專利名稱：用于斷路器操作回路的雙cpu控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的裝置及方法，具體是一種用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、科技和信息化水平不斷提高以及全球資源和環(huán)境問題的日益突出，電網(wǎng)發(fā)展面臨新課題和新挑戰(zhàn)。依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展的現(xiàn)實選擇。作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要支撐，具有網(wǎng)絡(luò)化操控、數(shù)字化測量和狀態(tài)監(jiān)測特征的智能化一次設(shè)備，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，為優(yōu)化電網(wǎng)的運行、調(diào)度提供充分的數(shù)據(jù)和調(diào)節(jié)手段。高壓斷路器是發(fā)電廠、變電所一次系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，它用來切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。電氣二次操作回路是對電氣一次設(shè)備進行操作控制的電路，是繼電保護的一個重要組成部分，二次回路的正確連接是繼電保護正確動作，防止誤動據(jù)動的物理保證。傳統(tǒng)繼電保護的雙CPU控制，采用啟動電源+控制繼電器的方式，傳統(tǒng)采用控制啟動電源的方式，只有啟動電源給上以后，控制繼電器才能夠動作。而斷路器操作回路(操作箱)則采用繼電器接點直接操作的方式。由于傳統(tǒng)的操作箱并無CPU參與，故而沒有雙CPU 控制的要求，更無相關(guān)的實現(xiàn)。隨著智能化變電站的建設(shè)，常規(guī)的“繼電保護+操作箱”的方式，將被數(shù)字化保護裝置+智能操作箱的方式所取代，即數(shù)字化保護裝置通過GOOSE報文的方式發(fā)送斷路器操作命令，智能操作箱接收到跳/合閘命令后，經(jīng)過CPU邏輯判斷，控制相應(yīng)回路的繼電器閉合，接通操作回路，實現(xiàn)對斷路器機構(gòu)的控制。這種情況下，為了有效防止誤動據(jù)動現(xiàn)象發(fā)生，常規(guī)繼電保護的雙CPU控制，就落到了智能操作箱的身上。另外， 智能變電站的狀態(tài)監(jiān)測，對斷路器設(shè)備的智能化提出了新的要求，要求智能操作箱能夠?qū)Σ僮骰芈愤M行在線監(jiān)測，檢測其工作狀態(tài)，包括接點粘死、據(jù)動及回路元件的損壞(燒斷或斷路)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)2009年6月南京南瑞繼保電氣有限公司的PCS-222B 智能操作箱的《技術(shù)和使用說明書》中公開了一種功能全面的智能微機型操作箱及其實現(xiàn)方法，該PCS-222B智能操作箱仍是采用傳統(tǒng)的開放出口繼電器的正電源的方式。該方式在單相操作時，如果另外兩個無需操作的回路的控制繼電器接點粘死，則可能發(fā)生誤動的故障；另外，該方式無法利用傳動的方式來監(jiān)測操作回路的接點粘死、據(jù)動及回路元件的損壞情況。綜上所述，傳統(tǒng)的繼電保護采用的啟動電源+控制繼電器分別由兩個CPU控制的雙CPU方式，并不適用于數(shù)字化操作的智能操作箱，更不能滿足對操作回路的接點粘死、據(jù)動及回路元件的損壞情況進行在線監(jiān)測的要求?，F(xiàn)階段急需一種能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作回路的正確自檢，杜絕誤動情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠提高操作回路的可靠防誤操作能力，同時滿足接點及回路元件監(jiān)測的需要。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對于每一相的跳閘或合閘操作回路而言，同樣是兩個 CPU分別控制兩個繼電器，并未增加回路的復(fù)雜性，而將原先的總啟動電源繼電器改由每個操作回路一個繼電器的方式，實現(xiàn)了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統(tǒng)的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作回路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現(xiàn)智能斷路器的狀態(tài)檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)，包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其中主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接并控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網(wǎng)與從控制單元相連接并傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接并監(jiān)視動作狀態(tài)。所述的主控制單元完成命令解析和包括跳間動作和合間動作結(jié)果的邏輯生成和輸出，該主控制單元包括主解析模塊和主邏輯模塊，其中主解析模塊完成保護命令的解析并輸出保護控制命令至主邏輯模塊，主邏輯模塊進行協(xié)議變換處理并輸出跳間或合閘命令分別至主繼電器和CAN網(wǎng)絡(luò)。所述的主繼電器完成按照主控制單元的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘主繼電器，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘主繼電器。所述的從控制單元完成主繼電器節(jié)點的監(jiān)視已和接收主控制單元的動作命令并形成控制命令輸出，該從控制單元包括從解析模塊、接點監(jiān)視模塊和從邏輯模塊，其中 從解析模塊與CAN網(wǎng)絡(luò)相連接并對來自主控制單元的命令進行解析并輸出保護動作信息至從邏輯模塊，接點監(jiān)視模塊完成主繼電器的接點監(jiān)視功能并將接點狀態(tài)信息輸出至從邏輯模塊，從邏輯模塊進行相與處理并輸出跳間或合間命令至從繼電器。所述的接點狀態(tài)信息包括跳閘主繼電器動作接點和合閘主繼電器動作接點的開閉狀態(tài)。所述的從繼電器完成按照從控制單元的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘從繼電器，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘從繼電器。本發(fā)明涉及上述系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟第一步、命令解析主解析單元經(jīng)提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令。第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據(jù)獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，并將保護控制命令編碼為CAN協(xié)議包輸出至CAN網(wǎng)。第三步、接點監(jiān)視接點監(jiān)視模塊通過監(jiān)視與主繼電器接點相連的回路獲得電壓信號，以實時監(jiān)視主繼電器的動作接點狀態(tài)。第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網(wǎng)的CAN協(xié)議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令。第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據(jù)主繼電器的接點狀態(tài)和保護控制命令進行邏輯判斷，并輸出控制命令至從繼電器。第六步、保護動作從繼電器從跳閘或合閘繼電器獲得驅(qū)動電源以執(zhí)行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個回路串通，實現(xiàn)一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。本發(fā)明解決了智能化變電站的終端執(zhí)行可靠性問題，滿足二次防誤的要求，能促進智能化變電站的推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的示意圖。圖2為合閘操作回路的雙CPU控制示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1所示，本實例包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其中主、從控制單元 2分別與各自的繼電器直接連接并控制繼電器的動作，主控制單元1通過CAN網(wǎng)與從控制單元2相連接并傳輸動作信息，從控制單元2與主繼電器3的動作接點直接連接并監(jiān)視動作狀態(tài)。所述的主控制單元1完成命令解析和包括跳閘動作和合閘動作結(jié)果的邏輯生成和輸出，該主控制單元1包括主解析模塊5和主邏輯模塊6，其中主解析模塊5完成保護命令的解析并輸出保護控制命令至主邏輯模塊6，主邏輯模塊6進行協(xié)議變換處理并輸出跳閘或合閘命令分別至主繼電器3和CAN網(wǎng)絡(luò)。所述的主繼電器3完成按照主控制單元1的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘主繼電器3，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘主繼電器3。所述的從控制單元2完成主繼電器3節(jié)點的監(jiān)視已和接收主控制單元1的動作命令并形成控制命令輸出，該從控制單元2包括從解析模塊7、接點監(jiān)視模塊8和從邏輯模塊9，其中從解析模塊7與CAN網(wǎng)絡(luò)相連接并對來自主控制單元1的命令進行解析并輸出保護動作信息至從邏輯模塊9，接點監(jiān)視模塊8完成主繼電器3的接點監(jiān)視功能并將接點狀態(tài)信息輸出至從邏輯模塊9，從邏輯模塊9進行相與處理并輸出跳間或合間命令從繼電器 4。所述的接點狀態(tài)信息包括跳閘主繼電器3動作接點和合閘主繼電器3動作接點的開閉狀態(tài)。所述的從繼電器4完成按照從控制單元2的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘從繼電器4，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘從繼電器4。如圖2所示，在合閘回路中，根據(jù)本發(fā)明方案，實現(xiàn)一次合閘過程。第一步、命令解析主解析單元經(jīng)提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令。
所述的提取處理是指將保護動作命令從GOOSE包中辨別并提取出來，并轉(zhuǎn)換為本控制單元可識別的形式。第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據(jù)獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，并將保護控制命令編碼為CAN協(xié)議包輸出至CAN網(wǎng)。第三步、接點監(jiān)視接點監(jiān)視模塊通過監(jiān)視與主繼電器接點相連的回路獲得電壓信號，以實時監(jiān)視主繼電器的動作接點狀態(tài)。第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網(wǎng)的CAN協(xié)議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令。所述的解析處理是指將保護動作命令從CAN協(xié)議包中辨別并提取出來，并轉(zhuǎn)換為本控制單元可識別的形式。第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據(jù)主繼電器的接點狀態(tài)和保護控制命令進行邏輯判斷，并輸出控制命令至從繼電器。所述的邏輯判斷是指如果解析獲得有合閘或跳閘命令，并且相對應(yīng)的主合閘或跳間繼電器節(jié)點閉合，則對應(yīng)輸出合間或跳間命令，否則不輸出任何命令。第六步、保護動作從繼電器從跳閘或合閘繼電器獲得驅(qū)動電源以執(zhí)行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個回路串通，實現(xiàn)一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。本實施案例與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種智能化斷路器操作回路的雙CPU控制方法，實現(xiàn)了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統(tǒng)的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作回路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現(xiàn)智能斷路器的狀態(tài)檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，為實現(xiàn)保護繼電器回路的“狀態(tài)檢修”提供了必要條件，保證了保護裝置的安全運行，提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)，包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，其特征在于主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接并控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網(wǎng)與從控制單元相連接并傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接并監(jiān)視動作狀態(tài)；所述的主控制單元完成命令解析和包括跳間動作和合間動作結(jié)果的邏輯生成和輸出；所述的主繼電器完成按照主控制單元的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘主繼電器，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘主繼電器；所述的從控制單元完成主繼電器節(jié)點的監(jiān)視已和接收主控制單元的動作命令并形成控制命令輸出；所述的從繼電器完成按照從控制單元的控制執(zhí)行相應(yīng)的動作，即當保護跳閘則驅(qū)動相應(yīng)的跳閘從繼電器，當保護合閘則驅(qū)動相應(yīng)的合閘從繼電器；所述的接點狀態(tài)信息包括跳閘主繼電器動作接點和合閘主繼電器動作接點的開閉狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)，其特征是，所述的主控制單元包括主解析模塊和主邏輯模塊，其中主解析模塊完成保護命令的解析并輸出保護控制命令至主邏輯模塊，主邏輯模塊進行協(xié)議變換處理并輸出跳間或合間命令分別至主繼電器和CAN網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)，其特征是，所述的從控制單元包括從解析模塊、接點監(jiān)視模塊和從邏輯模塊，其中從解析模塊與CAN網(wǎng)絡(luò)相連接并對來自主控制單元的命令進行解析并輸出保護動作信息至從邏輯模塊，接點監(jiān)視模塊完成主繼電器的接點監(jiān)視功能并將接點狀態(tài)信息輸出至從邏輯模塊，從邏輯模塊進行相與處理并輸出跳閘或合閘命令至從繼電器。
4.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、命令解析主解析單元經(jīng)提取處理將符合IEC-6850標準的GOOSE命令解析，從中取得保護的保護控制命令；第二步、邏輯輸出主邏輯單元根據(jù)獲得的保護控制命令，向主繼電器施加正常工作電壓，并將保護控制命令編碼為CAN協(xié)議包輸出至CAN網(wǎng)；第三步、接點監(jiān)視接點監(jiān)視模塊通過監(jiān)視與主繼電器接點相連的回路獲得電壓信號， 以實時監(jiān)視主繼電器的動作接點狀態(tài)；第四步、命令解析從解析模塊將來自CAN網(wǎng)的CAN協(xié)議包進行解析處理，獲得主控制單元的保護控制命令；第五步、邏輯輸出從邏輯模塊根據(jù)主繼電器的接點狀態(tài)和保護控制命令進行邏輯判斷，并輸出控制命令至從繼電器；第六步、保護動作從繼電器從跳間或合間繼電器獲得驅(qū)動電源以執(zhí)行從控制單元的命令，當接點閉合則將整個回路串通，實現(xiàn)一次跳閘或合閘動作，完成一次保護動作的全過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的提取處理是指將保護動作命令從 GOOSE包中辨別并提取出來，并轉(zhuǎn)換為本控制單元可識別的形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的解析處理是指將保護動作命令從 CAN協(xié)議包中辨別并提取出來，并轉(zhuǎn)換為本控制單元可識別的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的邏輯判斷是指如果解析獲得有合閘或跳閘命令，并且相對應(yīng)的主合間或跳間繼電器節(jié)點閉合，則對應(yīng)輸出合間或跳間命令，否則不輸出任何命令。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的用于斷路器操作回路的雙CPU控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括分別帶有繼電器的兩個控制單元，主、從控制單元分別與各自的繼電器直接連接并控制繼電器的動作，主控制單元通過CAN網(wǎng)與從控制單元相連接并傳輸動作信息，從控制單元與主繼電器的動作接點直接連接并監(jiān)視動作狀態(tài)；本發(fā)明未增加回路的復(fù)雜性，實現(xiàn)了相間操作的解耦，有效地防止保護動作時，因某非事故相的控制繼電器故障造成誤動事故，提高了系統(tǒng)的整體可靠性。本方法能夠滿足可靠的斷路器操作的同時，保證操作回路的正確自檢，杜絕誤動情況，為實現(xiàn)智能斷路器的狀態(tài)檢修提供了必要條件，保證了高壓斷路器的安全運行，提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。
文檔編號H02H1/00GK102496901SQ20111035807
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者刁義勇, 唐明, 張文杰, 樓國強, 王函韻, 王小仲, 秦貴鋒, 陳利恒, 黃志華 申請人:上海思源弘瑞自動化有限公司, 湖州電力局