一种用于数字化变电站的传统开关智能接口装置

摘要

本发明公开了一种用于数字化变电站的传统开关智能接口装置，该智能接口装置可以安装到开关场，智能接口装置与数字化变电站接收间隔层保护、测控设备的使用IEC61850的没GOOSE服务通信，完成传统开关的控制和开关状态信息的采集。本发明属于电力系统控制领域，可用于数字化变电站传统开关的智能化改造。

权利要求

1.一种用于数字化变电站的传统开关智能接口装置；其特征在于：

所述智能接口装置包括通信模块、开入开出控制CPU、开入采集电路和开出控制电路；

所述通信模块和开入开出控制CPU采用高速总线连接，开入采集电路通过就地电缆和断路器跳合闸位置触点连接，由开入开出控制CPU控制断路器的开关状态量采集；

所述开出控制电路与断路器跳闸线圈以及合闸线圈之间通过就地电缆连接，通过开入开出控制CPU操作断路器跳、合闸线圈，完成对断路器的控制；

通信模块用于完成配置文件解析，和间隔层GOOSE通信功能，采用两路独立的100M光纤以太网和间隔层设备通信，所述配置文件包含所述智能接口装置对外通信的GOOSE信息以及这些信息和智能接口单元开入开出信息的具体的对应关系，所述通信模块通过内部的高速总线和开入开出控制CPU交换信息，开出控制电路电源由通信模块控制，如果开入开出控制CPU硬件故障或者程序跑飞时误操作了开出控制电路，但是由于开出控制电路电源由通信模块控制，开出控制回路得不到控制电源无法出口，保证不会由于开入开出控制CPU故障造成开关不正确分合。

2.根据权利要求1所述的智能接口装置，其特征为：所述智能接口装置能够安装到开关场，通过通信光纤和变电站间隔层的设备进行通信，从而取消了传统开关与间隔层设备间的控制电缆。

3.根据权利要求1所述的智能接口装置，其特征为：所述智能接口装置能够完成对传统开关的控制和状态量采集功能，解决传统开关的智能化改造。

4.根据权利要求1所述的智能接口装置，其特征为，与间隔层装置的通信协议和与间隔层装置通信配置过程符合IEC61850标准，具备互操作性。

5.根据权利要求1所述的智能接口装置，其特征为，所述配置文件通过通信模块的通信光纤以太网下载到通信模块中并保存在通信模块中掉电不丢失的存储器中。

说明书

一种用于数字化变电站的传统开关智能接口装置

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种可用于智能数字化变电站传统开关的智能化改造方法和智能接口单元。

背景技术

[0002] 在传统变电站里，传统开关和间隔层保护、测控装置之间通过大量的控制电缆连接。这种方式存在如下缺点：

[0003] 1)通过控制电缆耦合而造成的变电站运行电磁干扰一直是困扰继电保护工作者的问题，各种干扰源通过控制电缆耦合进入二次设备，造成设备的损坏或保护装置的不正确动作时有发生。

[0004] 2)一座变电站有大量端子接线，每一个接线错误或异常都有可能带来严重的后果，这给基建和运行维护带来了极大的工作量和风险。

[0005] 3)大量控制电缆的使用从经济性方面看也不利，也是提高变电站的造价一个主要因素。

[0006] 为了克服上述缺点，需要实现一次设备智能化，通过通信光纤和间隔层设备通信，取消控制电缆。受面前一次设备智能化技术发展水平的影响，目前国内大多数变电站的开关还不是智能化开关，仍然为传统开关。

发明内容

[0007] 为了解决传统开关的智能化的问题，解决数字化变电站过程层开关量信息采集与控制问题，本发明提供了一种开关智能接口装置。本发明具体采用以下技术方案：

[0008] 一种用于数字化变电站的传统开关智能接口装置，该智能接口装置直接安装在断路器内，与断路器组成一个有机整体，其特征在于：

[0009] 如附图1所示，所述智能接口装置由通信模块、开入开出控制控制CPU、开入采集电路和开出控制电路几部分组成。

[0010] 所述通信模块、DI/DO控制CPU采用高速总线连接，开入采集电路通过就地电缆和断路器跳合闸位置触点连接，由DI/DO控制CPU控制断路器的开关状态量采集；

[0011] 所述开出控制电路与断路器跳闸线圈、合闸线圈之间通过就地电缆连接，通过DI/DO控制CPU操作断路器跳、合闸线圈，完成对断路器的控制；

[0012] 通信模块用于完成配置文件解析，和间隔层GOOSE通信功能，采用两路独立的100M光纤以太网和间隔层设备通信，所述配置文件包含智能接口装置对外通信的GOOSE信息以及这些信息和智能接口单元开入开出信息的关联关系，所述配置文件通过通信模块的通信光纤以太网下载到通信模块中并保存在通信模块中掉电不丢失的存储器中。所述通信模块通过内部的高速总线和DI/DO控制CPU交换信息，开出控制电路电源由通信模块控制，如果开入开出控制CPU硬件故障或这程序跑飞时误操作了开出控制电路，但是由于开出控制电路电源由通信模块控制开出控制回路得不到控制电源无法出口，保证不会由于开入开出控制CPU故障造成开关不正确分合。

[0013] 本发明能够安装到开关场，通过通信光纤和变电站间隔层的设备进行通信，从而取消了与间隔层设备间的控制电缆；能够完成对传统开关的控制和状态量采集功能，解决传统开关的智能化改造；通信和配置过程符合IEC61850，具备互操作性。附图说明：

[0014] 图1智能接口设备硬件构成图；

[0015] 图2开关控制智能化实现示意图；

[0016] 图3开关状态量采集智能化实现示意图；

[0017] 图4智能化开关配置过程。

具体实施方式

[0018] 下面根据说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

[0019] 本发明公开了一种传统开关智能化改造的智能接口装置，如图1所示，该智能接口装置包括通信模块、开入开出控制CPU、开入采集电路和开出控制电路。所述通信模块、开入开出控制CPU采用高速总线连接，开入采集电路通过就地电缆和断路器跳合闸位置触点连接，由开入开出控制CPU控制开关状态量采集；开出控制电路与断路器跳闸线圈、合闸线圈之间通过就地电缆连接，通开入开出控制CPU操作断路器跳、合闸线圈，完成对断路器的控制；通信模块用于完成配置文件解析，和间隔层GOOSE通信功能，采用两路独立的100M光纤以太网和间隔层设备通信，所述配置文件包含智能接口装置对外通信的GOOSE信息以及这些信息和智能接口单元开入开出信息的关联关系，所述配置文件通过通信模块的通信光纤以太网下载到通信模块中并保存在通信模块中掉电不丢失的存储器中。所述通信模块通过内部的高速总线和DI/DO控制CPU交换信息，开出控制电路电源由通信模块控制，如果开入开出控制CPU硬件故障或这程序跑飞时误操作了开出控制电路，但是由于开出控制电路电源由通信模块控制开出控制回路得不到控制电源无法出口，保证不会由于开入开出控制CPU故障造成开关不正确分合。

[0020] 如图2所示为开关控制智能化实现方法，所述智能接口装置通信的以太网接收中断接收到间隔层设备的GOOSE控制报文，对报文按照IEC61850标准定义的编码格式进行解码后，如果收到出口命令，通信模块的开放开出控制电源，然后通过内部高速总线把控制命令传给开入开出控制控制CPU，开入开出控制控制CPU在内部通信的接收中断里根据收到控制命令直接通过开出控制电路控制开放出口继电器，由出口继电器去通过电缆控制断路器。所述的控制过程都是在中断中进行，保证间隔层设备的控制命令，特别是间隔层保护的跳合闸命令得到及时的执行，从而保证数字化变电站保护的快速性，为了保证出口控制命令的可靠性，通信模块发给开入开出控制控制CPU的控制报文采用双帧发送机制。

[0021] 如图3所示为开关状态量采集智能化实现方法，开入开出控制CPU在定时中断里通过开入采集电路是实时采集开关的状态量信息，为了防止由于外界干扰引起误开入，开入变化要经过5毫秒的去抖延时确认，当判断出开入信息变位后开入开出控制CPU立即通过内部的高速总线把变化的位置和时间等信息送给通信模块。通信模块在内部通信接收中断里把变位信息按照IEC61850标准中GOOSE通信服务的格式进行编码，并通过以100M光纤以太网发送给间隔层设备。GOOSE报文在没有开入变位的时候按照配置的心跳间隔(通常大于1秒小于60秒)发送，但有开入变位时立即发送并按照较短的间隔重发(通常为2至100毫秒)。状态量采集和GOOSE变位发送全部在中断中进行，以保证变位报文的及时上送，保证间隔层保护测控设备的可靠性和实时性。

[0022] 图4示出了智能化开关的配置过程，智能接口装置的配置工具根据传统开关的控制、状态的配置信息，输出符合IEC61850标准智能化开关的能力描述文件(ICD)，工程人员根据智能开关和间隔层设备的ICD文件通过数字化变电站系统集成商的系统配置器配置生成变电站配置描述文件(SCD)，智能接口设备的配置能够根据SCD文件分解出开关和间隔层设备的通信配置后的描述文件(CID)和智能接口装置的配置文件(CFG)并通过光纤以太网下载到智能接口装置中。智能接口装置根据CID和CFG文件完成和间隔层设备的通信。上述配置过程和配置文件符合IEC61850标准，因此可以和其他厂家符合IEC61850的间隔层设备进行互操作。