CN101447697A - 一种集中式数字化变电站微机测控保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中式数字化变电站微机测控保护装置，该装置包括网络接口、热拔插冗余电源、***控制单元模块、光纤传输模块、智能散热***、就地显示操作模块及人机接口处理器。该装置采用多CPU模块化设计，保护功能可根据需求灵活配置，每个板卡出现问题不会引起***故障，人机接口使用触摸液晶屏，可配鼠标、键盘和显示器，使用灵活，操作方便；该装置遵循IEC61850标准，任何符合IEC61850的配置工具都可识别，***整个生命周期内所作的扩充也以SCL描述、记录，从而可支持长期大***维护；支持XML，便于信息在不同***、不同平台间的交换、共享。

Description

一种集中式数字化变电站微机测控保护装置

技术领域

本发明属于电力***自动化领域，具体涉及一种集中式数字化变电站微机测控保护装置。

背景技术

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，很大程度上提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可靠性。然而，传统变电站自动化***仍然存在下列问题：

1、互操作问题：由于不同厂家变电站自动化***采用的通信技术和协议各不相同，造成产品之间缺乏互操作性，导致集成和维护成本的增加，也降低了***的可靠性。

2、电磁式互感器的问题：传统互感器存在铁芯饱和、暂态特性差和体积庞大等缺点，难以满足现代自动化技术的需求。

3、常规一次设备的问题：目前多数变电站都没有装设状态监视设备，由于缺乏一次设备状态监视信息，通常只能采用计划检修，而不能实现状态检修。同时，传统断路器设备也不能实现按波形控制合闸角和在线监测的功能。

4、线缆投资、运行维护费用较高。

数字化变电站成功地解决了上述传统变电站存在的问题，是电力***发展的必然趋势，是通讯技术、信息技术和计算机技术发展的必然结果。IEC61850标准以及数字化技术在变电站内的全面推广应用将是解决这些难题的关键所在。目前，国际电工委员会TC57工作组已经制定了《变电站通信网络和***》系列标准——IEC61850，为变电站自动化***提供了统一平台和标准框架。

随着数字互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时***中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化***即将得到广泛的应用。通过数字化变电站技术的研究和实施，提高变电站自动化***以及整个电网的技术水平和安全稳定运行水平。

发明内容

本发明的集中式数字化变电站微机测控保护装置，由若干个结构相同的***控制单元组成，本发明的测控保护装置采用双机、双网冗余配置，提高整个***的可靠性。

在本发明的测控保护装置中，***控制单元的功能模块均采用接收数字信号的符合IEC61850标准的微机设备，以突出数字化变电站的特点，并便于将来升级替换，节约费用。

在本发明中，将主变、线路及直流等***的一体化监控、计量、保护功能由集中式的测控保护装置实现，该***可以通过网络获得以往传统保护不可能获得的全站的信息，因此可以实现传统保护不能实现的功能。

站内其它智能设备，如直流***、UPS、电度表，若可提供符合IEC61850的协议与接口，则直接连入***控制单元；否则，通过虚拟服务器完成转换接入***控制单元。

软件结构完全遵照IEC61850标准的逻辑节点设计，采用面向对象的动态建模技术，内置相关逻辑节点，支持功能自由分布，满足IEC61850标准的全部通信要求。

因此，本发明提出了一种集中式数字化变电站测控保护装置，通过网络获得全站的电气量数据，并通过网络控制相关电气设备来实现对相关电气设备的保护和测控，该装置包括：

网络接口，用于连接各个设备；

热拔插冗余电源，为整个测控保护装置提供电源；

多个***控制单元模块，具有嵌入式处理器、串口扩展装置、网络引出装置，用于测控和保护多个相关电气设备；

至少一个光纤传输模块，用于传输整个测控保护装置的各个部件之间的数据；

至少一个智能散热***，用于对整个测控保护装置的各个部件进行散热；

就地显示操作模块，用于远程显示多个相关电气设备的状态，并对其进行控制和操作；

人机接口处理器，用于将用户的操作命令转换为多个相关电气设备的控制动作。

本发明的测控保护装置，其特征还在于所述多个***控制单元模块中的一个实现对一个相关电气设备的测控保护功能，并且所述多个***控制单元模块在数量和功能上可根据用户需求进行自由配置，

本发明的测控保护装置，其特征还在于所述多个***控制单元模块采用后插式插件设计，各个板件可带电热插拔，并具有插件的自动识别和错误告警功能。

本发明的测控保护装置，其特征还在于所述多个***控制单元模块采用嵌入式Intel处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双100M以太网接口，具有浮点协处理器。

附图说明

图1是依据本发明的集中式数字化变电站微机测控保护装置结构框图。

具体实施方式

在原有变电站自动化***中，通常使用各种功能的装置或单元完成保护、测控等功能。考虑到数字化变电站中对于功能的划分和组屏方式均提出新要求，本发明在原有变电站自动化***设计的基础上，对装置或单元的概念进行改进，设计了实现数字化变电站自动化功能整合的测控保护装置。

本发明的测控保护装置由网络接口、双电源、***控制单元模块及就地显示模块几个部分组成。原则上，每个***控制单元实现一个原有概念上的装置或单元实现的功能。***控制单元在数量和功能上都可根据需求自由配置，从而满足用户对变电站功能进行自由组态的要求。***控制单元基于微机技术，实现保护、测量、控制、通讯等功能；通过站级总线和过程总线与站级、过程层设备交换信息。模块在软硬件整体设计上充分考虑了可靠性、开放性要求。采用后插式插件设计，保证***的灵活配置。板件可带电热插拔，并实现插件的自识别和错误告警。

***控制单元采用嵌入式Intel处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双100M以太网接口，具有高速处理、稳定可靠、资源丰富和便于扩展的特点。CPU采用嵌入式低功耗高速处理器芯片，处理速度达到800MIPS，拥有浮点协处理器，解决了浮点运算耗费大量CPU资源的问题，与此同时功耗却只有4.5瓦。

软件结构完全遵照IEC61850标准的逻辑节点设计，采用面向对象的动态建模技术，内置相关逻辑节点，支持功能自由分布，满足IEC61850标准的全部通信要求。

每台设备提供10M/100M双以太网接口；提供RS232、RS485/422接口用于调试、维护。

具有当地液晶显示、操作功能。

配有统一的符合IEC61850标准的工程化***集成工具，解析、生成SCL配置文件，支持离线、在线配置。

设备能够根据工具生成的IED配置文件提供的配置信息静态建立通信模型。

充分支持SCSM协议栈：TCP/IP，UDP，IEEE802.3等；采用自主开发的MMS协议栈。

可以实现保护、监控、录波、计量等技术的一体化和基于全站***的统一配置，对于提高保护和自动化水平，发挥数字化变电站优势具有十分重要的意义。继电保护是变电站自动化技术中最为重要的环节，实现保护功能的集中化也是本发明的测控保护装置集中化技术的核心。

本发明的测控保护装置基于全站信息，以变电站作为完整的保护对象，统一考虑全站的保护功能，实现了集中化保护功能。集中化保护实现了不同间隔的保护技术上的集中化，而且实现全站保护逻辑上的集中化。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (5)

1、一种集中式数字化变电站微机测控保护装置，通过网络获得全站的电气量数据，并通过网络控制相关电气设备来实现对相关电气设备的保护和测控，该装置包括：

网络接口，用于连接各个设备；

热拔插冗余电源，为整个测控保护装置提供电源；

多个***控制单元模块，具有嵌入式处理器、串口扩展装置、网络引出装置，用于测控和保护多个相关电气设备；

至少一个光纤传输模块，用于传输整个测控保护装置的各个部件之间的数据；

至少一个智能散热***，用于对整个测控保护装置的各个部件进行散热；

就地显示操作模块，用于远程显示多个相关电气设备的状态，并对其进行控制和操作；

人机接口处理器，用于将用户的操作命令转换为多个相关电气设备的控制动作。

2、如权利要求1所述的集中式数字化变电站微机测控保护装置，其特征在于所述多个***控制单元模块中的一个实现对一个相关电气设备的测控保护功能，并且所述多个***控制单元模块在数量和功能上可根据用户需求进行自由配置。

3、如权利要求1、2任一所述的集中式数字化变电站微机测控保护装置，其特征在于所述多个***控制单元模块采用后插式插件设计，各个板件可带电热插拔，并具有插件的自动识别和错误告警功能。

4、如权利要求1、2任一所述的集中式数字化变电站微机测控保护装置，其特征在于所述多个***控制单元模块采用嵌入式Intel处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双100M以太网接口，具有浮点协处理器。

5、如权利要求3所述的集中式数字化变电站微机测控保护装置，其特征在于所述多个***控制单元模块采用嵌入式Intel处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双100M以太网接口，具有浮点协处理器。

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