CN111130218B - 变电站安备母差统一化装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变电站安备母差统一化装置。该装置包括交流采集模块，用于采集变电站各线路的电流以及电压；开入开出模块，用于采集变电站的开关量；数字信号处理模块；控制模块，用于生成相应的控制指令，并通过数字信号处理模块将控制指令输出至开入开出模块以控制变电站进行跳合闸。上述装置，通过交流采集模块采集变电站各线路的电流以及电压，开入开出模块采集开关量，实现了对母差保护、安自装置以及备自投装置的模拟量的统一采集，并通过数字信号处理模块转发至控制模块，通过控制模块来进行统一的逻辑运算以及控制指令的统一输出，实现了变电站安自装置、备自投装置以及母差保护装置的集成统一化，降低了二次回路的复杂度。

Description

变电站安备母差统一化装置

技术领域

本申请涉及变电站技术领域，特别是涉及一种变电站安备母差统一化装置。

背景技术

随着电网规模的发展和用户对用电可靠性要求的提高，电网中安全自动装置(简称安自装置)的应用日益广泛，对于同时装设了安自装置和备自投装置的变电站，结合两种装置的特点，目前已有了集安稳功能与备自投功能于一体的新型安备一体化装置。

但母差保护与这两套装置的模拟量采集和开出量也有大量相同，在回路接入上有着相应重复，涉及变电站全站所有220kV间隔的集成装置，一直都面临二次回路复杂的局面。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种变电站安备母差统一化装置。该统一化装置包括：交流采集模块，与数字信号处理模块连接，用于采集变电站各线路的电流以及电压并发送至数字信号处理模块；开入开出模块，与数字信号处理模块连接，用于采集变电站的开关量并发送至数字处理模块；数字信号处理模块，与控制模块连接，用于将开关量以及变电站各线路的电流以及电压发送至控制模块；控制模块，用于根据所开关量以及变电站各线路的电流以及电压，进行逻辑运算生成相应的控制指令，并通过数字信号处理模块将控制指令输出至开入开出模块以控制变电站各线路的开关进行跳合闸。

上述装置，通过交流采集模块采集变电站各线路的电流以及电压，开入开出模块采集开关量，实现了对母差保护、安自装置以及备自投装置的模拟量的统一采集，并通过数字信号处理模块转发至控制模块，通过控制模块来进行统一的逻辑运算以及控制指令的统一输出，实现了变电站安自装置、备自投装置以及母差保护装置的集成统一化，降低了二次回路的复杂度。

在其中一个实施例中，交流采集模块包括有电子式电压电流互感器、模拟式电压电流互感器以及模数转换装置，电子式电压电流互感器与数字信号处理模块连接，模拟式电压电流互感器通过模数转换装置与数字信号处理模块连接。

在其中一个实施例中，模数转换装置包括第一模数转换器以及第二模数转换器，模拟式电压电流互感器分别通过第一模数转换器以及第二模数转换器与数字信号处理模块连接。

在其中一个实施例中，开入开出模块包括外部开入模块、出口继电器以及起动继电器，外部开入模块、出口继电器以及起动继电器均与数字信号处理模块连接，起动继电器与出口继电器连接，起动继电器还用于接入正电源。

在其中一个实施例中，数字信号处理模块包括保护DSP以及起动DSP，保护DSP与第一模数转换器、外部开入模块、出口继电器、电子式电压电流互感器以及起动DSP连接，起动DSP与控制模块、外部开入模块、电子式电压电流互感器、起动继电器以及第二模数转换器连接。

在其中一个实施例中，统一化装置还包括电源装置以及电源转换装置，电源装置与电源转换装置连接，电源转换装置用于将输入的外边辅助电源转换为直流电源，并将直流电源输出至电源装置，电源装置用于为统一化装置供电。

在其中一个实施例中，统一化装置还包括箱体，电源装置、交流采集模块以及开入开出模块设置于箱体内。

在其中一个实施例中，统一化装置还包括交互装置，交互装置与控制模块连接，交互装置用于与控制模块进行数据通信。

在其中一个实施例中，交互装置包括显示屏、键盘以及LED发光组件，显示屏、键盘以及LED发光组件均与控制模块连接。

在其中一个实施例中，统一化装置还包括以太网接口、时钟同步接口、RJ45接口以及打印接口，以太网接口、时钟同步接口、RJ45接口以及打印接口均与控制模块连接。

附图说明

图1为一实施例中的变电站安备母差统一化装置系统结构框图；

图2为另一实施例中的变电站安备母差统一化装置系统结构框图；

图3为一实施例中的变电站安备母差统一化装置电气原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种变电站安备母差统一化装置，该安备母差统一化装置包括交流采集模块100，与数字信号处理模块200连接，用于采集变电站各线路的电流以及电压并发送至数字信号处理模块200；开入开出模块300，与数字信号处理模块200连接，用于采集变电站的开关量并发送至数字处理模块；数字信号处理模块200，与控制模块400连接，用于将开关量以及变电站各线路的电流以及电压发送至控制模块400；控制模块400，用于根据所开关量以及变电站各线路的电流以及电压，进行逻辑运算生成相应的控制指令，并通过数字信号处理模块200将控制指令输出至开入开出模块300以控制变电站进行跳合闸。

其中，本实施例中的变电站为220KV变电站，交流采集模块100可以是电压互感器、电流互感器以及一体式电压电流互感器件等等，通过交流采集模块100可以采集变电站各个电力线的电流电压模拟量或者数字量，例如采集220KV线路、220KV主变以及负荷线路上的电压和电流模拟量或数字量等，当交流采集模块100采集的是电压和电流的数字量时，可以直接发送至数字信号处理模块200，当交流模块采集的是电压和电流的模拟量时，需要先对模拟量进行模数转换，然后再发送至数字信号处理模块200。开入开出模块300可以采集变电站的开关量信息，例如220KV线路开关位置信息等等，数字信号处理模块200采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)进行数字信号处理，DSP可以采用现有的常规芯片型号，数字信号处理模块200可以对交流采集模块100采集的电压和电流的数字量以及开入开出模块300采集的开关量进行相应的数字信号处理，然后再发送至控制模块400，控制模块400中设置有微处理器或者CPU(central processing unit，中央处理器)，当控制模块400接收到数字信号处理模块200处理之后的开关量以及各线路的电流和电压的相关数据信息之后，就会进行相应的逻辑运算，例如处理模块200先将各线路的电流以及电压与预设的电流电压定值进行比较，当某条线路上的电流或电压超出该定值时，则说明该线路可能存在负荷过大的情况，或者是判断某条线路上的是否有电流，以此来确认该线路上的开关处于跳闸或合闸的状态以及跳合闸是否失灵等等，最后将这些判断结果进行一系列的逻辑运算，例如通过或非逻辑门以及与逻辑门等进行逻辑运算，最终输出控制指令(控制指令是用于控制变电站各线路上的保护装置进行跳闸或重合闸等动作)，然后通过数字信号处理模块200将控制指令转发至开入开出模块300，开入开出模块300与变电站各条线路上的开关控制装置(例如保护继电器以及开关刀闸等等)以及数据采集装置(例如开关量采集装置)连接，开入开出模块300根据控制指令输出相关的开出数据至开关控制装置，例如开出数据可以为控制变电站某个线路上某个继电器进行跳合闸等等。进一步的，在一个实施例中，交流采集模块100、数字信号处理模块200以及开入开出模块300可以设置在一个从机上，再将控制模块400设置在一个主机上，主机与从机之间通过光纤等进行数据通信。

上述装置，通过交流采集模块100采集变电站各线路的电流以及电压，开入开出模块300采集开关量，实现了对母差保护、安自装置以及备自投装置的模拟量的统一采集，并通过数字信号处理模块200转发至控制模块400，通过控制模块400来进行统一的逻辑运算以及控制指令的统一输出，实现了变电站安自装置、备自投装置以及母差保护装置的集成统一化，降低了二次回路的复杂度。

在一个实施例中，如图2所示，交流采集模块100包括有电子式电压电流互感器102、模拟式电压电流互感器101以及模数转换装置，电子式电压电流互感器102与数字信号处理模块连接，模拟式电压电流互感器101通过模数转换装置与数字信号处理模块连接。其中，电子式电压电流互感器102用于采集变电站各线路电压电流的数字量，而模拟式电压电流互感器101只能够采集到电压电流的模拟量，然后再通过模数转换装置进行转换得到数字量。

在一个实施例中，如图2所示，模数转换装置包括第一模数转换器103以及第二模数转换器104，模拟式电压电流互感器101分别通过第一模数转换器103以及第二模数转换器104与数字信号处理模块连接。模拟式电压电流互感器101包括有模拟式电压互感器以及模拟式电流互感器，通过模拟式电压互感器以及模拟式电流互感器采集的电压和电流数据都是模拟量，需要通过模数转换器才能转换为数字量。

在一个实施例中，如图2所示，开入开出模块300包括外部开入模块301、出口继电器302以及起动继电器303，外部开入模块301、出口继电器302以及起动继电器303均与数字信号处理模块(数字信号处理模块包括保护DSP201以及起动DSP202)连接，起动继电器303与出口继电器302连接，起动继电器303还用于接入正电源。其中，外部开入模块301可以是直接与变电站中开关量转换装置进行通信以获取开关刀闸的位置等等(即开关量信息)，例如开关量转换装置直接与开关刀闸的位置辅助接点连接，通过开关量转换装置来采集开关刀闸的位置信息，然后再转发给外部开入模块201以获取变电站各线路开关的开关量信息，出口继电器302是继电保护装置和安全自动装置的最后一级输出，出口继电器302的开关触点设置在变电站相关线路上，当出口继电器302得电启动之后，使得开关触点闭合或者是断开，通过出口继电器302动作后直接向断路器发出跳闸命令。起动继电器303用于起动，起动继电器303的开关触点设置在变电站线路电流输入侧，通过起动继电器303得电或失电来控制起动继电器303的开关触点的闭合或断开，以此控制变电站中的线路电流的通断。

在一个实施例中，如图2所示，数字信号处理模块200包括保护DSP201以及起动DSP202，保护DSP201与第一模数转换器103、外部开入模块301、出口继电器302、电子式电压电流互感器102以及起动DSP202连接，起动DSP202与控制模块400、外部开入模块301、电子式电压电流互感器102、起动继电器303以及第二模数转换器104连接。其中，起动DSP202可以根据控制指令来使得起动继电器303动作(例如打开或关断等)，保护DSP201则可以根据控制指令来使得出口继电器302动作，保护DSP201以及起动DSP202接收到的电压电流以及开关量等数据信息都会发送给控制模块400，通过控制模块400来进行逻辑运算。

在一个实施例中，如图2所示，该安备母差统一化装置还包括电源装置600以及电源转换装置700，电源装置600与电源转换装置700连接，电源转换装置700用于将输入的外边辅助电源转换为直流电源，并将直流电源输出至电源装置600，电源装置600用于为统一化装置供电。其中，电源转换装置700包括有整流桥、稳压电路、滤波电路以及升降压电路等等，电源装置600可以连接控制模块400，来为控制模块400进行供电，相应的，在其它实施例中，电源装置600还可以连接保护DSP201、启动DSP以及出口继电器302等等以进行供电。

在一个实施例中，如图2所示，该安备母差统一化装置还包括箱体，电源装置600、交流采集模块以及开入开出模块设置于箱体内。通过将电源装置600、交流采集模块以及开入开出模块设置于同一箱体内，使得安全自动装置、备自投装置以及母差保护装置共用一个箱体，降低了二次回路的复杂度。进一步的，在一个实施例中，可以在箱体内设计六个间隔(即按照两个主变和四个线路共计六个间隔)。

在一个实施例中，如图2所示，该安备母差统一化装置还包括交互装置500，交互装置500与控制模块400连接，交互装置500用于与控制模块400进行数据通信。其中，工作人员可以通过交互装置500实现与安备母差统一化装置的交互，例如工作人员在交互装置500中输入交互信息，交互装置500再将该交互信息发送给控制模块400，然后控制模块400再根据该交互信息生成相应的处理结果，再将该处理结果发送给交互装置500，并通过交互装置500显示给工作人员，最终实现工作人员与安备母差统一化装置之间的交互。进一步的，在一个实施例中，交互装置500包括显示屏、键盘以及LED发光组件，显示屏、键盘以及LED发光组件均与控制模块400连接，其中，显示屏可以是LCD液晶显示屏或者LED数字显示屏，键盘可以是虚拟按键键盘或者实体按键键盘，LED发光组件用于进行提供光源。

在一个实施例中，如图2所示，该安备母差统一化装置还包括以太网接口801、时钟同步接口802、RJ45接口803以及打印接口804，以太网接口801、时钟同步接口802、RJ45接口803以及打印接口804均与控制模块400连接，其中，以太网接口801用于实现控制模块400与外部通信网络进行数据通信，时钟同步接口802可以用于接入外部时钟，实现控制模块400的时钟同步，打印接口804用于连接打印机，进行文件打印等等，RJ45接口803则用于实现控制模块400与其它外部装置之间的连接，例如网线光纤等等。

在一个实施例中，为了对本申请做充分的解释说明，参考图3，其中，CT表示电流互感器，用于采集变电站相关线路的电流模拟量。VT表示电压互感器，用于采集变电站相关线路的电压模拟量(CT以及VT即上文中的模拟式电压电流互感器)，ECVT表示电子式电流电压互感器(即上文的电子式电压电流互感器)，用于对变电站相关线路的电流以及电压进行采集，其中，ECVT采集的电流以及电压为数字量，电流互感器以及电压互感器采集的电压电流模拟量通过A/D(即上文中的第一模数转换器、第二模数转换器)进行模数转换，将电压电流模拟量转换为数字量。保护DSP(即上文中的保护DSP)以及起动DSP(即上文中的起动DSP)用于获取外部开入(即上文的外部开入模块)的开关量以及电压电流数字量，然后发送给CPU(central processing unit，中央处理器)，CPU(即上文中的控制模块)再生成控制指令发送给保护DSP以及起动DSP，来控制起动继电器(即上文的起动继电器)以及出口继电器)(即上文的出口继电器)触点的闭合或断开，CPU还连接有LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，LED以及键盘等(LCD、LED以及键盘构成上文中的交互装置)，工作人员可以通过液晶显示屏来获取相关信息，键盘则用于工作人员键入操作指令等等，LED可用于提供光源，CPU还可与以太网连接进行网络通信，CPU还可以连接外部时钟来进行时钟同步，CPU还可以连接RJ45，通过RJ45来与网络光纤等进行连接，CPU还可以连接打印机等进行文件打印。并且通过对外边辅助电源进行转换，得到直流电源来提供电源，例如为CPU、保护DSP以及起动DSP进行供电等等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变电站安备母差统一化装置，其特征在于，所述的装置包括：

交流采集模块，与数字信号处理模块连接，用于采集变电站各线路的电流以及电压并发送至所述数字信号处理模块；

开入开出模块，与数字信号处理模块连接，用于采集变电站的开关量并发送至所述数字信号处理模块；

数字信号处理模块，与控制模块连接，用于将所述开关量以及所述变电站各线路的电流以及电压发送至控制模块；

控制模块，用于根据所述开关量以及所述变电站各线路的电流和电压，判断各线路的运行情况，包括将各线路的电流以及电压与预设的电流电压定值进行比较，当某条线路上的电流或电压超出对应定值时，判断该线路存在负荷过大的情况，以及判断某条线路上的是否有电流，以此来确认该线路上的开关处于跳闸或合闸的状态以及跳合闸是否失灵；所述控制模块还用于基于所述运行情况的判断结果，进行或非逻辑和与非逻辑的逻辑运算，生成相应的控制指令，再通过所述数字信号处理模块将所述控制指令输出至所述开入开出模块以控制变电站各线路的开关进行跳合闸；

所述交流采集模块、所述数字信号处理模块以及所述开入开出模块设置在一个从机上，所述控制模块设置在一个主机上，所述主机与所述从机之间通过光纤进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的统一化装置，其特征在于，所述交流采集模块包括有电子式电压电流互感器、模拟式电压电流互感器以及模数转换装置，所述电子式电压电流互感器与所述数字信号处理模块连接，所述模拟式电压电流互感器通过所述模数转换装置与所述数字信号处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的统一化装置，其特征在于，所述模数转换装置包括第一模数转换器以及第二模数转换器，所述模拟式电压电流互感器分别通过所述第一模数转换器以及第二模数转换器与所述数字信号处理模块连接。

4.根据权利要求3所述的统一化装置，其特征在于，所述开入开出模块包括外部开入模块、出口继电器以及起动继电器，所述外部开入模块、出口继电器以及起动继电器均与所述数字信号处理模块连接，所述起动继电器与所述出口继电器连接，所述起动继电器还用于接入正电源。

5.根据权利要求4所述的统一化装置，其特征在于，所述的数字信号处理模块包括保护DSP以及起动DSP，所述保护DSP与所述第一模数转换器、所述外部开入模块、所述出口继电器、所述电子式电压电流互感器以及所述起动DSP连接，所述起动DSP与所述控制模块、所述外部开入模块、所述电子式电压电流互感器、所述起动继电器以及所述第二模数转换器连接。

6.根据权利要求1所述的统一化装置，其特征在于，所述的统一化装置还包括电源装置以及电源转换装置，所述电源装置与所述电源转换装置连接，所述电源转换装置用于将输入的外边辅助电源转换为直流电源，并将所述直流电源输出至所述电源装置，所述电源装置用于为所述统一化装置供电。

7.根据权利要求6所述的统一化装置，其特征在于，所述的统一化装置还包括箱体，所述电源装置、交流采集模块以及所述开入开出模块设置于所述箱体内。

8.根据权利要求1所述的统一化装置，其特征在于，所述的统一化装置还包括交互装置，所述交互装置与所述控制模块连接，所述交互装置用于与所述控制模块进行数据通信。

9.根据权利要求8所述的统一化装置，其特征在于，所述交互装置包括显示屏、键盘以及LED发光组件，所述显示屏、所述键盘以及所述LED发光组件均与所述控制模块连接。

10.根据权利要求1所述的统一化装置，其特征在于，所述的统一化装置还包括以太网接口、时钟同步接口、RJ45接口以及打印接口，所述以太网接口、时钟同步接口、RJ45接口以及打印接口均与所述控制模块连接。

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