專利名稱：一種適用于智能變電站的智能終端裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電カ自動化技術領域，涉及ー種新型智能變電站的智能終端設備。
背景技術：
目前中國正在大力發(fā)展智能電網(wǎng)，而對于智能變電站的研究與建設是智能電網(wǎng)建設的核心目標之一。智能變電站中提出的一次設備的智能化指的就是使用電子互感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)互感器，使用智能斷路器代替?zhèn)鹘y(tǒng)高壓斷路器以實現(xiàn)變電站系統(tǒng)中高壓電路與低壓電路的有效隔離，省卻大量電カ信號電纜和控制電纜，防止通過控制電纜耦合而造成的變電站運行電磁干擾，保證變電站系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和維護的簡便性。但是由于智能斷路器技術的不成熟，并沒有工程化應用的產(chǎn)品，因此在基于DL/T 860標準的智能變電站內(nèi)，為了保證智能變電站一次設備智能化的實現(xiàn)，都采用智能終端的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡跳閘操作。一方面，智能終端是智能變電站系統(tǒng)中斷路器、接地刀閘等一次開關設備與繼電保護、測控裝置等二次設備的結合面，重要性與保護裝置等同；另一方面，智能元件下放后對設備穩(wěn)定性、可靠性提出了更高要求?！禥/GDW 428-2010智能變電站智能終端技術規(guī)范》對智能終端的技術要求進行了規(guī)定，國內(nèi)各大廠家也推出了若干產(chǎn)品，但鑒于其自身的技術所限，其產(chǎn)品與一次設備的集成度與融合度遠遠不夠。專利CN201010193462. I闡述了ー種數(shù)字化變電站開關接ロ設備，但該控制器的以太網(wǎng)通信接ロ考慮不足，沒有加入(全球定位系統(tǒng))GPS同步時間，不能完成事件記錄功能，開出、操作箱關系不明晰，不能較好保證跳、合閘的可靠性。專利CN201010034266.X提出了一種用于數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)開關智能接口裝置，其中，開出控制電路與斷路器跳閘線圈、合閘線圈之間通過就地電纜連接，沒有考慮開關跳、合閘線圈的控制和閉鎖，不能滿足跳、合閘操作的可靠性。 因此，為實現(xiàn)對傳統(tǒng)一次設備的智能化改造，研發(fā)ー種適用于智能變電站的高可靠性智能終端是目前智能變電站解決與傳統(tǒng)開關接ロ的最優(yōu)方案，將對智能變電站的推進起到重大的作用，具有較好的現(xiàn)實意義和實際應用價值。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是解決已有技術存在的問題，提供ー種適用于智能變電站的智能終端裝置，將傳統(tǒng)一次設備和二次繼電保護、測控等裝置通過光纖網(wǎng)絡連接，完成對斷路器、接地刀閘的分合操作，實現(xiàn)斷路器跳合閘電流自保持、防跳以及壓力閉鎖等功能，同時就地采集斷路器、接地刀閘等一次設備的開關量狀態(tài)，并通過面向通用對象的變電站事件(GOOSE)網(wǎng)絡上送給保護和測控裝置。通過所述技術方案，智能終端解決了傳統(tǒng)ー次設備和數(shù)字化網(wǎng)絡的接ロ問題，能夠滿足配電網(wǎng)智能變電站的實現(xiàn)開關的智能化、數(shù)字化改造。本發(fā)明提供的ー種適用于智能變電站的智能終端裝置，包括主控板，用于實現(xiàn)裝置的邏輯判斷、對外通信、輸入/輸出(I/o)控制等功能；開入板，用于傳統(tǒng)的開關量和狀態(tài)量的接入；開出板，具有跳、合閘節(jié)點，實現(xiàn)裝置對外控制操作；操作回路板，為開關或者斷路器的控制電源，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓カ閉鎖、防跳等功能；聯(lián)鎖板，實現(xiàn)對接地刀閘等開關回路進行閉鎖；模擬輸入板，具有采集狀態(tài)傳感器信息功能；顯示板，實現(xiàn)裝置情況和開關狀態(tài)的顯示；電源板，用于為提供智能終端裝置提供電源。在所述技術方案中，所述主控板包括核心控制模塊、通信模塊、同步時間模塊、事件記錄模塊，其中所述通信模塊，具有以太網(wǎng)通信子模塊、串行通信子模塊和控制器局域網(wǎng)絡(CAN)通信子模塊。所述以太網(wǎng)通信子模塊用于裝置與間隔層保護、測控裝置的GOOSE報文通信；串行通信子模塊用干與所述模擬輸入模塊的通信；CAN通信子模塊用干與所述開入板作擴展備用通信接ロ。所述同步時間模塊，接收來自GPS時鐘同步裝置的對時信號和串行時間信號，用于提供GPS同步時間。所述事件記錄模塊，記錄來自所述通信模塊的GOOSE命令時刻、GOOSE命令來源及出ロ動作時刻等內(nèi)容，井能提供便捷的查看方法。所述核心控制模塊，連接于所述開入板、開出板和聯(lián)鎖板，驅(qū)動所述開出板、聯(lián)鎖 板對開關進行控制，讀取所述開入板的狀態(tài)信號，并控制所述通信模塊、所述時間同步模塊、所述事件記錄模塊，以及實現(xiàn)對所述的內(nèi)部地址總線和數(shù)據(jù)總線的譯碼。在所述技術方案中，開入板可配置多塊板卡(通常2-5塊，可靈活配置)，每塊板卡包括開入采集電路和開入模擬開關，其中所述開入采集電路連接于所述開入模擬開關，并通過就地電纜和開關跳合閘位置觸點連接，具備合理的抗電磁干擾設計。所述開入模擬開關連接于所述開入采集電路和所述核心控制模塊，收到所述核心控制模塊的控制信號，實時采集開關狀態(tài)量并通過內(nèi)部總線傳至所述核心控制模塊。在所述技術方案中，開出板可配置2塊板卡，每塊板卡包括開出繼電器電路和開出模擬開關，其中所述開出模擬開關連接于開出繼電器電路，用于接收到所述核心控制模塊的控制信號后，驅(qū)動所述開出繼電器電路進行開關的分、合操作。所述開出繼電器電路連接于所述操作回路板、所述聯(lián)鎖板、變電站其他IED及站控層，實現(xiàn)對斷路器、接地刀閘等開關操作回路的分、合操作，以及閉鎖、報警開出信號。在所述技術方案中，操作回路板連接于開出板，并與斷路器跳閘線圈、合閘線圈之間通過就地電纜連接，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓カ閉鎖、防跳等功能。在所述技術方案中，所述聯(lián)鎖板連接于開出板，并與所述主控板連接，接收間隔層測控裝置的開關閉鎖信號來實現(xiàn)接地刀閘等開關回路的閉鎖，増加操作回路可靠性。在所述技術方案中，模擬輸入模塊與開關各種狀態(tài)傳感器之間通過就地電纜連接，輸入4 20mA模擬量信號或開關量信號，并通過所述串ロ通信模塊傳給所述核心控制模塊。在所述技術方案中，顯示板連接于由所述核心控制模塊和所述I/O控制模塊，對斷路器、接地刀閘等開關狀態(tài)和裝置狀態(tài)進行顯示。在所述技術方案中，優(yōu)選地，電源板與外部220V/110V交直流電源相接，用于為提供智能終端裝置提供電源。本發(fā)明的特點及有益效果本發(fā)明對開關的操作控制部分采用了開出+聯(lián)鎖+操作回路的結構，能夠安裝到變電站開關柜中，通過通信光纖和變電站間隔層的設備進行通信，從而取消了與間隔層設備間的控制電纜；能夠完成對傳統(tǒng)開關的控制和狀態(tài)量采集功能，并考慮了與一次設備的集成度與融合度，兼顧了操作可靠性的設計，提升了開關操作的可靠性，且預留CAN通信，具有可擴展性。解決了傳統(tǒng)開關的智能化改造。
圖I是本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的框圖；圖2是本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的主控板構成示意圖；圖3是本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的開入板構成示意圖；圖4是本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的開出、聯(lián)鎖和操作回路板的構成示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的所述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一歩的詳細描述。本發(fā)明提出的適用于智能變電站的智能終端裝置，所述智能終端裝置安裝于智能變電站過程層，通過光纖以太網(wǎng)與間隔層繼電保護測控裝置相連，通過電纜與斷路器、隔離開關、接地刀閘的跳合閘回路相連。使用智能終端裝置實現(xiàn)了變電站中高壓設備與低壓設備的有效隔離，省卻大量電カ信號電纜和控制電纜，防止通過控制電纜耦合而造成的變電站運行電磁干擾，保證變電站系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和維護的簡便性。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的框圖。如圖I所示，本發(fā)明提供了ー種適用于智能變電站的智能終端裝置100，包括由內(nèi)部總線相連的主控板101、開入板102、開出板103、聯(lián)鎖板104以及通過連接線與開出板103相連的操作回路板105、模擬輸入板106、顯示板107和電源板108 ;上述各板均為在印刷電路板卡上制作的各種電路模塊。其中，所述主控板101主要由核心控制模塊1011，分別與該核心控制模塊1011相連的通信模塊1012、同步時間模塊1013、事件記錄模塊1014所組成。所述通信模塊1012為具有三類通信接ロ的模塊，用于智能終端裝置與間隔層保護、測控裝置的GOOSE報文通信、與所述模擬輸入板106的通信以及與所述開入板102作擴
展備用通信接ロ。所述同步時間模塊1013，接收來自智能變電站的GPS時鐘同步裝置的對時信號和串行時間信號，用于提供GPS同步時間。所述事件記錄模塊1014，用于記錄來自所述通信模塊1012的GOOSE命令時刻、GOOSE命令來源及出ロ動作時刻等內(nèi)容，并提供便捷的查看方法。
所述核心控制模塊1011，用于驅(qū)動所述開出板103、聯(lián)鎖板104對斷路器、接地接地刀閘等開關進行控制，讀取所述開入板102的狀態(tài)信號，并控制所述通信模塊1012、時間同步模塊1013、所述事件記錄模塊1014，以及實現(xiàn)對所述的內(nèi)部地址總線和數(shù)據(jù)總線的譯 碼。所述開入板102可包括配置多塊相同的結構的板卡(通常可靈活配置2-5塊)，每塊板卡由開入采集電路1021和開入模擬開關1022所組成。所述開入采集電路1021連接于所述開入模擬開關1022，并通過就地電纜和開關跳合閘位置觸點連接，使其具有合理的抗電磁干擾功能。所述開入模擬開關1022連接于所述主控板的核心控制模塊1011，用于接收所述核心控制模塊1011的控制信號，實時采集開關狀態(tài)量并通過內(nèi)部總線傳至所述核心控制模塊1011。所述開出板103可配置2塊板卡，一塊板卡1031設置在斷路器回路和閉鎖、報警回路中，另ー塊板卡1032設置在隔離開關、接地刀閘等開關回路。每塊板卡均由開出模擬開關10311、10321和開出繼電器電路10312、10322所組成。所述開出模擬開關10311/10321連接于開出繼電器電路10312/10322，用于接收到所述主控板的核心控制模塊1011的控制信號后，驅(qū)動所述開出繼電器電路10312/10322進行開關的分、合操作。所述開出繼電器電路10312分為兩類，一類為部分繼電器與所述操作回路板105連接所構成的電路，負責斷路器分合操作，另ー類為部分繼電器與變電站其他IED及站控層相連所構成的電路，負責閉鎖、報警開出信號。開出繼電器電路10312接收到所述開出模擬開關10311的控制信號后，實現(xiàn)繼電器的分、合操作。所述開出繼電器電路10322與所述聯(lián)鎖板104連接，開出繼電器電路10322接收到所述開出模擬開關10321的控制信號后，實現(xiàn)相關繼電器的分、合操作。所述聯(lián)鎖板104與所述開出板1032相連，通過接收變電站的間隔層保護測控裝置的開關閉鎖信號來實現(xiàn)隔離開關、接地刀閘等開關回路的閉鎖，増加操作回路可靠性。所述操作回路板105連接于開出板1031，并與斷路器跳閘回路、合閘回路之間通過就地電纜連接，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓カ閉鎖、防跳等功能。所述模擬輸入板106與斷路器內(nèi)部安裝的狀態(tài)傳感器之間通過就地電纜連接，采集4 20mA模擬量信號或開關量信號，并通過所述串ロ通信模塊傳10122給所述核心控制模塊1011。所述模擬輸入板106采用STM32F103ZET6型ARM芯片，內(nèi)置12路AD。所述顯示板107通過內(nèi)部總線連接于由所述主控板的核心控制模塊1011，用于對斷路器、隔離開關、接地刀閘等位置狀態(tài)進行顯示，位置狀態(tài)對應著發(fā)光二極管的亮和滅。所述電源板108與外部220V/110V交直流電源相接，通過內(nèi)部總線為所述智能終端裝置中的各板卡提供5V，±24V，數(shù)字GND和模擬GND。所述電源板108采用德創(chuàng)NRCX704-1225型電源變換模塊。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置主控板的構成如圖2所示，本實施例中的主控板包括由核心控制模塊I、通信模塊II、同步時間模塊III、事件記錄模塊IV組成。各部分的組成及功能說明如下核心控制模塊I，包括微處理器ARM模塊2011，分別與其相連的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012、數(shù)據(jù)緩存SRAM模塊2013 ；以及與分別與其相連的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012相連的光耦隔離模塊2014。其中 I)微處理器ARM模塊2011微處理器ARM模塊2011是整個智能終端裝置的核心控制元件。本實施例綜合考慮智能終端的應用環(huán)境和器件功能，采用ST公司的STM32F103ZET6芯片。ARM模塊2011與FPGA模塊2012通過數(shù)據(jù)/地址總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并通過控制線控制FPGA部分功能；ARM模塊2011通過內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)/地址總線和控制線連接于數(shù)據(jù)緩存SRAM模塊2013 ；ARM模塊2011通過數(shù)據(jù)/地址總線連接于通信模塊II的以太網(wǎng)通信模塊2015，并通過控制線控制以太網(wǎng)通信模塊2015讀寫，以太網(wǎng)通信模塊2015接收到報文后通過中斷信號通知ARM模塊2011，其中二者的數(shù)據(jù)/地址總線與控制線經(jīng)過總線/控制通信模塊II的驅(qū)動模塊2018進行驅(qū)動；此外，ARM模塊2011與通信模塊II的串ロ通信模塊2016、CAN通信模塊2017，以及事件記錄模塊IV的存儲器2019相連。ARM模塊2011主要用于實現(xiàn)整個系統(tǒng) 的控制管理、以太網(wǎng)通信、串ロ通信、CAN通信、開入采集控制及處理、開出控制等功能。2)現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012本實施例的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012采用了 ALTERA公司Cyclone II系列的EP2C8Q208C8芯片。FPGA模塊2012與ARM模塊2011之間通過總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，并通過控制線接收ARM模塊2011的控制命令實現(xiàn)地址總線和所述數(shù)據(jù)總線的譯碼、開入量采集解析、開出驅(qū)動等功能；FPGA模塊2012連接于光耦隔離2014，實現(xiàn)模擬開關控制信號、開入采集信息和開出控制信息的有效隔離和驅(qū)動；FPGA模塊2012還連接于來自時間同步模塊III中GPS同步時鐘裝置的秒脈沖信號和同步時間串行信息(IRIG-B碼)，可實現(xiàn)B碼解析、分頻等時間同步功能。3)數(shù)據(jù)緩存SRAM模塊2013本實施例的SRAM模塊2013選用了 IS61LV51216芯片，該芯片為512kbytesl6位靜態(tài)存儲器。SRAM模塊2013通過數(shù)據(jù)/地址總線和控制線連接于ARM模塊2011，為了程序運行拓展了外部存儲空間。4)光耦隔離模塊2014本實施例的光耦隔離模塊2014選用了 6N137芯片，可實現(xiàn)4路的有效隔離驅(qū)動。光耦隔離模塊2014連接于FPGA模塊2012連接于，實現(xiàn)模擬開關控制信號、開入采集信息和開出控制信息的有效隔離和驅(qū)動。本實施例的核心控制模塊I采用了 ARM+FPGA的架構形式，ARM主要用于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制管理、以太網(wǎng)通信、串ロ通信、開入開出量處理；FPGA用于實現(xiàn)B碼解析、發(fā)送開關量同步采集信號及ー些端ロ的擴展功能。采用ARM+FPGA系統(tǒng)結構靈活，通用性強，并且適合模塊化設計有利于系統(tǒng)擴展和實時控制。通信模塊II，包括以太網(wǎng)光纖通信模塊2015、串ロ通信模塊2016、CAN通信模塊2017和總線/控制驅(qū)動模塊2018。其中I)以太網(wǎng)通信模塊2015以太網(wǎng)通信模塊2015包含了 8個以太網(wǎng)光纖通信接口和I個備用以太網(wǎng)通信電ロ。本實施例的以太網(wǎng)通信模塊2015選用了適用于10M/100M以太網(wǎng)通信的DM9000AEP以太網(wǎng)芯片，該模塊的光纖接ロ選用了 0CM2522ST型接ロ，網(wǎng)絡通信介質(zhì)采用多模光纜，波長1310nm。以太網(wǎng)通信模塊2015通過數(shù)據(jù)/地址總線、控制線、中斷線連接于ARM模塊2011，ARM模塊2011通過控制線控制以太網(wǎng)通信模塊2015讀寫，通過數(shù)據(jù)/地址總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以太網(wǎng)通信模塊2015接收到報文后通過中斷信號通知ARM模塊2011 ;數(shù)據(jù)/地址總線與控制線經(jīng)過總線/控制驅(qū)動模塊2018進行驅(qū)動。以太網(wǎng)通信模塊用于接收和發(fā)送GOOSE報文。2)串ロ通信模塊2016本實施例的串ロ通信模塊采用RS232芯片，連接于ARM模塊2011和模擬輸入模塊205的ARM芯片，實現(xiàn)模擬輸入的串行傳輸。3 ) CAN 通信模塊 2017、
本實施例的CAN通信模塊2017基于ARM模塊2011的內(nèi)置CAN控制器實現(xiàn)，作為開入板的備用通信方案，連接于ARM模塊2011和開入板202的ARM芯片，實現(xiàn)開關狀態(tài)信號的通信。本實施例的同步時間模塊III由現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012(與核心控制模塊I共用)和光耦隔離器組成，現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊2012通過光耦隔離器連接于GPS同步時鐘裝置。GPS同步時鐘裝置提供秒脈沖信號和同步時間信號(IRIB-B碼)，在FPGA中完成時間同步信號的解碼，并根據(jù)秒脈沖信號進行微秒級分頻，為事件記錄模塊IV提供GPS同步時間，本實施例的光耦隔離器采用常規(guī)的光耦合芯片0P07。本實施例的事件記錄模塊IV采用NandFlansh存儲器2019，連接于ARM模塊2011，在NandFlash存儲器2019中記錄來自以太網(wǎng)通信模塊2015的GOOSE報文時刻、GOOSE報文來源及來自開入板202采集的開關出ロ動作時刻等內(nèi)容，并提供便捷的查看方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的開入板構成，如圖3所示。本實施例的開入板配置多塊板卡(通常2-5塊，可靈活配置)，每塊板卡結構相同，主要由開入采集電路3011和開入模擬開關3012組成。本實施例的開入采集電路3011包括16路采集電路，每路由依次連接的分壓器、電流放大器、光耦隔離器組成，開入采集電路3011的就地電纜和開關跳合閘位置觸點連接，采集IlOV直流開關量狀態(tài)信息，考慮電磁干擾，每路開關量采集電路間選用合理的間距，單塊開入板卡接入16路開關量信息，每8路開關量輸入共用I個公共接地端。實現(xiàn)將IlOV直流該關量信息轉(zhuǎn)變成3. 3V數(shù)字信號，并進行有效隔離。開入模擬開關3012，連接于開入采集電路3011和內(nèi)部總線。每ー塊開入板的開入模擬開關均由4個模擬開關組成，一個模擬開關連接4路采集電路；每個模擬開關采用ー個CD4066芯片能同時選通4回采集電路，4個模擬開關的控制信號統(tǒng)一通過內(nèi)部總線連接于主控板，由主控板的ARM統(tǒng)ー控制、FPGA統(tǒng)ー驅(qū)動。本實施例裝置內(nèi)通過模擬開關的通信方式最多可支持5塊板卡，即總共有5根開入模擬開關控制信號線。為確保開關量采集的擴展性，開入板與主控板的還預留了 CAN通信接ロ。通過在開入板卡上增加ARM模塊3013和CAN通信模塊3014，完成對本板內(nèi)開關量的采集和判斷。當發(fā)生開關量變位時，通過CAN總線與主控板302相連。ARM模塊采用ST公司的STM32F103ZET6芯片，CAN通信模塊采用CTM1050芯片。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的智能終端裝置的開出板、聯(lián)鎖板和操作回路板的構成示意圖。如圖4所示，開出板可配置2塊板卡401和402。其中，開出板401用于驅(qū)動斷路器跳合閘回路和閉鎖、報警回路的繼電器，開出板402用于驅(qū)動隔離開關、接地刀閘等開關回路的繼電器。每塊板卡包括開出模擬開關4011、4021和開出繼電器電路4012、4022。開出模擬開關4011/4021從內(nèi)部總線接收到控制信號和開出輸出信號后，驅(qū)動所述開出繼電器電路4012/4022進行開關的分、合操作。開出模擬開關采用74LVQ4066芯片。所述開出繼電器電路10312分為兩類，一類為部分繼電器與所述操作回路板105連接所構成的電路，負責斷路器分合操作，另ー類為部分繼電器與變電站其他IED及站控層相連所構成的電路，負責閉鎖、報警開出信號。開出繼電器電路10312接收到所述開出模擬開關10311的 控制信號后，實現(xiàn)繼電器的分、合操作。開出繼電器電路采用松下AW3014F繼電器。開出繼電器電路4022開出信號與聯(lián)鎖板403聯(lián)鎖繼電器電路4032相連，開出繼電器電路4022接收到所述開出模擬開關4021的控制信號后，實現(xiàn)相關繼電器的分、合操作。聯(lián)鎖板403包括聯(lián)鎖模擬開關模塊4031和聯(lián)鎖繼電器電路4032，聯(lián)鎖繼電器電路采用松下AW3014F繼電器。聯(lián)鎖模擬開關模塊4031從內(nèi)部總線接收到控制信號和閉鎖輸出信號，驅(qū)動所述聯(lián)鎖繼電器電路4032進行開關的分、合操作。聯(lián)鎖繼電器電路4032與開出繼電器電路4022觸點相串聯(lián)，連接于隔離開關及接地接地刀閘跳合閘回路，實現(xiàn)隔離開關、接地刀閘等開關回路的閉鎖，増加操作回路可靠性。操作回路板由2塊板卡404、405組成。操作回路板404主要包括手動跳閘、手動合閘、跳閘保持、合閘保持、保護跳閘、重合閘、壓カ閉鎖、防跳等模塊。操作回路板404壓カ閉鎖模塊與變電站斷路器的壓カ傳感器連接，接收斷路器壓カ傳感信號，手動合閘、手動跳閘模塊與變電站斷路器操作裝置相連，各模塊輸出通過就地電纜連接于變電站的斷路器跳合閘回路，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓カ閉鎖、防跳等功能。其中跳閘保持、合閘保持、保護跳閘、重合閘模塊采用ST2-DC1. 5V電流型繼電器，壓カ閉鎖和防跳模塊采用AW3034-24V電壓型繼電器，手動跳閘、手動合閘模塊采用ST1-L2-DC24V繼電器。操作回路板405主要包括跳位監(jiān)視和合位監(jiān)視繼電器回路防跳等模塊。操作回路板405通過電纜連接變電站的斷路器、隔離開關、接地刀閘的跳合閘回路觸點，各模塊均采用AW3024-24V型繼電器。
權利要求
1.一種適用于智能變電站的智能終端裝置，其特征在于，該裝置包括由內(nèi)部總線相連的主控板、開入板、開出板、聯(lián)鎖板、操作回路板、模擬輸入板、顯示板和電源板；其中 主控板，主要由核心控制模塊，分別與該核心控制模塊相連的通信模塊、同步時間模塊、事件記錄模塊所組成； 所述通信模塊為具有三類通信接口的模塊；用于智能終端裝置與間隔層保護、測控裝置的GOOSE報文通信、與所述模擬輸入板的通信以及與所述開入板作擴展備用通信接口 ；所述同步時間模塊，接收來自智能變電站的GPS時鐘同步裝置的對時信號和串行時間信號，用于提供GPS同步時間； 所述事件記錄模塊，用于記錄來自所述通信模塊的GOOSE命令時刻、GOOSE命令來源及出口動作時刻內(nèi)容； 所述核心控制模塊；用于驅(qū)動所述開出板、聯(lián)鎖板；對變電站的斷路器、接地刀閘進行控制，讀取所述開入板的狀態(tài)信號，并控制所述通信模塊、時間同步模塊、事件記錄模塊，以及實現(xiàn)對所述的內(nèi)部地址總線和數(shù)據(jù)總線的譯碼； 開入板，由開入采集電路和開入模擬開關所組成，用于接收所述主控板的控制信號，實時采集開關狀態(tài)量并通過內(nèi)部總線傳至主控板； 開出板，由開出模擬開關和開出繼電器電路所組成，所述開出模擬開關連接于開出繼電器電路，用于接收到所述主控板的控制信號后，驅(qū)動繼電器電路進行開關的分、合操作；所述聯(lián)鎖板，與所述開出板相連，通過接收變電站的間隔層保護測控裝置的開關閉鎖信號來實現(xiàn)隔離開關、接地刀閘各開關回路的閉鎖； 操作回路板，連接于開出板，并與變電站的斷路器跳閘回路、合閘回路之間通過就地電纜連接，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓力閉鎖、防跳各功能； 所述模擬輸入板，與變電站斷路器內(nèi)部安裝的狀態(tài)傳感器之間通過就地電纜連接，用于采集模擬量信號或開關量信號，并通過所述通信模塊傳給所述核心控制模塊； 所述顯示板通過內(nèi)部總線連接于由所述主控板的核心控制模塊，用于對變電站的斷路器、隔離開關、接地刀閘各位置狀態(tài)進行顯示； 所述電源板，與外部交直流電源相接，通過內(nèi)部總線為所述智能終端裝置中的各板提供所需電壓，數(shù)字接地和模擬接地。
2.根據(jù)權利要求I所述的智能終端裝置，其特征在于，所述核心控制模塊包括微處理器ARM模塊，分別與其相連的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊、數(shù)據(jù)緩存SRAM模塊；以及與分別與其相連的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA模塊相連的光耦隔離模塊；該核心控制模塊采用了 ARM+FPGA的架構形式，ARM主要用于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制管理、以太網(wǎng)通信、串口通信、開入開出量處理；FPGA用于實現(xiàn)B碼解析、發(fā)送開關量同步采集信號及端口的擴展功倉泛。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能終端裝置，其特征在于，開入板配置多塊板卡，每塊板卡結構相同，均包括開入采集電路和開入模擬開關；所述開入采集電路包括多路采集電路，每路由依次連接的分壓器、電流放大器、光耦隔離器組成，開入采集電路的就地電纜和開關跳合閘位置觸點連接，采集直流開關量狀態(tài)信息，每塊開入板卡接入多路開關量信息，實現(xiàn)將IlOV直流該關量信息轉(zhuǎn)變成3. 3V數(shù)字信號，并進行有效隔離；所述開入模擬開關，連接于開入采集電路和內(nèi)部總線；每塊開入板的開入模擬開關由 多個模擬開關組成，多個模擬開關的控制信號統(tǒng)一通過內(nèi)部總線連接于主控板，由主控板的ARM統(tǒng)一控制、FPGA統(tǒng)一驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于智能變電站的智能終端裝置，屬于電力自動化技術領域，包括主控板，實現(xiàn)裝置的邏輯判斷、對外通信、I/O控制等功能；開入板，用于開關狀態(tài)量的采集接入；開出板，實現(xiàn)對開關回路繼電器的驅(qū)動；操作回路板，實現(xiàn)對斷路器跳合閘回路的跳合閘自保持、跳合位監(jiān)視、跳合閘壓力閉鎖、防跳等功能；聯(lián)鎖板，實現(xiàn)對接地刀閘等開關回路進行閉鎖；模擬輸入板，具有采集狀態(tài)傳感器信息功能；顯示板，實現(xiàn)裝置情況和開關狀態(tài)的顯示；電源板，用于為裝置提供電源。所述技術方案對開關的操作控制部分采用了開出+聯(lián)鎖+操作回路的結構，實現(xiàn)了本裝置與一次設備高度融合，提升了開關操作回路的可靠性，且預留CAN通信，具有可擴展性。
文檔編號H02J13/00GK102710015SQ20121016775
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者曹潤彬, 王賓, 董新洲 申請人:清華大學