一种基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统。

背景技术：

为了进行准确的故障定位，目前小电流接地系统的配电网中设置有大量的注入信号源。在配电网运行方式发生变化时，经常出现多个单相接地注入信号源并列运行在同一个电源的情况。并列运行的单相接地注入信号源需要频繁调节，甚至导致中性点电压在长时间内波动，影响了配电可靠性。

技术实现要素：

针对现有技术中提出的上述缺点，本实用新型提供了一种基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统。

本实用新型提供了一种基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统，包括：光交换机；分别与所述光交换机通过光纤连接的多个单相接地注入信号源控制器；与所述光交换机通过光纤连接的单相接地注入信号源调度控制器。

进一步地，所述单相接地注入信号源调度控制器包括相连接的控制芯片和存储芯片。

进一步地，每个所述单相接地注入信号源控制器包括设置有CPU的主板、开关量输出板卡和背板，所述开关量输出板卡和所述主板均与所述背板相连接。

进一步地，所述单相接地注入信号源控制器还包括开关量输入板卡，所述开关量输入板卡与所述背板相连接；或

所述单相接地注入信号源控制器还包括模拟量变换器板卡，所述模拟量变换器板卡与所述背板相连接，所述主板还包括A/D转换芯片，所述A/D转换芯片与所述CPU相连接。

进一步地，每个所述单相接地注入信号源控制器包括模拟量变换器板卡、主板、开关量输出板卡、开关量输入板卡和背板，所述开关量输出板卡、所述开关量输入板卡、所述模拟量变换器板卡和所述主板均与所述背板相连接；所述主板包括依次连接的CPU和A/D转换芯片。

进一步地，所述主板还包括依次连接的以太网控制芯片、以太网到光纤转换芯片和光纤收发芯片，所述光纤收发芯片通过光纤与所述光交换机相连接。

进一步地，所述单相接地注入信号源控制器还包括与所述CPU相连接的液晶显示器。

进一步地，所述主板还包括与所述CPU相连接的串口芯片。

本实用新型还提供了另一种基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统，包括：光交换机；分别与所述光交换机通过光纤连接的多个单相接地注入信号源控制器；与所述光交换机通过光纤连接的单相接地注入信号源调度控制器；与每个所述单相接地注入信号源控制器对应地相连接的一注入信号源，所述注入信号源包括真空断路器、电流互感器和电压互感器。

进一步地，所述单相接地注入信号源调度控制器包括相连接的控制芯片和存储芯片；每个所述单相接地注入信号源控制器包括模拟量变换器板卡、主板、开关量输出板卡、开关量输入板卡和背板，所述开关量输出板卡、所述开关量输入板卡、所述模拟量变换器板卡和所述主板均与所述背板相连接；所述主板包括依次连接的CPU和A/D转换芯片；所述模拟量变换器板卡分别与所述电流互感器和所述电压互感器相连接；所述开关量输出板卡和所述开关量输入板卡分别与所述真空断路器相连接。

本实用新型提供的基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统选择一个在电源侧的注入信号源控制器设为主控制器，同时闭锁其他信号源，从而保证在任何一个来自同一个电源的区域内，只有一台注入信号源工作，其余闭锁，从而提高了配电可靠性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统的组成图；

图2是本实用新型实施例基于光纤通信的单相接地注入信号源控制器的组成图；

图3是本实用新型实施例基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统的另一组成图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本实用新型实施例的基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统，包括：光交换机10；分别与所述光交换机通过光纤连接的多个单相接地注入信号源控制器20；与所述光交换机通过光纤连接的单相接地注入信号源调度控制器30。

进一步地，所述单相接地注入信号源调度控制器30包括相连接的控制芯片和存储芯片。

具体地，该存储芯片中存储有配电网的拓扑结构信息。单相接地注入信号源调度控制器30被部署为调度主站服务器，用于计算配电网络的拓扑结构，分析最佳的单相接地注入信号源。

具体地，所述光交换机10和单相接地注入信号源调度控制器30安装在调度主控室。当电网运行方式发生变化将导致多个注入信号源在同一个电网中并列运行时，单相接地注入信号源调度控制器将选择一个在电源侧的注入信号源控制器设为主控制器，同时闭锁其他信号源。这样就保证在任何一个来自同一个电源的区域内，只有一台注入信号源工作，其余闭锁，从而提高了配电可靠性。

一旦通过光交换机接到闭锁指令，单相接地注入信号源控制器就禁用其本地控制功能。

作为独立的本地注入信号源控制器，主控制器根据电网电压的变化，检测到发生单相接地故障后，将轮流将其对应的注入信号源的ABC三相的真空断路器闭合，使ABC三相逐一经电阻接地，产生注入电流信号，以保证安装在线路上的故障定位装置进行故障定位。

进一步地，如图2所示，每个所述单相接地注入信号源控制器20包括设置有CPU的主板21、开关量输出板卡22和背板25，所述开关量输出板卡22和所述主板21均与所述背板25相连接。

进一步地，所述单相接地注入信号源控制器20还包括开关量输入板卡23，所述开关量输入板卡23与所述背板25相连接；或

所述单相接地注入信号源控制器20还包括模拟量变换器板卡24，所述模拟量变换器板卡24与所述背板25相连接，所述主板还包括A/D转换芯片，所述A/D转换芯片与所述CPU相连接。

根据单相接地注入信号源调度控制器30进行最优单相接地注入信号源选择时所依据的信息不同，部署在单相接地注入信号源本地的单相接地注入信号源控制器20可以对应地设置模拟量变换器板卡24或开关量输入板卡23。

优选地，如图2所示，每个所述单相接地注入信号源控制器20包括模拟量变换器板卡24、主板21、开关量输出板卡22、开关量输入板卡23和背板25，所述开关量输出板卡22、所述开关量输入板卡23、所述模拟量变换器板卡24和所述主板21均与所述背板25相连接；所述主板包括依次连接的CPU和A/D转换芯片。

进一步地，所述主板21还包括依次连接的以太网控制芯片、以太网到光纤转换芯片和光纤收发芯片，所述光纤收发芯片通过光纤与所述光交换机10相连接。

进一步地，所述单相接地注入信号源控制器还包括与所述CPU相连接的液晶显示器。

进一步地，所述主板21还包括与所述CPU相连接的串口芯片，所述串口芯片与自动化后台相连接。

在系统正常运行时，多个单相接地注入信号源控制器20通过光纤连接到光交换机上，与单相接地注入信号源调度控制器30实时通信，上传本地单相接地注入信号源的信息；当系统运行方式改变时，调度主站服务器选择某个在电源侧的单相接地注入信号源控制器作为主控制器，同时闭锁其他单相接地注入信号源控制器；当配电网发生单相接地故障时，所述主控制器控制其对应的单相接地注入信号源向配电网内注入信号，其他单相接地注入信号源由于闭锁不会向配电网内注入信号。

如图3所示，该基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统，包括：光交换机10；分别与所述光交换机通过光纤连接的多个单相接地注入信号源控制器20；与所述光交换机通过光纤连接的单相接地注入信号源调度控制器30；与每个所述单相接地注入信号源控制器20对应地相连接的一注入信号源40，所述注入信号源40包括真空断路器、电流互感器(Current Transformers，以下简称CT)和电压互感器(Phase voltage Transformers，以下简称PT)。

进一步地，如图2所示，所述单相接地注入信号源调度控制器30包括相连接的控制芯片和存储芯片；每个所述单相接地注入信号源控制器20包括模拟量变换器板卡24、主板21、开关量输出板卡21、开关量输入板卡22和背板25，所述开关量输出板卡22、所述开关量输入板卡23、所述模拟量变换器板卡24和所述主板21均与所述背板25相连接；所述主板21包括依次连接的CPU和A/D转换芯片；所述模拟量变换器板卡24分别与所述电流互感器和所述电压互感器相连接；所述开关量输出板卡22和所述开关量输入板卡23分别与所述真空断路器相连接。

如图2所示，单相接地注入信号源控制器20，可控制任意型号单相接地注入信号源，控制器与单相接地注入信号源之间通过二次电缆连接，控制器可以实时采集单相接地注入信号源的信息，所示信息包括单相接地注入信号源电压互感器、电流互感器采集的电压、电流信号，以及单相接地注入信号源调节开关的档位信号；控制器并且能够对单相接地注入信号源进行控制。

光交换机用于连接所有的控制器，光交换机的速度为1000M，完全满足现场的通信要求。

如图2所示，控制器20的所有模块都连接在背板25上。通过二次电缆将单相接地注入信号源电流互感器CT和电压互感器PT的副边模拟信号接入模拟量变换器板卡24。A1、A2、An表示模拟量变换器板卡24上的模拟量变换器，能够将电压和电流转变为-5V与+5V之间的低压模拟量信号，该模拟量进入嵌入式主板21后首先进行低通滤波，然后经过A/D转换后变为数字信号。

通过二次电缆将单相接地注入信号源调节开关，即真空断路器的档位信号接入控制器20的开关量输入模块23，DI1至DIn表示开关量输入转换单元。

CPU对数字信号进行计算。通过二次电缆将单相接地注入信号源调节开关，即真空断路器的控制信号接入控制器20的开关量输出模块22，DO1至DOn表示开关量输出模块22上的继电器单元。

本地单相接地注入信号源相连的真空断路器的动作结果由液晶LCD汉字化显示，或者通过串口上传到自动化后台。

光纤以太网由以太网控制芯片CS8900A、以太网到光纤转换芯片10BASE-FX转换芯片IP113A、光纤收发芯片AFBR5803构成，CS8900A通过数据总线、地址总线、控制总线连接到CPU。IP113A是把10BASE-T信号转换成光纤信号，该信号通过AFBR5803光纤收发模块实现收发，AFBR5803的发射与接收接入光纤网络。

具体地，本实施例基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统，包括多个单相接地注入信号源控制器和一个光交换机，所述多个单相接地注入信号源控制器能够通过光纤连接到所述光交换机上，多个控制器之间进行实时通信，形成分布式控制系统，所述分布式控制系统协调控制；每一单相接地注入信号源控制器通过二次电缆与相对应的一单相接地注入信号源相连，相对应的单相接地注入信号源电压互感器、电流互感器采集单相接地注入信号源的电压信号和电流信号，所述单相接地注入信号源的电压信号、电流信号以及单相接地注入信号源真空断路器的档位信号通过二次电缆上传至该单相接地注入信号源控制器；所述单相接地注入信号源控制器通过二次电缆向对应的单相接地注入信号源真空断路器输出相应的控制信号；所述光交换机安装在调度主控室，多个单相接地注入信号源控制器将所述对应单相接地注入信号源的电压信号、电流信号以及单相接地注入信号源真空断路器的档位信号通过光纤传输至光交换机，以实现多个单相接地注入信号源控制器的实时通信；所述光交换机同时与调度主站服务器相连，调度主站服务器用于计算供电网络的拓扑结构，分析最佳的单相接地注入信号源。

该单相接地注入信号源控制系统实时获取多个注入信号源装置的电压、电流数据，并及时向目标注入信号源装置发出闭锁或开启指令。当电网运行方式发生变化，导致多个单相接地注入信号源在同一个电网中并列运行时。调度主站服务器自动选择一个在电源侧的单相接地注入信号源，将其控制器设为主控制器，同时闭锁其他单相接地注入信号源。当发生单相接地故障时，仅仅由主控制器控制相应的单相接地注入信号源注入信号。这样就保证在任何一个来自同一个电源的区域内，只有一台单相接地注入信号源工作，其余闭锁。

本基于光纤通信的单相接地注入信号源控制系统的优点如下：

1、能够有效解决同一个电网中有多套单相接地注入信号源的情况，避免单相接地注入信号源误动和频繁调节，从而提高了配电可靠性。

2、所述控制器为嵌入式工控机，可控制多种形式的单相接地注入信号源，并且其通信方式为光纤以太网，便于多机互联通信。

3、多个控制器采用光纤以太网通信，信号传输实容量大、衰减小、实时性好、抗干扰能力强。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。