制每路IGBT動(dòng)作，IGBT回路分閘動(dòng)作時(shí)間在Ims以內(nèi)，合閘動(dòng)作時(shí)間在2ms以內(nèi)。
[0028]參見圖2，在可編程邏輯器件控制IGBT回路中，可編程邏輯器件與IGBT之間采用差分線控制，且每路IGBT采用獨(dú)立的+12V/-12V電源模塊供電，實(shí)現(xiàn)6路IGBT出口。以提高設(shè)備的抗干擾冗余能力。
[0029]參見圖3，智能選相控制器設(shè)備根據(jù)各種功能的需要，采用19英寸4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，背板式模件模塊化，主要分為:AC模件(IX)、1-CPU模件(2X)、M-CPU模件(3X) IGBT模件(4X)、OPT 模件(5X)、DO 模件(6X ?8X)、DI 模件(9X ?11X)、TRIP 模件(12X ?14X)、電源模件(15X)，用于提高裝置的抗干擾能力。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能選相控制器設(shè)備，其特征在于，包括可編程邏輯器件、IGBT模件、合并單元CPU模件、與合并單元CPU模件相連接的電壓/電流互感器及用于收發(fā)SV信號(hào)的第一收發(fā)器、智能終端CPU模件和與智能終端CPU模件相連接的開入/開出模件及用于收發(fā)GOOSE信號(hào)的第二收發(fā)器；所述合并單元CPU模件及IGBT模件與可編程邏輯器件相連接； 所述合并單元CPU模件采集電壓/電流互感器的電壓/電流模擬量，收發(fā)SV信號(hào)與間隔層設(shè)備通信；所述智能終端CPU模件采集開關(guān)輸入量、開關(guān)輸出量信息，收發(fā)GOOSE信號(hào)與間隔層設(shè)備通信，并通過內(nèi)部總線將GOOSE信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給合并單元CPU模件；通過所述可編程邏輯器件運(yùn)算處理，預(yù)測出電壓/電流過零點(diǎn)時(shí)間，控制IGBT模件動(dòng)作，控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)跳合閘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能選相控制器設(shè)備，其特征在于，每路IGBT與可編程邏輯器件之間采用差分線控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能選相控制器設(shè)備，其特征在于， 每路IGBT采用獨(dú)立的+12V/-12V電源模塊供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能選相控制器設(shè)備，其特征在于， 所述IGBT模件采用6路IGBT出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)所述的智能選相控制器設(shè)備，其特征在于， 所述可編程邏輯器件具體采用的是FPGA或CPLD。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能選相控制器設(shè)備，包括可編程邏輯器件、IGBT模件、合并單元CPU模件、電壓/電流互感器及第一收發(fā)器、智能終端CPU模件和開入/開出模件及第二收發(fā)器；合并單元CPU模件及IGBT模件與可編程邏輯器件相連接；合并單元CPU模件采集電壓/電流互感器的電壓/電流模擬量；智能終端CPU模件采集開關(guān)輸入/輸出量信息，收發(fā)GOOSE與間隔層設(shè)備通信；合并單元CPU模件通過CPU與可編程邏輯器件運(yùn)算處理，預(yù)測出電壓/電流過零點(diǎn)時(shí)間，控制IGBT模件動(dòng)作。本發(fā)明采用IGBT控制斷路器在電壓/電流過零點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)跳合閘，減少了斷路器在分合閘過程中所產(chǎn)生的涌流沖擊或暫態(tài)過電壓，提高了電氣設(shè)備利用率。
【IPC分類】H01H33-59
【公開號(hào)】CN104715959
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510128671
【發(fā)明人】徐麗青, 陳新之, 李帥, 葉品勇, 吳焱, 余華武
【申請(qǐng)人】南京國電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日