[發(fā)明專利]基于串行總線技術(shù)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110459520.5
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN102437550A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杭;張偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京因泰萊電器股份有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/00
• 分類號(hào): H02H7/00;G06F13/38
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 張?zhí)K沛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備上所使用的微機(jī)繼電保護(hù)裝置。

背景技術(shù)

電力設(shè)備用微機(jī)繼電保護(hù)裝置是利用微機(jī)技術(shù)，通過分析計(jì)算電力設(shè)備的各種狀態(tài)量，判斷電力設(shè)備是否有故障，并在故障時(shí)發(fā)出命令將其從電力系統(tǒng)中切除的自動(dòng)裝置。微機(jī)保護(hù)裝置出于靈活性考慮，一般采用插件式的結(jié)構(gòu)組成。將處理器電路，電壓電流輸入轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量狀態(tài)輸入，繼電器輸出等，分別放在不同的電路板上，然后通過接插件和背板進(jìn)行連接。各輸入量板與處理器板之間，要么采用專用連線連接，要么通過接口器件，統(tǒng)一連接到處理器板總線上，由處理器程序讀取所有輸入量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算，并驅(qū)動(dòng)繼電器做保護(hù)動(dòng)作輸出。

傳統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置中，處理器板和輸入輸出板卡間采用的專用連線或并行總線存在很多固有缺陷。首先，這兩種方式有連線功能和位置相對(duì)固定的特點(diǎn)，即背板上每條連線都有固定的功能定義，不能作為其他用途，這就帶來了靈活性的問題。因?yàn)槲C(jī)繼電保護(hù)裝置功能要求種類眾多，采用此種方式就要求每種不同的型號(hào)都要有數(shù)量眾多的板卡類型，并且這些板卡在不同型號(hào)裝置間互不通用。同時(shí)還導(dǎo)致背板總線信號(hào)定義很難標(biāo)準(zhǔn)化處理，增加了功能擴(kuò)充的難度和維護(hù)的成本。其次，專用連線或并行總線有抗干擾性能差的缺點(diǎn)。干擾發(fā)生時(shí)，處理器不能區(qū)分收到的輸入信號(hào)是否存在干擾錯(cuò)誤，甚至有可能根據(jù)錯(cuò)誤的輸入發(fā)出了錯(cuò)誤的動(dòng)作指令，這樣的情況在傳統(tǒng)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置中一直是個(gè)很難完全解決的問題。第三，專用連線和并行總線連線眾多，而又沒有總線管理和自檢功能。裝置長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于接插件觸點(diǎn)氧化導(dǎo)致接觸不好，大大提高了裝置的故障率，甚至由于接插件接觸故障導(dǎo)致裝置誤判誤動(dòng)作。綜上原因，現(xiàn)有的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)形式不能滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠工作，并在內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)自檢告警的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明是一種電力設(shè)備用微機(jī)繼電保護(hù)裝置，采用組件式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將處理器電路，電壓電流輸入轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量狀態(tài)輸入，繼電器輸出采用單獨(dú)插件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)增加系統(tǒng)管理插件板。所有插件采用3條差分串行總線相連。分別為CAN總線，RS485總線和TDM總線。其中CAN總線由于CAN總線實(shí)時(shí)性和延遲確定性，用于傳遞高實(shí)時(shí)性的IO信號(hào)，包括開入量和繼電器開出量。RS485總線用于各個(gè)板卡進(jìn)行配置和狀態(tài)監(jiān)視。這里不使用CAN總線做此功能，主要是考慮不占用CAN總線帶寬，降低CAN總線負(fù)載率，保證高實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。由于CAN總線的速度不足以傳遞大量實(shí)時(shí)電壓電流采樣值信號(hào)，所以本方案采用串行TDM總線來傳遞模擬量輸入信號(hào)。由于TDM同樣只需要3對(duì)差分信號(hào)線，也有連線少的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于其工作于10Mbps的波特率，擁有很高的帶寬，所以非常適合傳遞多通道模擬量采樣信息。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)作出了很大改進(jìn)。首先采用了差分串行總線代替了專用連線和并行總線，大大減少了背板上連線的數(shù)目，簡(jiǎn)化了機(jī)箱的連接關(guān)系。另外，串行總線采用差分電平，對(duì)于共模干擾有很強(qiáng)的抑制作用。同時(shí)，串行總線具有數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能，即使在少部分受干擾情況下發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，也能及時(shí)檢出，不至于造成誤判或者誤動(dòng)等嚴(yán)重問題。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于，對(duì)于機(jī)箱內(nèi)部需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行了分類，根據(jù)其實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)速率要求，將數(shù)據(jù)的傳輸分派到不同的串行總線上進(jìn)行傳輸。明晰了數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，增加了通用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)量輸入插件板結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的繼電器輸出插件板結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的模擬量輸入插件板結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的主處理器插件板結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由主處理器插件板，開關(guān)量輸入插件板，繼電器輸出插件板，模擬量輸入插件板和機(jī)箱背板組成，各個(gè)插件板通過背板串行總線相連。背板串行總線包括CAN總線，RS485總線和TDM總線。其中，CAN總線主要用于傳遞開入開出量和板卡心跳狀態(tài)信息，RS485總線用于傳輸板卡配置信息和狀態(tài)監(jiān)視信息，TDM總線用于傳輸模擬量通道高速采樣點(diǎn)信息。

如圖2所示，開關(guān)量輸入插件板主要由開關(guān)量輸入電路，單片機(jī)和CAN總線收發(fā)器和RS485收發(fā)器組成。單片機(jī)負(fù)責(zé)采集開關(guān)量輸入信號(hào)，并通過CAN總線向外傳遞。同時(shí)需要通過RS485總線接收主處理器板發(fā)來的配置信息和向主處理回報(bào)狀態(tài)信息。