一种带有快速出口回路的智能开关控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有快速出口回路的智能开关控制器，属于智能变电站继电保护技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，在智能变电站中，一次设备包括互感器、断路器等，二次设备按层次分为过程层、间隔层、站控层；其中，过程层设备包括合并单元、智能操作箱等；间隔层设备包括了继电保护装置、测控装置等。
[0003]断路器分合闸时所产生的涌流和过电压等暂态冲击不仅对断路器本身与用户设备产生危害，甚至还会引起继电保护设备误动，危害系统稳定。鉴于此，智能变电站的用户希望能采取措施减小开关操作过程中的暂态冲击，例如国网公司在企业标准中提出可选择智能控制器以减少暂态电压和涌流。
[0004]同时，受限于就地安装的户外柜的柜体大小，户外柜内装置安装一般都过于紧凑，智能变电站的用户有较强的意愿减少柜内设备，采用集成的智能开关控制器实现此需求。智能开关控制器为实现选相控制功能提供了必要的信号采集基础。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种带有快速出口回路的智能开关控制器，能够准确执行相位分合闸指令，精准控制出口动作的时机，从而减小冲击，且系统高度集成。
[0006]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0007]本发明的一种带有快速出口回路的智能开关控制器，包括主控CPU模件和设有快速出口回路的快速出口模件，主控CPU模件与快速出口模件之间设有两条通道；主控CPU模件包括微控制器和与微控制器相连接的FPGA芯片；快速出口回路包括继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路；快速出口模件还包括CPLD芯片和差分转单端芯片；继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路分别由CPLD芯片和差分转单端芯片驱动；微处理器与CPLD芯片连接，其通信内容为编码后的报文，FPGA芯片与差分转单端芯片连接，其通信内容为差分电平信号；微控制器收到测控跳合闸或手跳、手合命令后，通过报文驱动出口回路上的CPLD芯片，CPLD芯片控制继电器动作；同时，微控制器将跳闸合闸命令传递给FPGA芯片，FPGA芯片收到跳合闸命令后，根据过零点预测，选择合适的时刻(FPGA芯片的该功能是现有技术，此处不再赘述)，通过差分转单端芯片控制IGBT动作；继电器动作命令返回时，微控制器通过通信报文控制继电器预先收回动作状态(微控制器的该功能是现有技术，此处不再赘述)；同时，将继电器返回命令传递给FPGA芯片，FPGA芯片收到继电器返回命令后，经过可设置的延时，通过差分转单端芯片控制IGBT的关断。
[0008]对于测控跳合闸、手跳手合回路，采用选相分合功能；手跳手合信号依次通过信号模件、开入模件接入主控CPU模件上的开关量输入模件，主控CPU模件获取开入变位后，启动选择相位分合出口 ；测控跳合闸信号经GOOSE直接传递给主控CPU模件，主控CPU模件获取GOOSE变位后，启动出口 ；以上均可以从快速出口回路跳闸，用于保证跳合闸相位准确。
[0009]对于保护跳合闸回路，直接出口，不经选择相位，用于满足实时性的要求。
[0010]继电器跳闸出口回路特点在于耐受电压高，但动作时间不确定度高。IGBT跳闸出口回路特征在于动作时间准确度高。两者结合在一起，整体回路既有很可靠的耐受电压性能，动作时间又完全确定，完全适合电力系统准确过零点操作断路器的需求；本发明相对于传统的合并单元和智能终端，在跳闸和合闸的时候，可以精准的找到交流输电线路过零点精准时机进行分合闸，减小冲击，且系统高度集成。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的工作原理图；
[0012]图2为本发明的信号传送流程图。
【具体实施方式】
[0013]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0014]参见图1和图2，本发明的一种带有快速出口回路的智能开关控制器包括主控CPU模件、母版连接件和快速出口模件，且配套PC端软件，可以调节智能开关控制器的动作参数，如时间，相位等。
[0015]主控CPU模件发出的分合闸指令，经由微控制器和FPGA两个芯片处理并同时通过不同的通道发出。
[0016]快速出口回路包括继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路，继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路分别由CPLD芯片和差分芯片驱动。快速出口回路用于替代传统的继电器回路，时间上快速且准确进行断路器控制。
[0017]主控CPU模件的微控制器与快速出口回路所在模件的CPLD芯片链接。其间的通信内容为编码后的报文。
[0018]主控CPU模件的FPGA芯片与快速出口回路所在模件的差分转单端芯片链接。其间的通信内容为差分电平信号。
[0019]主控CPU模件通过报文驱动出口回路上的CPLD芯片，进而控制出口继电器开放，相当于出口启动开放；同时，主控CPU模件通过差分导线直连控制IGBT芯片准时开放动作，最终完成整个出口回路的快速准确动作。与传统的CPU控制继电器出口方式相比，避免了不确定的环节，时间上非常准确。
[0020]继电器跳闸出口回路特点在于耐受电压高，但动作时间不确定度高。IGBT跳闸出口回路特征在于动作时间准确度高。两者结合在一起，整体回路既有很可靠的耐受电压性能，动作时间又完全确定，完全适合电力系统准确过零点操作断路器的需求。
[0021]对于测控分合闸、手跳手合回路，采用选相分合功能，减小开关分合中的冲击和损耗。手跳、手合信号接入信号板后，经从动继电器接入DI板，CPU获取开入变位后，启动选择相位分合出口，测控跳合闸信号经GOOSE直接传递给CPU，CPU获取GOOSE变位后，启动出口，以上均可以从快速出口回路跳闸，保证跳合闸相位准确。
[0022]对于保护跳合闸回路，直接出口，不经选择相位，以满足实时性的要求。
[0023]相对于现有合并单元或者智能终端，其特点主要是增加快速出口模件，主要采用IGBT做为准确出口元器件，设计指标是动作时间离散性小于50 μ S。母板做相应的调整，提供快速出口模件的接口，承载两条并行的出口信号。CPU收到测控跳合闸或手跳、手合命令后，通过通信报文控制继电器动作；同时，将跳闸命令传递给FPGA。FPGA收到跳合闸命令后，根据过零点预测，选择合适的时刻，通过差分控制IGBT动作。动作命令返回时，CPU通过通信报文控制继电器返回；同时，将返回命令传递给FPGA。FPGA收到返回命令后，经一定的延时，通过差分控制IGBT的关断。
[0024]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种带有快速出口回路的智能开关控制器，其特征在于，包括主控CPU模件和设有快速出口回路的快速出口模件，所述主控CPU模件与快速出口模件之间设有两条通道； 所述主控CPU模件包括微控制器和与微控制器相连接的FPGA芯片； 所述快速出口回路包括继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路； 所述快速出口模件还包括CPLD芯片和差分转单端芯片； 所述继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路分别由CPLD芯片和差分转单端芯片驱动； 所述微处理器与CPLD芯片连接，其通信内容为编码后的报文，所述FPGA芯片与差分转单端芯片连接，其通信内容为差分电平信号； 所述微控制器收到测控跳合闸或手跳、手合命令后，通过报文驱动出口回路上的CPLD芯片，所述CPLD芯片控制继电器动作；同时，微控制器将跳闸合闸命令传递给FPGA芯片，所述FPGA芯片收到跳合闸命令后，根据过零点预测，选择合适的时刻，通过所述差分转单端芯片控制IGBT动作； 继电器动作命令返回时，所述微控制器通过通信报文控制继电器预先收回动作状态；同时，将继电器返回命令传递给FPGA芯片，所述FPGA芯片收到继电器返回命令后，经过可设置的延时，通过所述差分转单端芯片控制IGBT的关断。
2.根据权利要求1所述的带有快速出口回路的智能开关控制器，其特征在于，对于测控跳合闸、手跳手合回路，采用选相分合功能； 手跳手合信号依次通过信号模件、开入模件接入主控CPU模件上的开关量输入模件，所述主控CPU模件获取开入变位后，启动选择相位分合出口 ； 测控跳合闸信号经GOOSE直接传递给主控CPU模件，所述主控CPU模件获取GOOSE变位后，启动出口 ； 以上均可以从快速出口回路跳闸，用于保证跳合闸相位准确。
3.根据权利要求2所述的带有快速出口回路的智能开关控制器，其特征在于，对于保护跳合闸回路，直接出口，不经选择相位，用于满足实时性的要求。
【专利摘要】本发明公开了一种带有快速出口回路的智能开关控制器，包括主控CPU模件和设有快速出口回路的快速出口模件；主控CPU模件包括微控制器和与微控制器相连接的FPGA芯片；快速出口回路包括继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路；快速出口模件还包括CPLD芯片和差分转单端芯片；继电器跳闸出口回路和IGBT跳闸出口回路分别由CPLD芯片和差分转单端芯片驱动；微处理器与CPLD芯片连接，FPGA芯片与差分转单端芯片连接，其通信内容为差分电平信号。本发明将继电器跳闸出口回路与IGBT跳闸出口回路结合在一起，整体回路既有很可靠的耐受电压性能，动作时间又完全确定，适合电力系统准确过零点操作断路器的需求。
【IPC分类】H02J13-00
【公开号】CN104734358
【申请号】CN201510126530
【发明人】赵谦, 刘颖, 陈福锋, 李帅
【申请人】南京国电南自电网自动化有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月20日