專利名稱：具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)中的一種無功調節(jié)裝置，特別是一種變電站內使用的帶保護功能的無功控制綜合保護裝置。
背景技術：
電壓無功控制裝置(VQC裝置)在電力系統(tǒng)內應用廣泛，尤其在變電站內，VQC裝置的運用可以大大的提高電網運行的經濟效益。隨著大量新的調節(jié)算法如17區(qū)調節(jié)算法的運用，VQC裝置的采樣計算要求越來越高，傳統(tǒng)的裝置CPU計算量有限，因此只具有本地投切電容器和調節(jié)主變分接頭的功能，控制方式固定，用以實現自動化控制的通訊能力較弱， 并且不能實現電容器本身的保護測控功能，需要額外配置保護裝置，投資成本高。
發(fā)明內容發(fā)明目的本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有繼電保護功能的電壓無功控制綜合保護裝置，其可以克服現有技術中處理能力不足的缺陷。本實用新型是通過以下技術方案解決上述技術問題的一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，它包括交流采樣模塊采集外部的電壓和電流信號，并轉換成小電壓信號；交流采樣模塊與子CPU模塊相連；子CPU模塊對交流采樣模塊傳遞過來的交流信號進行調理；子CPU模塊通過內部CAN總線與主CPU 模塊相連；主CPU模塊負責所有的數據處理、邏輯判別、開關量采集、開出控制、鍵盤掃描、 人機界面菜單處理以及對站內后臺和遠方VQC后臺的通訊處理；人機接口匪I模塊包括鍵盤和液晶顯示器，用于人機界面操作的輸入信號；人機接口 MMI模塊與主CPU模塊相連； 開關量輸入模塊實現主變以及調壓電容器檔位采集，開關位置信號采集以及非電量信號的采集；開關量輸入模塊與主CPU模塊相連；繼電器輸出回路完成開關的跳閘、合閘操作； 繼電器輸出回路與主CPU模塊相連；以太網通訊回路、一號RS485通訊回路、二號S485通訊回路均與主CPU模塊相連。其中，所述的交流采樣模塊包括十四個電流互感器、兩個電壓互感器；主CPU 模塊采用Freescale公司的coldf ire MCF5235 ；子CPU模塊采用Microchip公司的 dsPIC33FJ128MC710Ao本實用新型設計了一種基于單片機(MCU)加多個數字信號處理器(DSP)的多CPU 電壓無功控制綜合保護裝置，利用DSP強大的數據處理能力和MCU優(yōu)秀的邏輯功能實現VQC 控制和對電容器的保護功能并提供完善的通訊借口。本實用新型采用了可以靈活配置的多CPU系統(tǒng)，眾多的交流采樣交給各個子CPU 模塊來完成，主CPU只負責對通過內部通訊得到的數據進行邏輯處理，因此數據處理能力得到了很大的提高。有了子CPU的協同計算，主CPU可以采用很高通訊速率的以太網方式和控制后臺進行通訊，提高了自動化水平。同時，子CPU模塊可以根據實際需要靈活配置， 有利于投資成本的控制。
附圖為本實用新型電路原理示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型包括以下模塊回路交流采樣模塊1，交流采樣模塊1與子 CPU模塊2相連，子CPU模塊2通過內部CAN總線3與主CPU模塊4相連；人機接口匪I模塊5、開關量輸入模塊6、繼電器輸出回路7、以太網通訊回路8、一號RS485通訊回路9、二號 S485通訊回路10均與主CPU模塊4相連。交流采樣模塊1可以有若干個，每個采樣模塊可以獨立采樣16個交流通道，裝置最多可以支持48路交流通道的采樣，實際使用可以根據需求靈活配置交流采樣模塊1和相應的子CPU模塊2。實施例中所示的三個交流采樣模塊1的回路完全相同，各自包括十四個TA電流互感器、兩個TV電壓互感器。十四組外部電流信號通過內部的電流互感器轉換為小電壓信號；兩組外部的電壓信號通過內部的電壓互感器轉換為小電壓信號，轉換后的小電壓信號進入到子CPU模塊2的A/D轉換部件，各交流采樣模塊1分別與各子CPU模塊 2的A/D轉換部件相連。子CPU模塊2采用Microchip公司的dsPIC33FJ2566P710，片內包括A/D轉換部件。外部交流信號經過交流采樣模塊1的信號調理后分別進入到對應的子CPU模塊2，子 CPU模塊2通過A/D轉換部件采集電流、電壓信號后通過內部CAN總線3將采集的交流量送到主CPU模塊4。多個子CPU模塊2通過內部CAN總線3和主CPU模塊4 一起組成多CPU 系統(tǒng)。主CPU模塊4采用Freescale公司的coldfire MCF5235，該CPU自帶以太網控制器、2路SCI通訊接口、2路CAN接口、32路增強型TPU通道。主CPU模塊4負責所有的數據處理、邏輯判別、開關量采集、開出控制、鍵盤掃描、人機界面菜單處理以及對站內后臺和遠方VQC(電壓無功綜合控制)后臺的通訊處理。人機接口 MMI模塊5包括鍵盤和液晶顯示器，用于人機界面操作的輸入信號；鍵盤輸入回路包括9個按鍵輸入，液晶顯示回路，實現裝置狀態(tài)的顯示、參數和定值的設置等功能；人機接口匪I模塊5通過IO 口與主CPU模塊4相連。開關量輸入模塊6包括七十八個采用光耦進行光電隔離的數字量采集模塊，實現主變以及調壓電容器檔位采集，開關位置信號采集以及非電量信號的采集。開關量輸入模塊6通過數據總線與主CPU模塊4相連。繼電器輸出回路7包括16組由主CPU的I/O管腳直接輸出的開出控制信號以及其控制的繼電器模塊；完成開關的跳閘、合閘操作；繼電器輸出回路7還包括10路信號輸出接口，提供十對告警或者動作信號輸出空節(jié)點。繼電器輸出回路7通過主CPU模塊4的 TPU接口與主CPU模塊4相連。以太網通訊回路8包括一路10M/100M自適應的以太網通訊，由主CPU內置的以太網控制器和外圍的以太網物理接口收發(fā)器以及以太網變壓器。以太網通訊回路與VQC后臺通訊，接收VQC后臺的控制命令，以太網的高速通訊可以實現遠方高效的無功電壓調節(jié)。一號RS485通訊回路9和二號RS485通訊回路10各包括一路經過光電隔離的RS485通訊回路。一號RS485通訊回路9與變電站內后臺進行通訊，可將裝置運行狀態(tài)信息上送保護后臺，并接收后臺命令，實現遙控功能；二號RS485通訊回路10可與外部計算機連接，以實現PC機的在線調試。RS485通訊回路通過SCI接口與主CPU模塊4相連。外部交流信號經過交流采樣模塊1的信號調理后分別進入到對應的子CPU模塊 2，子CPU模塊2通過A/D轉換部件采集電流、電壓信號后通過內部CAN通信將采集的交流量送到主CPU模塊4。同時，主CPU模塊4通過光電隔離與開關量輸入模塊6連接，主CPU 通過該回路采集數字量。主CPU模塊4對從子CPU模塊2接收來的交流采樣數據以及開關量輸入模塊6的數字量進行分析處理完成VQC邏輯判別和電容器的保護邏輯判別。同時主 CPU模塊4根據判別結果，驅動繼電器輸出回路7，完成控制電容器開關投切和主變檔位調節(jié)，同時輸出動作或者告警信號，實現VQC功能和電容器保護功能。主CPU模塊4通過以太網通訊回路8與VQC控制后臺通訊，接收遠方的控制指令，上送執(zhí)行結果。主CPU模塊4還通過一號RS485通訊回路9與變電站內當地后臺相連接，實時將子CPU模塊4傳過來的采樣數據和開關量輸入模塊6采集的數字量上送當地后臺。主CPU模塊4通過二號RS485通訊回路10接收PC機端的調試指令，實現在線調試。主CPU模塊4還與人機接口匪I模塊 5連接，通過該模塊，主CPU模塊4可以完成處理鍵盤輸入，液晶顯示，信息在液晶輸出等功能，實現裝置與操作人員的人機對話。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，其特征在于，它包括交流采樣模塊采集外部的電壓和電流信號，并轉換成小電壓信號；交流采樣模塊與子CPU模塊相連；子CPU模塊對交流采樣模塊傳遞過來的交流信號進行調理；子CPU模塊通過內部CAN 總線與主CPU模塊相連；主CPU模塊負責所有的數據處理、邏輯判別、開關量采集、開出控制、鍵盤掃描、人機界面菜單處理以及對站內后臺和遠方VQC后臺的通訊處理；人機接口 MMI模塊包括鍵盤和液晶顯示器，用于人機界面操作的輸入信號；人機接口匪I模塊與主CPU模塊相連；開關量輸入模塊實現主變以及調壓電容器檔位采集，開關位置信號采集以及非電量信號的采集；開關量輸入模塊與主CPU模塊相連；繼電器輸出回路完成開關的跳閘、合閘操作；繼電器輸出回路與主CPU模塊相連； 以太網通訊回路、一號RS485通訊回路、二號S485通訊回路均與主CPU模塊相連。
2.根據權利要求1所述的一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，其特征在于所述的交流采樣模塊包括十四個電流互感器、兩個電壓互感器。
3.根據權利要求1所述的一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，其特征在于主 CPU 模塊采用 Freescale 公司的 coldfire MCF52!35。
4.根據權利要求1所述的一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，其特征在于子 CPU 模塊采用 Microchip 公司的 dsPIC33FJU8MC710A。
專利摘要本實用新型公開了一種具有繼電保護功能的無功控制綜合保護裝置，它包括交流采樣模塊，交流采樣模塊與子CPU模塊相連；子CPU模塊通過內部CAN總線與主CPU模塊相連；人機接口MMI模塊、開關量輸入模塊、繼電器輸出回路、以太網通訊回路、一號RS485通訊回路、二號S485通訊回路均與主CPU模塊相連。本實用新型采用了可以靈活配置的多CPU系統(tǒng)，眾多的交流采樣交給各個子CPU模塊來完成，主CPU只負責對通過內部通訊得到的數據進行邏輯處理，因此數據處理能力得到了很大的提高。有了子CPU的協同計算，主CPU可以采用很高通訊速率的以太網方式和控制后臺進行通訊，提高了自動化水平。同時，子CPU模塊可以根據實際需要靈活配置，有利于投資成本的控制。
文檔編號H02J3/18GK201956751SQ20102069390
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者楊曉渝, 高明 申請人:南京安能電氣控制設備有限公司