專利名稱：基于iec 61850的變電站智能數(shù)據(jù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于IEC 61850的變電站智能數(shù)據(jù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)設(shè)備，具體地說是一種基于IEC 61850的變電站智能數(shù)
據(jù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在電力系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)正在逐步推廣和應(yīng)用，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)與其它系統(tǒng)(包括SCADA/EMS、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)、負(fù)荷 控制系統(tǒng)、變電站設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)等)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。變電站內(nèi)IED設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)中存在大量的準(zhǔn)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，如電網(wǎng) 繼電保護(hù)故障信息、變電站直流系統(tǒng)監(jiān)測信息、蓄電池監(jiān)測信息、主設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息等， 上述信息的異常情況需要被及時(shí)反映到相關(guān)專業(yè)部門及專業(yè)管理人員，一般都需要靠數(shù)據(jù) 采集設(shè)備或系統(tǒng)采集IED設(shè)備的數(shù)據(jù)然后傳至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。但是現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)都是根據(jù)各自系統(tǒng)的專業(yè)應(yīng)用需求建立的，采集的數(shù)據(jù)是各自系統(tǒng)所關(guān)心的部分，而并 非IED設(shè)備所能提供的所有數(shù)據(jù)，接入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是有限、可靠性和完整性差。電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都采用終端/前置/服務(wù)器模式，增加了中間通信 環(huán)節(jié)，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。此外，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多不具有有效的數(shù)據(jù)安全隔離措施，在數(shù)據(jù)傳輸過 程中存在許多無法預(yù)知的安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于IEC 61850的變 電站智能數(shù)據(jù)裝置，用以采集、處理IED設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過IEC 61850接口將數(shù)據(jù)直接接入 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，去除了通信前置機(jī)，向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫提供可靠、準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)，并提高系統(tǒng)的 安全性。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案基于IEC 61850的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征 在于它包括兩塊中央處理板和能在兩塊中央處理板之間進(jìn)行切換的人機(jī)交互模塊，兩塊 中央處理板之間設(shè)有一物理隔離通道，中央處理板通過總線模塊連接電源模塊和至少一塊 通信板，所述的人機(jī)交互模塊通過總線模塊分別與所述的兩塊中央處理板連接。通信板主 要用來擴(kuò)展中央處理板的通信接口能力，電源模塊為裝置內(nèi)的各硬件模塊提供了可靠的電 源。本實(shí)用新型采用嵌入式的軟硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換接 口。中央處理板(CPU板)用以完成所有工作，例如對IED的數(shù)據(jù)采集、規(guī)約解析與轉(zhuǎn)發(fā)、 人機(jī)界面管理、上行通信處理等功能，兩塊CPU板之間相互獨(dú)立采集信息；兩CPU板之間采 用物理單向隔離，即只能把2#CPU板采集到的信息單向轉(zhuǎn)發(fā)給1#CPU板，反之則不然。物理 隔離通道從物理上限制了數(shù)據(jù)只能單向傳輸，保證了系統(tǒng)的安全性。人機(jī)交互模塊便于在 當(dāng)?shù)孬@取終端參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置情況及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等信息并進(jìn)行設(shè)置修改，操作維護(hù)方便，人機(jī)交互模塊可在兩塊中央處理板之間切換。所述的中央處理板上裝有中央處理模塊(包含CPU)、大容量CF卡外存儲(chǔ)器、獨(dú)立的時(shí)鐘電路、邏輯控制模塊和系統(tǒng)內(nèi)存，中央處理板上設(shè)有四路以太網(wǎng)接口(其中一路作 內(nèi)部單向通信使用)、十四路通信串行口、一路CAN接口和一路GPS秒脈沖硬對時(shí)接口和多 個(gè)MMI接口 ；十四路通信串行口中的十二路通過通信板對外引出，可根據(jù)實(shí)際需要配置通 信板。所述的人機(jī)交互模塊包括鍵盤、顯示器、復(fù)位電路及指示燈，這些設(shè)備都與CPU板 的總線相連。顯示器主要顯示本地裝置的本身參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)備的信息及其相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)， 鍵盤用以進(jìn)行本地控制，在必要時(shí)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)。本實(shí)用新型具有以下有益效果通過基于IEC 61850協(xié)議的接口將數(shù)據(jù)直接接入 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫以及設(shè)置單向物理隔離的雙處理板架構(gòu)，既確保了數(shù)據(jù)采集的可靠性、準(zhǔn)確性 和完整性，又提高了系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。

圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型中央處理板的原理示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示的基于IEC 61850的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，兩塊中央處理板(CPU板)、 通信板和電源模塊通過總線模塊相連，人機(jī)交互模塊可在兩塊CPU板之間切換。裝置外殼 采用6U機(jī)箱，所有硬件模塊都采用背插式結(jié)構(gòu)。兩塊中央處理板通過物理單向以太網(wǎng)總線 相連(物理單向以太網(wǎng)總線連接在單向以太網(wǎng)口或備用單向通信串行口上)，兩者之間設(shè) 有一物理隔離通道。如圖2所示，CPU板上裝有中央處理模塊(包含CPU)、CF卡外存儲(chǔ)器、獨(dú)立的時(shí)鐘 電路、邏輯控制模塊和系統(tǒng)內(nèi)存。CPU采用嵌入式X86處理器，X86處理器通過PC/104模塊 與PC/104總線相連。CPU板上設(shè)有三個(gè)10/100M以太網(wǎng)接口、一路CAN接口、一路GPS秒脈 沖硬對時(shí)接口和多個(gè)匪I接口，十二路通信串行口被映射到相應(yīng)的通信板，三個(gè)以太網(wǎng)接 口形成數(shù)據(jù)上傳通道，用以連接主站系統(tǒng)，一個(gè)GPS秒脈沖對時(shí)接口形成硬對時(shí)通道。MMI 接口用以連接人機(jī)交互模塊(即匪I模塊)。所述的通信板上裝有串行通信口外圍電路、光 隅隔離電路和232/485選擇電路，232/485選擇電路與中央處理板上的擴(kuò)展串口 RS232/485 連接。人機(jī)交互模塊由鍵盤、顯示器、復(fù)位電路及指示燈組成，指示燈由電源指示燈、運(yùn) 行指示燈、告警指示燈和復(fù)位指示燈組成，鍵盤可根據(jù)需要設(shè)置上、下、左、右、加、減、確認(rèn)、 退出等鍵。電源模塊為整個(gè)裝置提供必要的工作電源。電源輸入為DC220V/110V或AC220V， 提供兩組DC24V直流電源輸出，各電源輸出之間相互隔離。電源輸出功率不低于100W，電源 輸出通過總線模塊引出。
權(quán)利要求基于IEC 61850的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征在于它包括兩塊中央處理板和能在兩塊中央處理板之間進(jìn)行切換的人機(jī)交互模塊，兩塊中央處理板之間設(shè)有一物理隔離通道，中央處理板通過總線模塊連接電源模塊和至少一塊通信板，所述的人機(jī)交互模塊通過總線模塊分別與所述的兩塊中央處理板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述的中央處理板上裝有 中央處理模塊、大容量CF卡外存儲(chǔ)器、獨(dú)立的時(shí)鐘電路、邏輯控制模塊和系統(tǒng)內(nèi)存，中央處 理板上設(shè)有以太網(wǎng)接口、通信串行口、CAN接口和GPS秒脈沖硬對時(shí)接口和匪I接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述的兩塊中央處理 板之間通過物理單向以太網(wǎng)總線相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述的通信板上裝有串 行通信口外圍電路、光隅隔離電路和232/485選擇電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站智能數(shù)據(jù)裝置，其特征在于所述的人機(jī)交互模塊包 括液晶顯示器、鍵盤、復(fù)位電路和指示燈，它們都與中央處理板的總線相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種變電站智能數(shù)據(jù)裝置。傳統(tǒng)的變電站智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都采用終端/前置/服務(wù)器模式，增加了中間通信環(huán)節(jié)，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，且在?shù)據(jù)傳輸過程中存在許多無法預(yù)知的安全隱患。本實(shí)用新型的特征在于它包括兩塊中央處理板和能在兩塊中央處理板之間進(jìn)行切換的人機(jī)交互模塊，兩塊中央處理板之間設(shè)有一物理隔離通道，中央處理板通過總線模塊連接電源模塊和至少一塊通信板，所述的人機(jī)交互模塊通過總線模塊分別與所述的兩塊中央處理板連接。本實(shí)用新型將數(shù)據(jù)直接接入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫以及設(shè)置單向物理隔離的雙處理板架構(gòu)，既確保了數(shù)據(jù)采集的可靠性、準(zhǔn)確性和完整性，又提高了系統(tǒng)的安全性，使用維護(hù)方便。
文檔編號(hào)H02J13/00GK201576963SQ200920314419
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者何云良, 孔曉峰, 樓其民, 金旭 申請人:金華電業(yè)局