專利名稱：一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)柔性交流輸電領(lǐng)域，特別是一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
此前可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)通常只針對(duì)避雷器的泄漏電流、導(dǎo)通電流和避雷器動(dòng)作情況啟動(dòng)保護(hù)功能，但在可控串補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障時(shí)，流過避雷器的電流大小變化也是有很大不同的。在電流變化很大時(shí)，檢測(cè)線路電流波形即時(shí)關(guān)斷晶閘管。在電流變化很小的過程中，還應(yīng)特別關(guān)注避雷器能量的變化。能量累積過大也會(huì)導(dǎo)致避雷器爆炸。在發(fā)生重合閘信號(hào)時(shí)，還需要參考避雷器累積的能量，確定是否需要導(dǎo)通晶閘管。以此從系統(tǒng)層面達(dá)到保護(hù)避雷器的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，增強(qiáng)了對(duì)避雷器的保護(hù)能力，在可控串補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)生重合閘信號(hào)、區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障時(shí)，根據(jù)故障情況結(jié)合流過避雷器的電流，選擇相對(duì)應(yīng)的保護(hù)策略。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，包括電源板、與電源板相連的CPU板、與CPU板的輸入端相連的開入量板和模擬量采集板、與CPU板的輸出端相連的開出量板和光纖觸發(fā)板，所述開入量板與可控串補(bǔ)系統(tǒng)中各開關(guān)和斷路器節(jié)點(diǎn)相連用于檢測(cè)系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)；所述模擬量采集板用于測(cè)量線路二次電流和電壓、避雷器電流、電容器電壓和電流；開出量板與開關(guān)操作機(jī)構(gòu)相連，用于控制各開關(guān)和斷路器分與合操作；所述光纖觸發(fā)板與晶閘管閥組上的觸發(fā)板相連接，從而控制晶閘管的導(dǎo)通或阻斷。所述CPU板主要由ARM和FPGA組成；所述ARM處理器連接有RAM儲(chǔ)存器、FLASH存儲(chǔ)器和鐵電存儲(chǔ)器，F(xiàn)PGA連接有同步脈沖捕獲模塊以捕獲電流和電壓波形的上升沿和下降沿；FPGA與光纖觸發(fā)板上的CPLD相連，發(fā)送晶閘管通斷所需的光纖觸發(fā)脈沖信號(hào)；所述(PU板的上端設(shè)置有數(shù)據(jù)通信的一個(gè)光以太網(wǎng)口、一個(gè)電以太網(wǎng)口和一個(gè)調(diào)試用RS485串行口。本實(shí)用新型可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型集模擬量測(cè)量、數(shù)據(jù)計(jì)算與分析、開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、系統(tǒng)邏輯控制和數(shù)據(jù)通信于一體，功能集成度高，結(jié)構(gòu)較以往設(shè)備更簡(jiǎn)化。依靠較為全面的數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)，參照可控串補(bǔ)系統(tǒng)狀態(tài)，使得避雷器保護(hù)功能更完善，可靠性也得到提高。具有一個(gè)光以太網(wǎng)口和一個(gè)電以太網(wǎng)口，可作為變電站數(shù)據(jù)信息通信。一個(gè)RS485串行口作為系統(tǒng)調(diào)試和軟件升級(jí)。裝置所需的模擬量采集板和開入開出量板可以根據(jù)系統(tǒng)需要擴(kuò)充，適用于可控串補(bǔ)系統(tǒng)對(duì)避雷器保護(hù)的需求。

圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)框圖。[0008]圖2是本實(shí)用新型裝置各板卡的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置做詳細(xì)描述:請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本實(shí)用新型可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置包括四部分，第一部分ARM與FPGA構(gòu)成整個(gè)CPU單元，具有數(shù)據(jù)信息通信功能；第二部分模擬量采集，并測(cè)量電流和電壓波形的上升沿和下降沿；第三部分對(duì)開關(guān)和斷路器狀態(tài)檢測(cè)與控制的開入開出量板；第四部分發(fā)送晶閘管通斷控制的光纖觸發(fā)脈沖信號(hào)。本實(shí)用新型的CPU單元主要由ARM處理器與FPGA共同組成，能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)的處理，通信口支持Modbus、TCP/IP等多種通信協(xié)議，其中，所述ARM處理器連接有RAM儲(chǔ)存器、FLASH存儲(chǔ)器和鐵電存儲(chǔ)器，F(xiàn)PGA連接有同步脈沖捕獲模塊。同時(shí)，F(xiàn)PGA與光纖觸發(fā)板上的CPLD相連，發(fā)送晶閘管通斷所需的光纖觸發(fā)脈沖信號(hào)。下面，請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型保護(hù)裝置包括電源板、與電源板相連的CPU板、與CPU板的輸入端相連的開入量板和模擬量采集板、與CPU板的輸出端相連的開出量板和光纖觸發(fā)板。其中，所述電源板為整個(gè)保護(hù)裝置供電，使用AC220V ；所述CPU板的上端包括有一個(gè)光以太網(wǎng)接口和一個(gè)電以太網(wǎng)接口，其中，所述光以太網(wǎng)接口和電以太網(wǎng)接口用于與其它站控設(shè)備信息通信；所述CPU及通信板的下端通過端子接口與485通訊線相連后用于后臺(tái)軟件調(diào)試，可設(shè)置相應(yīng)參數(shù)和發(fā)送開關(guān)分合命令；所述鐵電存儲(chǔ)器可在保護(hù)裝置掉電時(shí)，保存系統(tǒng)重要參數(shù)、數(shù)據(jù)和通信設(shè)置；所述同步脈沖捕獲模塊可捕獲電流和電壓波形的上升沿和下降沿。所述開入量板與可控串補(bǔ)系統(tǒng)中各開關(guān)和斷路器節(jié)點(diǎn)相連用于檢測(cè)系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)；所述模擬量采集板用于測(cè)量線路二次電流和電壓、避雷器電流、電容器電壓和電流，額定測(cè)量電流5A，額定測(cè)量電壓57.3V。所述開出量板與開關(guān)操作機(jī)構(gòu)相連，用于控制各開關(guān)和斷路器分與合操作；所述光纖觸發(fā)板接收CPU板向其上的CPLD發(fā)送的觸發(fā)脈沖信息，經(jīng)由光纖線與晶閘管閥組上的觸發(fā)板相連接，從而控制晶閘管的導(dǎo)通或阻斷。本實(shí)用新型保護(hù)裝置使可控串補(bǔ)系統(tǒng)的避雷器保護(hù)功能得到很大完善，可靠性也得到提高。其集模擬量測(cè)量、數(shù)據(jù)計(jì)算與分析、開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、系統(tǒng)邏輯控制和數(shù)據(jù)通信于一體，結(jié)構(gòu)較以往設(shè)備更簡(jiǎn)化，板卡可擴(kuò)展性強(qiáng)，系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)分布多，也節(jié)省了設(shè)備安裝空間，適應(yīng)柔性交流輸電可控串補(bǔ)系統(tǒng)的需求。以上所述僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，其特征在于:包括電源板、與電源板相連的CPU板、與CPU板的輸入端相連的開入量板和模擬量采集板、與CPU板的輸出端相連的開出量板和光纖觸發(fā)板，所述開入量板與可控串補(bǔ)系統(tǒng)中各開關(guān)和斷路器節(jié)點(diǎn)相連用于檢測(cè)系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)；所述模擬量采集板用于測(cè)量線路二次電流和電壓、避雷器電流、電容器電壓和電流；開出量板與開關(guān)操作機(jī)構(gòu)相連，用于控制各開關(guān)和斷路器分與合操作；所述光纖觸發(fā)板與晶閘管閥組上的觸發(fā)板相連接，從而控制晶閘管的導(dǎo)通或阻斷。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，其特征在于:所述CPU板主要由ARM處理器和FPGA組成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，其特征在于:所述ARM處理器連接有RAM儲(chǔ)存器、FLASH存儲(chǔ)器和鐵電存儲(chǔ)器，F(xiàn)PGA連接有同步脈沖捕獲模塊以捕獲電流和電壓波形的上升沿和下降沿。
4.如權(quán)利要求3所述的一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，其特征在于:所述FPGA與光纖觸發(fā)板上的CPLD相連，發(fā)送晶閘管通斷所需的光纖觸發(fā)脈沖信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，其特征在于:所述CPU板的上端設(shè)置有數(shù)據(jù)通信的一個(gè)光以太網(wǎng)口、 一個(gè)電以太網(wǎng)口和一個(gè)調(diào)試用RS485串行口。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)裝置，包括裝置電源板，電流和電壓模擬量采集板，用于算法控制和通信的CPU板、與CPU板相連控制晶閘管通斷的光纖觸發(fā)板、以及檢測(cè)和控制各開關(guān)與斷路器的開出量板和開入量板。本實(shí)用新型集數(shù)據(jù)測(cè)量、運(yùn)算、通信和邏輯控制于一體，模塊本身體積較小，集成化更高，簡(jiǎn)化整個(gè)控制保護(hù)系統(tǒng)。節(jié)省電纜，接線簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)響應(yīng)快速。光纖觸發(fā)板發(fā)出光脈沖信號(hào)，在避雷器保護(hù)功能啟動(dòng)時(shí)關(guān)斷晶閘管閥組。固態(tài)繼電器開入板和開出板對(duì)開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)時(shí)間短，執(zhí)行開關(guān)命令快，對(duì)避雷器能量保護(hù)的啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)定值計(jì)算更精確，確保了對(duì)可控串補(bǔ)避雷器保護(hù)功能的可靠性。
文檔編號(hào)H02H7/26GK203086119SQ20122068949
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者王 琦, 白云飛, 張杭 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司