[发明专利]一种变电站的数据采集、传输及控制智能装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及实现数字化变电站过程层开关控制器和合并单元功能的变电站的数据采集、传输及控制智能装置。

背景技术

随着光电传感技术、光纤通讯技术快速发展，采用数字式互感器代替传统的电磁式电力互感器、光纤数字通讯技术代替普通金属电缆二次模拟电量传输方式技术已经成熟。与传统的电流互感器、电压互感器相比，数字式互感器具有电气绝缘性能好、占地少、造价低、动态范围大、不易饱和的优点；而采用数字化光纤通讯技术，取代传统金属电缆进行信息传送，可大幅提高数据传输量，通讯也更可靠、快速。以上这些，为光纤数字化继电保护装置逐步代替传统模拟量输入的继电保护装置创造了良好的条件。数字式互感器与保护、测控设备的接口问题，成为其能否实现产业化的关键。

发明内容

(1)本发明的装置简化了二次设备的结构。现代变电站内的装置大多是数字装置，传统的电磁互感器的模拟输出信号到这些数字装置需要经过采样保持、多路转换开关、模数(A/D)变换。数字式互感器送出的信号经过智能装置处理后，可以直接为数字装置所用，从而省去了数字装置的这些信号变换电路，简化了数字装置的硬件结构。

(2)消除了测量数据传输过程中的系统误差，提高了系统的准确度和可靠性。电磁式互感器的误差随二次回路的负荷变化而变化，产生的系统误差不可预计，而数字式互感器采集的数据经智能装置处理后传送的是数字信号，因而完全不受负载的影响，系统误差仅存在于互感器自身。

(3)变电站自动化系统间隔层和过程层的连接方式更加开放和灵活。传统变电站中，当多个不同装置需要同一个互感器的信号时，就需要进行复杂的二次接线，而智能装置输出的数字信号可以很方便地进行数据通信，可以利用现代通信技术实现点对点/多个点对点或过程总线通信方式。这样将完全取代大量的二次电缆线，彻底解决二次接线复杂的问题，可实现真正意义上的信息共享。

可见，电子互感器与计量保护装置的合理接口设计，不仅能简化二次设备，而且能提高整个系统的准确度和可靠性。接口的标准化还可促使变电站自动化通信控制系统的优化，并最终实现变电站内的信息共享和系统集成。因此，针对数字式互感器与计量与保护系统的接口技术研究，对数字式互感器应用于变电站自动化系统有着至关重要的促进作用。

另外，本发明的数字化变电站的数据采集、传输及控制智能装置也可以直接采集模拟量和遥信量。

本发明的技术方案是：一种变电站的数据采集、传输及控制智能装置，其特征在于包括数据接收模块、基于GPS授时技术的时钟同步模块、数据还原模块、模数转换模块、基于数字信号处理技术的数据处理模块、基于IEC61850标准的数据输出模块、和开关量输入输出模块，所述数据还原模块根据所述时钟同步模块的处理结果，将数据接收模块输入的不同通道电子互感器传送的高速采样数据进行解码和排序并输出到所述数据处理模块进行数据处理，所述数据处理模块将处理后的数据传输到所述数据输出模块供其它设备使用。

本发明的装置其特征还在于所述数据还原模块使用的是大规模可编程门阵列FPGA，包括解码校验模块和数据排序处理模块，解码校验模块用于实现高压侧传送数据的解码和循环冗余校验。

本发明的装置其特征还在于所述开关量输入输出模块用于采集现场的开关状态信息，并将其按照IEC61850协议发送给保护测控装置，所述开关量输入输出模块也接收保护测控装置发出的跳闸命令。

本发明的装置其特征还在于所述时钟同步模块完成以下功能：

(1)准确可靠地识别信号；

(2)给各路模数转换模块(A/D)发送高精度的同步信号；

(3)对异常情况进行处理。

附图说明

图1是依据本发明的数字化变电站的数据采集、传输及控制智能装置的构成示意图；

图2是依据本发明的装置的数据还原模块的构成示意图；

图3是本装置在数字化变电站应用示意图。

具体实施方式

根据上述所需要实现的功能，本发明的装置分为5个部分：基于现场可编程门阵列技术的数据还原模块；基于数字信号处理技术的数据处理模块；基于IEC61850标准的数据输出模块，基于GPS授时技术的时钟同步模块；开关量输入输出模块。智能装置功能框图如附图1。

其中，数据还原模块完成不同通道电子互感器传送的高速采样数据，主要由解码校验模块、数据排序模块组成，框图如附图2所示。