專利名稱：一種數(shù)字化智能終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)用終端設(shè)備，具體是一種變電站用數(shù)字化智能終端。
背景技術(shù)：
變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)向大機(jī)組、大系統(tǒng)、高電壓方向發(fā)展，在帶來更好社會(huì)效益的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了新的問題，同時(shí)隨著智能化開關(guān)、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，自適應(yīng)技術(shù)在繼電保護(hù)方面的應(yīng)用日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。 常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)為分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，其應(yīng)用特點(diǎn)是變電站二次系統(tǒng)采用單元間隔的布置形式，裝置之間相對(duì)獨(dú)立，裝置間缺乏整體的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化，輸入信息不能共享、接線比較復(fù)雜、系統(tǒng)擴(kuò)展復(fù)雜。隨著非常規(guī)互感器的應(yīng)用，變電站信息采集、處理、傳輸及應(yīng)用框架的改變，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，尤其是以太網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的普及，一次設(shè)備操作智能化技術(shù)的發(fā)展等，為變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展注入了新的推動(dòng)力。數(shù)字化技術(shù)在變電站工程化應(yīng)用中得到了進(jìn)一步的拓展，“數(shù)字化變電站”乃至“數(shù)字化電網(wǎng)”的概念已被逐步提出，在“十一五”期間作為數(shù)字化電網(wǎng)基礎(chǔ)的數(shù)字化變電站工程化試點(diǎn)應(yīng)用將成為電網(wǎng)建設(shè)和變電站控制技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。數(shù)字化變電站的概念在應(yīng)用方面直接表現(xiàn)為變電站二次系統(tǒng)的信息應(yīng)用模式發(fā)生巨大的變化，因此，從某種意義上講“數(shù)字化變電站”主要指變電站二次系統(tǒng)的“數(shù)字化”，其內(nèi)涵體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面I)反映電網(wǎng)運(yùn)行情況的電氣量信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸出；2)智能電子裝置IED對(duì)于電力系統(tǒng)的信息實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建模；3)智能電子裝置IED之間信息交互以網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)；4)運(yùn)行控制操作過程經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信方式以信息報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)。在總結(jié)市場(chǎng)需求的前提下及本公司長(zhǎng)期在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，自主研發(fā)了新一代變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)HG700數(shù)字化智能終端。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，是提供一種數(shù)字化智能終端。該數(shù)字化智能終端是基于IEC61850架構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電子裝置IED間信息互享和互操作的現(xiàn)代化變電站。系統(tǒng)對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述，對(duì)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理。采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字化智能終端，包括電源板、燈板、CPU板、操作板、光纖板、開入開出板和互感器板。CPU板分別與電源板、光纖板、操作板、開入開出板和互感器板及燈板的對(duì)應(yīng)接口連接。并裝設(shè)在外殼體內(nèi)。操作板提供跳閘出口，合閘出口，手跳手合等各種操作接口，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開關(guān)的跳、合閘。同時(shí)提供8個(gè)開入接口和4個(gè)開出空接點(diǎn)。開入開出板提供14個(gè)開入接口和8個(gè)開出空接點(diǎn)。光纖板提供兩對(duì)ST標(biāo)準(zhǔn)或者SC標(biāo)準(zhǔn)的多模/單模光纖收發(fā)端口，單端口工作通訊速率為6M，完成與DMP5180交換服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換?；ジ衅靼宀杉?路模擬量信號(hào)、I路溫度采集通道。本實(shí)用新型的工作原理智能測(cè)控終端基于Altera 65nm Cyclone III FPGA設(shè)計(jì)，由多個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP Core和NIOS-II 32-bit RSIC軟核處理器構(gòu)成片上系統(tǒng)(SOPC)，兩通道光纖鏈路編碼解碼器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)和同步信號(hào)DSYN檢出，ADC同步選擇組件根據(jù)特定的策略選擇其中的一個(gè)作為ADC啟動(dòng)信號(hào)，ADC控制器在此信號(hào)的控制下啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換并負(fù)責(zé)將ADC采樣結(jié)果同步寫入兩個(gè)光纖通道，NIOS MCU則負(fù)責(zé)處理來自間隔層設(shè)備控制命令和設(shè)備描述信息傳輸以及提供系統(tǒng)調(diào)試診斷、RTD溫度采集以及主板溫度監(jiān)視等功能。本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)采用ALTERA公司的高性能FPGA，系統(tǒng)內(nèi)核為32_bit RISC NIOS-II處理器；16位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，外置精密基準(zhǔn)源，長(zhǎng)期漂移?。桓咚俨蓸?，采樣速率為12800次/S ；獨(dú)有的同步信號(hào)檢出技術(shù)，從下行控制命令中檢出同步信號(hào)；內(nèi)部同步仲裁技術(shù)，可選ADC同步采樣源；多達(dá)12個(gè)模擬通道同步采樣；獨(dú)有的數(shù)據(jù)傳輸和硬件加速技術(shù)，保證采樣數(shù)據(jù)在兩個(gè)光纖通道無延時(shí)同步傳輸;提供兩對(duì)ST標(biāo)準(zhǔn)或者SC標(biāo)準(zhǔn)的多模/單模光纖收發(fā)端口，可同時(shí)接入雙重化系統(tǒng)；擴(kuò)充6對(duì)光纖接口，實(shí)現(xiàn)電子式互感器的接入；可選配兩通道RTD溫度測(cè)量組件，支持PT100和Cu50熱電阻測(cè)量；提供多種調(diào)試端口，方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和調(diào)試；對(duì)工作電源、采樣數(shù)據(jù)、通訊狀態(tài)等提供完善的自檢功能；在和DMP5160系統(tǒng)保護(hù)裝置的通訊中斷后，可以提供過流保護(hù)、過負(fù)荷告警等保護(hù)。智能終端的開入量，采用了與控制電源隔離的48V電源，避免了直流系統(tǒng)接地的發(fā)生。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于本實(shí)用新型是基于IEC61850架構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電子裝置IED間信息互享和互操作的現(xiàn)代化變電站。系統(tǒng)對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述，對(duì)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理。包括當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、通信服務(wù)器、測(cè)控裝置、五防系統(tǒng)、VQC和小電流接地選線等二次設(shè)備和電子式互感器及智能開關(guān)等一次設(shè)備。本實(shí)用新型的數(shù)字化智能終端采用分層采集、集中控制的架構(gòu)體系，將模擬量、開關(guān)量的信息采集和信息的計(jì)算、邏輯判斷分層實(shí)現(xiàn)。各智能電氣設(shè)備的模擬量、開關(guān)量信息就地采集，數(shù)字化處理后通過網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)裝置聯(lián)系；保護(hù)裝置安裝于主控室，綜合全站信息實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量功能，各功能相對(duì)獨(dú)立、分時(shí)運(yùn)行，即保證了保護(hù)功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性，又保證了測(cè)量、計(jì)量功能的高精度要求。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖。圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。圖3中解開X2-3與X2-4，可接入五防；引至斷路器操作機(jī)構(gòu)；此裝置用于主變 中、低壓側(cè)時(shí)，可接入主變非電量的跳閘接點(diǎn)；同時(shí)重合閘功能必須退出。圖4是數(shù)字化智能終端接線原理圖。
具體實(shí)施方式
一種數(shù)字化智能終端，包括殼體、電源板I、光纖板2、互感器板3、開入開出板4、操作板5、CPU板6和燈板7 ;其特征在于電源板I、光纖板2、互感器板3、開入開出板4和操作板5的信號(hào)輸入、輸出端分別與CPU板6的對(duì)應(yīng)接口連接;CPU板6的燈控信號(hào)輸出端與燈板7的燈控信號(hào)輸入端連接；操作板提供跳閘出口，合閘出口，手跳手合等各種操作接口，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開關(guān)的跳、合閘，同時(shí)提供8個(gè)開入接口和4個(gè)開出空接點(diǎn)；開入開出板提供14個(gè)開入接口和8個(gè)開出空接點(diǎn)；光纖板提供兩對(duì)ST標(biāo)準(zhǔn)或者SC標(biāo)準(zhǔn)的多模/單模光纖收發(fā)端口，單端口工作通訊速率為6M，完成與DMP5180交換服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換；互感器板采集8路模擬量信號(hào)、I路溫度采集通道。主要技術(shù)參數(shù)環(huán)境條件工作溫度-40O +75°C貯存溫度-4(TC +85°C額定數(shù)據(jù)直流電源DC/AC220V±20%交流電流5A、IA (三相/兩相)交流電壓57. 7V/100V (相電壓/線電壓)頻率50Hz工作電源開入48V (電源板提供)操作板直流220V功率消耗交流電流回路 IN=5A 每相不大于I. OVA[0061]交流電壓回路 U=UN每相不大于O. 5VA直流電源回路正常工作不大于20W保護(hù)動(dòng)作不大于30W過載能力交流電流回路 2倍額定電流連續(xù)工作10倍額定電流允許IOS40倍額定電流允許IS交流電壓回路 I. 3倍額定電壓連續(xù)工作 直流電源回路 80% —110%額定電壓連續(xù)工作光纖接口技術(shù)指標(biāo)通訊誤碼率ΙΟ—12通訊距離不小于1000M光纖波長(zhǎng)1310nm動(dòng)作原理I.當(dāng)前狀態(tài)為斷路器合位，只允許跳閘操作。(I)跳閘回路中QF接通，此時(shí)如果沒有閉鎖跳閘信號(hào)動(dòng)作，即跳閘回路中J659處于接通狀態(tài)，則跳閘回路處于準(zhǔn)備動(dòng)作狀態(tài)；(2)若發(fā)生手動(dòng)跳閘(通過SA操作把手使其節(jié)點(diǎn)11和節(jié)點(diǎn)12接通)，或者發(fā)生保護(hù)跳閘信號(hào)導(dǎo)致J622或J623節(jié)點(diǎn)閉合，或者外部跳閘信號(hào)接入到C3，均可使跳閘回路接通，跳閘線圈YT通電勵(lì)磁，斷路器跳閘，動(dòng)作完成后跳閘回路中QF斷開，切斷跳閘回路。2.當(dāng)前狀態(tài)為斷路器分位，只允許合閘操作。(I)合閘回路中QF接通，此時(shí)如果既沒有閉鎖合閘信號(hào)動(dòng)作，即合閘回路中J655處于接通狀態(tài)，也沒有防跳回路動(dòng)作，即合閘回路中J653處于接通狀態(tài)，則合閘回路處于準(zhǔn)備動(dòng)作狀態(tài)；(2)若發(fā)生手動(dòng)合閘(通過SA操作把手使其節(jié)點(diǎn)I和節(jié)點(diǎn)2接通)，或者發(fā)生保護(hù)合閘信號(hào)導(dǎo)致J621節(jié)點(diǎn)閉合，均可使合閘回路接通，合閘線圈YC通電勵(lì)磁，斷路器合閘，動(dòng)作完成后合閘回路中QF斷開，切斷合閘回路。3.當(dāng)斷路器處于合位時(shí)，跳閘回路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，從而使并聯(lián)于跳閘回路上的合位監(jiān)視燈分得適當(dāng)電壓，合位指示燈亮；當(dāng)斷路器處于分位時(shí)，合閘回路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，從而使并聯(lián)于合閘回路上的跳位監(jiān)視燈分得適當(dāng)電壓，跳位指示燈亮。
權(quán)利要求1. 一種數(shù)字化智能終端，包括殼體、電源板(I)、光纖板(2)、互感器板(3)、開入開出板(4)、操作板(5)、CPU板(6)和燈板(7);其特征在于 電源板(I)、光纖板(2)、互感器板(3)、開入開出板(4)和操作板(5)的信號(hào)輸入、輸出端分別與CPU板(6)的對(duì)應(yīng)接口連接；CPU板(6)的燈控信號(hào)輸出端與燈板(7)的燈控信號(hào)輸入端連接； 操作板提供跳閘出口，合閘出口，手跳手合操作接口，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開關(guān)的跳、合閘，同時(shí)提供8個(gè)開入接口和4個(gè)開出空接點(diǎn)； 開入開出板提供14個(gè)開入接口和8個(gè)開出空接點(diǎn)； 光纖板提供兩對(duì)ST標(biāo)準(zhǔn)或者SC標(biāo)準(zhǔn)的多模/單模光纖收發(fā)端口，單端口工作通訊速率為6M，完成與DMP5180交換服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換； 互感器板采集8路模擬量信號(hào)、I路溫度采集通道。
專利摘要一種數(shù)字化智能終端，包括電源板、光纖板、互感器板、開入開出板、操作板、CPU板和燈板；電源板、光纖板、互感器板、開入開出板和操作板的信號(hào)輸入、輸出端分別與CPU板的對(duì)應(yīng)接口連接；CPU板的燈控信號(hào)輸出端與燈板的燈控信號(hào)輸入端連接；操作板提供跳閘出口，合閘出口，手跳手合操作接口，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開關(guān)的跳、合閘，同時(shí)提供8個(gè)開入接口和4個(gè)開出空接點(diǎn)；開入開出板提供14個(gè)開入接口和8個(gè)開出空接點(diǎn)；光纖板提供兩對(duì)ST標(biāo)準(zhǔn)或者SC標(biāo)準(zhǔn)的多模/單模光纖收發(fā)端口，單端口工作通訊速率為6M，完成與DMP5180交換服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換；互感器板采集8路模擬量信號(hào)、1路溫度采集通道。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電子裝置IED間信息互享和互操作的現(xiàn)代化變電站。系統(tǒng)對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述，對(duì)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202737575SQ201220151940
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者曲衛(wèi)國(guó), 王鳳君, 李云武, 李俊, 李春濤, 譚紅世 申請(qǐng)人:遼寧君和泰科技有限公司