CN208722016U - 基于gprs技术的移动式微机保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置，包括GPRS插件、CPU插件和智能I/O插件，其中，所述GPRS插件用于通过无线方式实现主站与子站的通信，包括微处理器、GPRS模块、接口转换芯片和EEPROM；所述CPU插件用于实现装置管理、保护逻辑和外部通信；所述智能I/O插件与CPU插件相连，包括开入插件和开出插件，用于读取开入信息以及控制断路器。本实用新型实现了继电保护不停电检修，解决了微机保护放置使用场地不固定、通信接口不固定以及工作电磁环境复杂导致的难以监控的技术问题。

Description

基于GPRS技术的移动式微机保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种微机保护装置，具体涉及一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置。

背景技术

移动式微机保护装置用于变电站检修与调试，可以替换需要检修的继电保护装置，“即插即用”，放置地点灵活，可适应就地安装和开关柜安装的继电保护装置；一机多能，兼容性好，可以替换多种型号的继电保护装置。但由于其放置场地不固定，在实际使用中，存在难以实现移动式微机保护装置的状态远方查看的问题。变电站现有通信模式为有线接入方式（如使用双绞线或者光纤等介质），接线方式固定，若将移动式微机保护装置接入变电站现有的通信体系中进行监控则需要布线安装，导致通信接线复杂，原有信息点表需要修改，调试效率低，增加停电检修和恢复时间；且一旦接入，则不方便调整，不支持“热插拔”；日常使用需要注意防护防损，一旦损伤，维修费用高，周期长且影响变电站原有通信正常使用。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置，实现继电保护不停电检修，解决了微机保护放置使用场地不固定、通信接口不固定以及工作电磁环境复杂导致的难以监控的技术问题。

基于GPRS技术的移动式微机保护装置将待测试的运行保护装置替换，承担运行保护设备的功能，替换下来的运行保护设备可以进行全面检测。本实用新型采用如下技术方案，一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置，包括GPRS插件、CPU插件和智能I/O插件，其中：

所述GPRS插件用于通过无线方式实现主站与子站的通信，包括微处理器、GPRS模块、接口转换芯片和EEPROM，其中，所述GPRS模块与微处理器相连，用于附着到GPRS网络上，进行数据转发；所述接口转换芯片与微处理器相连，用于提供GPRS插件与CPU插件之间的通信接口；所述EEPROM与微处理器相连，作为外部数据存储器；所述微处理器，用于进行数据处理；

所述CPU插件用于实现装置管理、保护逻辑和外部通信；

所述智能I/O插件与CPU插件相连，包括开入插件和开出插件，用于读取开入信息以及控制断路器。

优选地，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为RS232接口，GPRS插件和CPU插件通过RS232接口进行数据互通。

优选地，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为以太网接口，所述GPRS插件还包括PCI以太网控制器，PCI以太网控制器将解析的报文连接发送至GPRS插件的微处理器，GPRS插件和CPU插件通过以太网接口进行数据互通。

优选地，所述CPU插件包含处理器CPU、FPGA和PCI以太网控制器，PCI以太网控制器用于提供处理器CPU同外部通信的通道；处理器CPU基于FPGA实现继电保护和测控功能。

优选地，所述智能I/O插件具体硬件模块包括：开关量输入回路、开关量输出回路和断路器操作回路。

优选地，还包括人机接口插件，与所述CPU插件相连，用于实现液晶显示和键盘输入。

优选地，所述人机接口插件与CPU插件的CPU通过共享RAM实现数据传输。

实用新型所达到的有益效果：本实用新型是一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置，实现继电保护不停电检修，解决了移动式微机保护装置使用场地不固定、通信接口不固定、工作电磁环境复杂导致的难以监控的技术问题。本实用新型通过开合电流互感器和GPRS通信接口，解决了替换不同保护装置时，模拟量接入和通信接入问题；降低了待替换的保护装置紧急缺陷的消缺时间，压缩保护装置备品备件的储备，控制保护拒动带来的电网风险和设备风险；同时能够实现远方查看，使保护不停电检验的项目更全面；本实用新型体积轻巧，安装简单，携带方便，结构设计独特，大大提高变电站停电检修效率。

本实用新型具有以下特点：

1）网络通信能力强大，基于GPRS进行通讯，不影响变电站固有的通信体系，不需要单独修改通信点表，支持通信方式“热插拔”，通信接入与断开灵活，无需安装，日常使用无需防护措施，日常维护简便；对于无法进行GPRS通讯的场地，通过独立的以太网接口支持IEC60870-5-103和IEC61850通讯；

2）应用无缝切换技术，在不影响待替换的运行保护装置二次回路的前提下，实现电压互感器、电流互感器二次回路、开入和开出回路和跳合闸回路的无缝切换，在不停电的条件下，实现继电保护包括出口继电器的全面检测，减少设备停电时间、减少设备维护人员的工作量；

3) 采用32位高性能的CPU、内部高速总线、智能I/O，硬件和软件均采用模块化设计，灵活可配置，具有通用、易于扩展、易于维护的特点；

4) 能够检测目前10kV保护状态检验无法检测的元件，使状态检验的结果更为准确；减少了10kV保护备件的储备，可节约生产成本；加快了保护装置紧急缺陷的处理速度，保障电网安全运行，提高了供电可靠性；电力设备供应商暂无此类产品，项目成功实施后可直接在供电企业推广应用；

5) 借助GOOSE功能，摆脱电缆，简易母差保护、联切、备投等保护功能。

附图说明

图1 是本实用新型实施例的***原理框图；

图2是本实用新型实施例的应用示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种基于GPRS技术的移动式微机保护装置，包括GPRS插件、CPU插件和智能I/O插件，其中：

所述GPRS插件用于通过GPRS/CDMA无线方式实现主站与子站的通信，实现GPRS状态监视，具体为：查询GPRS通道状态，信号强度、上传和接收字节数等信息，所述GPRS插件包括：微处理器、GPRS模块、SPI接口转换芯片和电子抹除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory ,EEPROM），其中，所述GPRS模块与微处理器相连，用于附着到GPRS网络上，进行数据转发；所述接口转换芯片与微处理器相连，用于提供GPRS插件与CPU插件之间的通信接口；所述EEPROM与微处理器相连，作为外部数据存储器；所述微处理器用于进行数据处理，包括数据加密和数据解密、数据转换，所述微处理器采用ARM微处理器；

所述CPU插件用于实现装置管理、保护逻辑和外部通信；

所述智能I/O插件通过CAN总线与CPU插件相连，包括开入插件和开出插件，用于读取开入信息以及控制断路器。

作为一种较佳的实施例，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为RS232接口，GPRS插件和CPU插件通过RS232接口进行数据互通。

作为一种较佳的实施例，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为以太网接口，所述GPRS插件还包括PCI以太网控制器，PCI以太网控制器将解析的报文连接发送至GPRS插件的微处理器，GPRS插件和CPU插件通过以太网接口进行数据互通。

所述CPU插件包含处理器CPU、FPGA和PCI(Peripheral Component Interconnect)以太网控制器，PCI以太网控制器用于提供CPU同外部通信的通道，如监控后台通过站控层网络连接CPU插件中的PCI以太网控制器，基于PCI以太网控制器实现CPU与监控后台的通信； CPU基于FPGA实现继电保护和测控功能； CPU插件的信号输入端连接互感器二次回路，安装和拆卸方便，结构可靠，精度高，带载能力强，抗干扰性能优异。

所述CPU插件提供四路以太网口，包括两路光纤以太网和两路双绞线以太网。

本实施例中CPU插件的CPU采用SPC5200处理器，PCI以太网控制器采用88E6060。

所述智能I/O插件具体硬件模块包括：开关量输入回路、开关量输出回路和断路器操作回路。

实施例2

在实施例1的基础上，还包括人机接口插件，与所述CPU插件通过485通讯口或以太网口相连，用于实现液晶显示和键盘输入。

所述人机接口插件与CPU插件的CPU通过共享RAM实现数据传输。

本实施例的工作原理如图1，通过开合电流互感器和常规电压互感器接入电流信号和电压信号，通过AD采样实现电流信号和电压信号模拟量采样的数字化。两个AD采样能够实现双重化采样，增加了采样的可靠性。数字化的采样数据接入CPU插件中的FPGA,经过逻辑处理后的数据输出到CPU插件的CPU，CPU基于保护的逻辑算法进行运算得到操作指令，并将操作指令返回FPGA模块，FPGA模块根据操作指令控制智能I/O插件，通过光隔和出口继电器实现开入和开出功能。人机接口插件与CPU插件的CPU通过共享RAM的方式实现数据传输，即CPU的信息与数据通过共享RAM发送至人机接口插件实现液晶显示，键盘操作指令经人机接口插件，通过共享RAM发送给CPU。GPRS插件与CPU插件通过板卡间通信线（以太网或RS232）连接，监控后台将操作指令通过无线网发送至GPRS插件，GPRS插件进行解密和数据转换，将操作指令发送给CPU插件，CPU插件安装操作指令执行相关操作；CPU插件将需要传送的信息，经板卡间通信线送给GPRS插件，进行数据加密经无线网发送给监控后台。

对于无法使用GPRS通信的场地，本实用新型中的CPU插件中的以太网通讯(100Mbps、超五类线或光纤通讯) 接口可接入站控层网络支持以IEC-61850通讯规约。本实施例能够通过GPRS或以太网通讯实现装置的监控，具体包括：装置描述的远方查看、***定值的远方查看、保护定值和区号的远方查看、修改功能；软压板状态的远方查看、投退、遥控功能、装置保护开入状态的远方查看、装置运行状态（包括保护动作元件的状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看、远方对装置信号复归；故障录波上送功能。可与故障录波***、保护分析***、监控及自动化***配合使用。

本实施例支持常规采样、低功率电流互感器采样，支持IEC60044-8规约、IEC61850-9-2模拟量输入的采样。

本实施例中，基于GPRS技术的移动式微机保护装置配置有重合闸、零序过流保护、电压保护、非电量保护过流保护等保护元件，可以实现对馈线、电容器、变压器等一次设备的保护。

GPRS技术的特点：永远在线。基于GPRS技术的移动式微机保护装置开机后自动附着到GPRS网络上, 并与数据中心建立通信链路, 随时收发数据,实时性高，实现高速传输，GPRS 网络的传输速度最快将达到171.2kbps, 完全可以满足用户应用的需求；组网简单、迅速、灵活；GPRS 无线DDN ***可以通过Internet 网络随时随地的构建覆盖全国的虚拟移动数据通信专用网络, 为广大中小用户提供接入便利, 节省接入投资。GPRS 无线通信终端设备一直在线, 按照接收和发送数据包的数量来收取费用, 没有数据流量的传递时不收费用, 费用结算形式灵活, 可采用包月包流量计费方式；通信链路由专业运营商维护，免除通信链路维护的后顾之忧； GPRS 无线通信终端设备的发射功率非常小, 天线短,无需高架, 克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击坏设备的缺点。

Claims (7)

1.基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，包括GPRS插件、CPU插件和智能I/O插件，其中：

所述GPRS插件用于通过无线方式实现主站与子站的通信，包括微处理器、GPRS模块、接口转换芯片和EEPROM，其中，所述GPRS模块与微处理器相连，用于附着到GPRS网络上，进行数据转发；所述接口转换芯片与微处理器相连，用于提供GPRS插件与CPU插件之间的通信接口；所述EEPROM与微处理器相连，作为外部数据存储器；所述微处理器，用于进行数据处理；

所述CPU插件用于实现装置管理、保护逻辑和外部通信；

所述智能I/O插件与CPU插件相连，包括开入插件和开出插件，用于读取开入信息以及控制断路器。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为RS232接口，GPRS插件和CPU插件通过RS232接口进行数据互通。

3.根据权利要求1所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，所述接口转换芯片用于将SPI总线接口转换为以太网接口，所述GPRS插件还包括PCI以太网控制器，PCI以太网控制器将解析的报文连接发送至GPRS插件的微处理器，GPRS插件和CPU插件通过以太网接口进行数据互通。

4.根据权利要求1所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，所述CPU插件包含处理器CPU、FPGA和PCI以太网控制器，PCI以太网控制器用于提供处理器CPU同外部通信的通道；处理器CPU基于FPGA实现继电保护和测控功能。

5.根据权利要求1所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，所述智能I/O插件具体硬件模块包括：开关量输入回路、开关量输出回路和断路器操作回路。

6.根据权利要求1所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，还包括人机接口插件，与所述CPU插件相连，用于实现液晶显示和键盘输入。

7.根据权利要求6所述的基于GPRS技术的移动式微机保护装置，其特征在于，所述人机接口插件与CPU插件的CPU通过共享RAM实现数据传输。