高性能变压器保护装置.pdf

1、10申请公布号CN104184120A43申请公布日20141203CN104184120A21申请号201410459422522申请日20140911H02H7/0420060171申请人南自晋能自动化有限公司地址030006山西省太原市高新区中心北街3号晨雨大厦10层72发明人冯泽荣梁保平刘志阳74专利代理机构太原高欣科创专利代理事务所普通合伙14109代理人冷锦超吴立54发明名称高性能变压器保护装置57摘要本发明属于变压器保户装置的技术领域；解决的技术问题为提供一种可靠性较高的、适用于数字化变电站的高性能变压器保护装置；采用的技术方案为高性能变压器保护装置包括主控单元、信号采集单元、开

2、入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机界面单元，其中，主控单元与信号采集单元、开入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机界面单元相连，主控单元包括第一CPU模块和第二CPU模块，第一CPU模块和第二CPU模块均与信号采集单元、开入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机界面单元相连；适用于电力系统。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104184120ACN104184120A1/1页21高性能变压器保护装置，其特征在于包括主控单元（1）、信号采集单元（2）、开入开出单元（3

3、）、遥测控制单元（4）、电源管理单元（5）和人机界面单元（6），所述主控单元（1）与所述信号采集单元（2）、开入开出单元（3）、遥测控制单元（4）、电源管理单元（5）和人机界面单元（6）相连。2根据权利要求1所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述主控单元（1）包括第一CPU模块（7）和第二CPU模块（8），所述第一CPU模块（7）和第二CPU模块（8）均与所述信号采集单元（2）、开入开出单元（3）、遥测控制单元（4）、电源管理单元（5）和人机界面单元（6）相连。3根据权利要求1或2所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述信号采集单元（2）包括非光纤通讯信号采集模块（9）和光纤通讯信号采集

4、模块（10），所述非光纤通讯信号采集模块（9）和光纤通讯信号采集模块（10）均与所述主控单元（1）相连。4根据权利要求3所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述非光纤通讯信号采集模块（9）包括交流电流采集模块（11）、交流电压采集模块（12）和直流信号采集模块（13）。5根据权利要求1或2所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述开入开出单元（3）包括非光纤通讯开入开出模块（14）和光纤通讯开入开出模块（15），所述非光纤通讯开入开出模块（14）和光纤通讯开入开出模块（15）均与所述主控单元（1）相连，所述光纤通讯开入开出模块（15）还与所述遥测控制单元（4）相连。6根据权利要求5所述的高性

5、能变压器保护装置，其特征在于所述非光纤通讯开入开出模块（14）包括开关量输入模块（16）和控制信号输出模块（17）。7根据权利要求1或2所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述主控单元（1）通过通讯单元（18）与调度台（19）和所述人机界面单元（6）相连。8根据权利要求7所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述通讯单元（18）采用HDLC协议进行数据传输。9根据权利要求1或2所述的高性能变压器保护装置，其特征在于所述人机界面单元（6）包括液晶显示屏（20）、操作键盘（21）和信号指示灯（22）。权利要求书CN104184120A1/3页3高性能变压器保护装置技术领域0001本发明属于变压器

6、保护装置的技术领域。背景技术0002在当前电力应用中，供电系统的安全稳定运行是电力设备使用的基础前提，是保证用电系统良好发展的基础保障，电力变压器作为电力系统变配电环节的重要设备，广泛应用于不同电压等级的变电站中，其故障和缺陷对整个电力系统的可靠和稳定运行都有着明显且重要的影响，因此，对电力变压器的保护就显得尤为重要；同时，随着电力技术的发展，电力系统综合自动化已经成为电网发展的必然趋势，数字化变电站通信标准的提出以及电子互感器标准的应用，对电力变压器保护装置也提出了新的要求。0003传统的电力变压器保护装置性能较低，通过采集一次设备的电压电流模拟量和开关量进行故障计算来启动保护程序，缺乏对电

7、子互感器等数字化设备的通讯信号的采样分析，无法满足当前数字化变电站的电力变压器保护要求；而且，保护装置硬件故障、受干扰等问题均有可能影响采样数据的精度，导致故障判断错误、保护程序误动或拒动，保护装置可靠性低给电力系统安全运行带来隐患。发明内容0004本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种可靠性较高的、适用于数字化变电站的高性能变压器保护装置。0005为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为高性能变压器保护装置，包括主控单元、信号采集单元、开入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机界面单元，所述主控单元与所述信号采集单元、开入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机

8、界面单元相连。0006所述主控单元包括第一CPU模块和第二CPU模块，所述第一CPU模块和第二CPU模块均与所述信号采集单元、开入开出单元、遥测控制单元、电源管理单元和人机界面单元相连；所述信号采集单元包括非光纤通讯信号采集模块和光纤通讯信号采集模块，所述非光纤通讯信号采集模块和光纤通讯信号采集模块均与所述主控单元相连；所述非光纤通讯信号采集模块包括交流电流采集模块、交流电压采集模块和直流信号采集模块；所述开入开出单元包括非光纤通讯开入开出模块和光纤通讯开入开出模块，所述非光纤通讯开入开出模块和光纤通讯开入开出模块均与所述主控单元相连，所述光纤通讯开入开出模块还与所述遥测控制单元相连；所述非光

9、纤通讯开入开出模块包括开关量输入模块和控制信号输出模块；所述主控单元通过通讯单元与调度台和所述人机界面单元相连；所述通讯单元采用HDLC协议进行数据传输；所述人机界面单元包括液晶显示屏、操作键盘和信号指示灯。0007本发明与现有技术相比具有以下有益效果1、本发明中的变压器保护装置，主要包括主控单元、信号采集单元、开入开出单元、遥说明书CN104184120A2/3页4测控制单元、电源管理单元和人机界面单元，信号采集单元实时采集变压器的各种交直流信号传递给主控单元，开入开出单元一方面实时采集变压器的各种开关量传递给主控芯片、另一方面接收主控芯片传来的控制信号并传递相应的控制模块，工作人员通过遥测

10、控制单元可进行远程遥测控制，通过人机界面单元可实时观察装置运行状态以及方便进行操作，可靠性较高，适用于数字化变电站。00082、本发明中的主控单元包括第一CPU模块和第二CPU模块，采用双CPU并行工作模式，出口回路实行双CPU互锁，即实现双AD采样、双CPU并行逻辑判断处理，当双CPU模块同时动作，才启动保护程序，极大的提高了变压器保护装置的可靠性。00093、本发明中的变压器保护装置，全面支持IEC61850标准，满足数字化变电站电力变压器保护的多种数据接入要求，既满足传统互感器的电压电流模拟量、开关量等非光纤通讯信号接入，同时也可为电子互感器等数字设备提供光纤通讯信号接入。00104、本

11、发明设有人机交互界面，可随时显示各侧电流、电压等运行相关量，便于用户调试；各保护功能模块化设计，实现资源的灵活配置；主控单元通过采用HDLC协议的通讯单元与调度台和人机交互界面进行数据传递，保障了系统数据的可靠性传递。附图说明0011下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；图1为本发明的结构示意图；图中1为主控单元，2为信号采集单元，3为开入开出单元，4为遥测控制单元，5为电源管理单元，6为人机界面单元，7为第一CPU模块，8为第二CPU模块，9为非光纤通讯信号采集模块，10为光纤通讯信号采集模块，11为交流电流采集模块，12为交流电压采集模块，13为直流信号采集模块，14为非光纤通讯开入开出

12、模块，15为光纤通讯开入开出模块，16为开关量输入模块，17为控制信号输出模块，18为通讯单元，19为调度台，20为液晶显示屏，21为操作键盘，22为信号指示灯。具体实施方式0012如图1所示，高性能变压器保护装置包括主控单元1、信号采集单元2、开入开出单元3、遥测控制单元4、电源管理单元5和人机界面单元6，所述主控单元1与所述信号采集单元2、开入开出单元3、遥测控制单元4、电源管理单元5和人机界面单元6相连，本实施例中，所述主控单元1包括第一CPU模块7和第二CPU模块8，所述第一CPU模块7和第二CPU模块8均与所述信号采集单元2、开入开出单元3、遥测控制单元4、电源管理单元5和人机界面单

13、元6相连，具体地，所述主控单元1可通过通讯单元18与调度台19和所述人机界面单元6相连，所述通讯单元18可采用HDLC协议进行数据传输，所述人机界面单元6可包括液晶显示屏20、操作键盘21和信号指示灯22。0013本实施例中的信号采集单元2可包括非光纤通讯信号采集模块9和光纤通讯信号采集模块10，所述非光纤通讯信号采集模块9和光纤通讯信号采集模块10均与所述主控单元1相连。所述非光纤通讯信号采集模块9包括交流电流采集模块11、交流电压采集模块12和直流信号采集模块13；具体的，当信号接入为传统互感器时，信号采集单元2将采集的电流、电压量转换为小电压信号并经低通滤波器后分别传输给第一CPU模块7

14、和第二说明书CN104184120A3/3页5CPU模块8；当信号接入为电子式互感器接入时，信号采集模块2将FT3或IEC61850传输来的采样数据经过数据合并预处理后，传输给主控单元1的第一CPU模块7和第二CPU模块8；第一CPU模块7和第二CPU模块8获得采样的信号后，进行数字滤波和算法运算，当满足保护动作条件后向出口回路发出跳闸、信号等命令。0014本实施例中，开入开出单元3包括非光纤通讯开入开出模块14和光纤通讯开入开出模块15，所述非光纤通讯开入开出模块14和光纤通讯开入开出模块15均与所述主控单元1相连，所述光纤通讯开入开出模块15还与所述遥测控制单元4相连。所述非光纤通讯开入开出模块14包括开关量输入模块16和控制信号输出模块17。具体的，遥测控制单元4可以通过光纤通讯开入开出模块15采集电流、电压、有功、无功、功率因数、频率等数据。0015本发明中的高性能变压器保护装置解决了传统变压器保护装置可靠性低、不能对电子互感器等数字化设备进行通讯信号采集分析、不适用于数字化变电站电压器保护的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步；上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。说明书CN104184120A1/1页6图1说明书附图CN104184120A