專利名稱：基于ft3傳輸協議的小電流接地選線裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種電力技術和設備，適用于3 60kV數字化變電站，能夠對單 相接地故障進行準確選線。
背景技術：
我國3 60kV配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，又稱為小電流接地系統， 小電流接地系統的故障絕大多數是單相接地故障。發生單相接地故障時，接地電流很小，可 以在故障情況下繼續運行1 2個小時，但是必須盡快找到故障線路，這就提出了故障選線 問題。目前傳統的微機型選線裝置已比較成熟，其基本原理是對外部接入的零序電壓和 零序電流信號進行AD采樣，然后進行計算處理。隨著新型電子式互感器技術、智能開關技 術和網絡通信技術的發展，以一次設備智能化、二次設備網絡化為主要特征的數字化變電 站技術成為技術主流，而傳統型的微機型選線裝置已不適用與數字化變電站。在數字化變 電站中，小電流接地故障選線裝置需要利用所有線路的零序電流和母線的零序電壓，具有 間隔多、數據實時性要求高、數據通信量大等特點，因此其研制難度相對于其他數字保護要 大得多。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術上的不足，提出適用于數字化變電站的選線裝 置實現方案，填補了國內外相關技術領域的空白。本實用新型的技術方案如下一種小電流接地系統單相接地故障選線裝置，該單相接地故障選線裝置由高速串 口讀取模塊和主機兩個部分組成，所述高速串口讀取模塊插接在主機底板的PCI插槽上， 所述主機安裝于主機機箱內；其特征為所述高速串口讀取模塊包括光_電轉換接口，嵌入式CPU處理模塊，以及PCI總 線驅動模塊；其中光_電轉換接口的輸入端連接光纖，將光纖輸入信號轉換為電信號，所述 光-電轉換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連；所述嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過所述PCI總線驅動模塊連接到PCI總線 上，所述PCI總線與主機CPU相連。其中光-電轉換接口能夠將光纖輸入信號轉換為電信號，供CPU處理；嵌入式CPU 處理模塊能夠按照IEC 60044-8傳輸協議中規定的高速串行FT3傳輸協議標準，讀取所接 收到的串口數據并解析出選線需要的零序電流和零序電壓數據；PCI總線驅動模塊能夠將 解析后的零序電流和零序電壓數據發送到PCI總線上，按照總線標準傳送給主機CPU進行 處理。所述主機為工業控制計算機，包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內存。其中主板 和高速串口讀取模塊通過底板的標準PCI總線進行數據交互，同時主板具備以太網口，主 機通過網線與變電站自動化后臺連接，上報選線結果。[0010]本實用新型的單相接地故障選線裝置專門針對數字化變電站使用，屬于間隔層的 一個設備，與過程層和變電站層進行數據交互。選線裝置無需AD采樣環節，直接接入電子 式電壓互感器和電子式電流互感器的數字信號，利用PCI總線將數字信號傳送到CPU進行 計算。算法程序采用本公司的專利技術(專利名稱小電流接地電網單相接地故障選線裝 置；專利號ZL200320126180. 5)，應用多種選線方法相融合進行綜合選線，能夠針對金屬 性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等各種情況準確選出故障線路。本實用新型的優點如下1、適用于數字化變電站。2、擴展性好，具有多路光纖輸入接口，滿足變電站的需求。3、集成度高，選線裝置所有板卡集成在一個機箱內。4、采用PCI總線，具有高速的數據處理能力。5、主機具備網口，能夠通過以太網上傳選線信息。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是高速串口讀取模塊的原理圖；圖3是光-電轉換接口的原理圖；圖4是嵌入式CPU處理模塊的原理圖； 圖5是PCI總線驅動模塊的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過具體實施對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。本實用新型的單相接地故障選線裝置專門針對數字化變電站使用，屬于間隔層的 一個設備，與過程層和變電站層進行數據交互。選線裝置無需AD采樣環節，直接接入電子 式電壓互感器和電子式電流互感器的數字信號，利用PCI總線將數字信號傳送到CPU進行 計算。算法程序采用本公司的專利技術(專利名稱小電流接地電網單相接地故障選線裝 置；專利號ZL200320126180. 5)，應用多種選線方法相融合進行綜合選線，能夠針對金屬 性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等各種情況準確選出故障線路。單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機兩個部分組成。所述高速串口 讀取模塊包括光-電轉換接口，嵌入式CPU處理模塊，以及PCI總線驅動模塊。其中光-電 轉換接口能夠將光纖輸入信號轉換為電信號，供CPU處理；嵌入式CPU處理模塊能夠按照 IEC 60044-8傳輸協議中規定的高速串行FT3傳輸協議標準，讀取所接收到的串口數據并 解析出選線需要的零序電流和零序電壓數據；PCI總線驅動模塊能夠將解析后的零序電流 和零序電壓數據發送到PCI總線上，按照總線標準傳送給主機CPU進行處理。高速串口讀 取模塊插接在主機底板的PCI插槽上，安裝于主機機箱內。所述主機為工業控制計算機，包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內存。其中主 板和高速串口讀取模塊通過底板的標準PCI總線進行數據交互，同時主板具備以太網口， 主機通過網線與變電站自動化后臺連接，上報選線結果。如圖1所示，選線裝置位于間隔層，位于過程層的電子式電流互感器和電子式電壓互感器采集到各個間隔的電流和電壓的數字信號，該數字信號通過IEC 60044-8傳輸協 議中規定的高速串行FT3傳輸協議標準傳送至選線裝置，傳輸介質為光纖。D1至Dn表示高 速串口讀取模塊，選線裝置采用光-電轉換技術將接收到的光信號轉換為電信號，利用高 速串口讀取技術讀取數據并解析出有用數據，數據通過PCI總線進入CPU進行計算準確選 出故障線路。選線裝置能夠將選線信息通過以太網上傳至變電站層的自動化后臺。高速串口讀取模塊原理如圖2所示，位于選線裝置內，可以同時接受多路光信號。 每路光信號通過光纖連接到光電轉換器上，將光信號轉換為電信號，再經過電信號驅動電 路將信號整形，再輸入到嵌入式CPU處理模塊。之后，經過PCI總線驅動模塊將所接收到的 經過預處理的一組信號傳輸到PCI總線上，通過PCI總線輸入到CPU中進行處理。光-電轉換接口原理如圖3所示，位于高速串口讀取模塊中，是他的第一部分電 路。通過光纖連接到光電轉換器HFBR2412上，其中HFBR2412的第2腳連接至5V正電源上； 第3和7腳連接至電源地上；第6腳通過500歐姆電阻連接至5V正電源上。其中，第6腳 是電信號數據輸出端，連接到7406的第1腳上。7406的第7和14腳分別連接5V正電源和 地；7406的第2腳輸出是光_電轉換接口的最終輸出端。嵌入式CPU處理模塊原理如圖4所示，位于高速串口讀取模塊中，是他的第二部分 電路，接收光-電轉換接口的輸出信號。將所接收的信號輸入到單片機8051F310的第21 腳上。每一路光-電轉換接口電路都接到單獨的一片8051F310的第21腳上。8051F310將 所接收到的高速串行數據轉換為特定格式數據，通過第27腳輸入到DSP芯片TMS320F2812
上92 (93，94，......，104)腳上，多個8051F310的輸出腳分別接到TMS320F2812上不同的
管腳上。PCI總線驅動模塊原理如圖5所示，于高速串口讀取模塊中，是他的第三部分電 路，接收嵌入式CPU處理模塊的輸出數據。TMS320F2812通過Adress Bus (地址總線)、 DataBus (數據總線)、Control Bus (控制總線)與PCI總線控制器PCI9052相連接，PCI總 線控制器PCI9052將TMS320F2812所傳輸的數據轉換為PCI總線格式，通過PCI總線與CPU
相互通訊。
權利要求一種基于FT3傳輸協議的小電流接地選線裝置，該單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機兩個部分組成，所述高速串口讀取模塊插接在主機底板的PCI插槽上，所述主機安裝于主機機箱內；其特征為所述高速串口讀取模塊包括光 電轉換接口，嵌入式CPU處理模塊，以及PCI總線驅動模塊；其中光 電轉換接口的輸入端連接光纖，將光纖輸入信號轉換為電信號，所述光 電轉換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連；所述嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過所述PCI總線驅動模塊連接到PCI總線上，所述PCI總線與主機CPU相連。
2.根據權利要求1所述的基于FT3傳輸協議的小電流接地選線裝置，其特征為所述 主機為工業控制計算機，包括PCI底板、主板、液晶、電子硬盤、內存；其中主板和高速串口 讀取模塊通過主機底板的標準PCI總線進行數據交互。
3.根據權利要求1或2所述的基于FT3傳輸協議的小電流接地選線裝置，其特征為 所述的選線裝置專門應用于數字化變電站，其前端與電子式互感器連接，輸入信號為數字 信號，選線裝置沒有AD采樣環節。
4.根據權利要求1所述的基于FT3傳輸協議的小電流接地選線裝置，其特征為所述 主機的主板具備以太網口，主機通過以太網與變電站自動化后臺連接，上報選線結果。
專利摘要本實用新型公開了一種基于FT3傳輸協議的小電流接地選線裝置，該單相接地故障選線裝置由高速串口讀取模塊和主機兩個部分組成，高速串口讀取模塊插接在主機底板的PCI插槽上，主機安裝于主機機箱內。高速串口讀取模塊包括光-電轉換接口，嵌入式CPU處理模塊，以及PCI總線驅動模塊，其中光-電轉換接口的輸入端連接光纖，將光纖輸入信號轉換為電信號，光-電轉換接口的輸出端與所述嵌入式CPU處理模塊的輸入端相連。嵌入式CPU處理模塊的輸出端通過所述PCI總線驅動模塊連接到PCI總線上，PCI總線與主機CPU相連。裝置能夠將選線信息通過以太網上傳至變電站自動化后臺。本實用新型技術成熟、可靠性高，滿足現場的實用要求。
文檔編號H02H7/26GK201656455SQ20092024644
公開日2010年11月24日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者李巖松, 李硯, 齊鄭 申請人:北京丹華昊博電力科技有限公司;華北電力大學