一种基于IEC-61850标准的智能断路器控制系统

摘要

本发明公开了一种基于IEC-61850标准的智能断路器控制系统，属于电力控制、电力保护领域。本发明控制系统包括主控板和开入开出电源板；主控板包括MMS处理器、保护任务处理器、GOOSE/SMV处理器、模拟量采集单元、通讯单元，实现模拟量的采集，保护测控功能逻辑运算；开入开出电源板包括IO处理器、开入量输入单元、开出量输出单元以及电源模块，实现对断路器位置信号以及手车行程开关位置信号采集和断路器分合闸输出控制。该控制系统安装在断路器机箱内部，使断路器成为集开断、测量、保护、控制和通信为一体的智能断路器。

说明书

技术领域

本发明属于电力控制、电力保护领域，具体涉及一种断路器控制系统。

背景技术

目前，中低压断路器广泛用于保护配网架空、电缆馈线和配电变电站系统，断路器要 求除了能正常分合系统额定电流外，还要求在系统故障时快速切断系统短路故障电流，并 具备速动性和选择性，并且不能出现越级跳闸现象。

随着电力系统控制技术的智能化发展，许多断路器保护设备的智能化程度越来越高， 但其终究是与断路器分开，是一种智能二次设备；很少有智能设备和断路器机构合二为一， 使断路器本身智能化。如今，智能变电站的一个重要目标就是要实现智能化的一次设备， 断路器一次设备智能化成为了当前一个重要发展方向。

发明内容

本发明提供了一种智能断路控制系统的主控板和一种智能断路器控制系统。该控制系 统集测量、保护、监视、控制、通讯与一体，并支持IEC61850-8-1和IEC 61850-9-2通信 协议的网络通信功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于智能断路控制系统的主控板，包括MMS处理器、保护任务处理器、 GOOSE/SMV处理器、模拟量采集单元、通讯单元；

所述MMS处理器，能够与站控层MMS报文交互，与人机界面设备进行通讯；

所述保护任务处理器，用于实现保护、测控的逻辑运算以及管理功能；

所述GOOSE/SMV处理器，能够实现智能断路器控制系统互操作与水平通信；

所述模拟量采集单元，实现对断路器模拟量信息的转换和采样功能，并且将采集数据 传输给所述保护任务处理器；

所述通讯单元与保护任务处理器相连，采用MODBUS规约。

优选地，所述保护任务处理器实现的保护功能包括：瞬时保护、过流保护、接地保护、 负序电流、低电压、过电压、负序过压、热过载保护、堵转、电机启动监视。

优选地，所述保护任务处理器实现的测控功能包括：遥信、遥测、遥控；，所述保护 任务处理器实现的管理功能包括：定值参数管理、事件报告管理。

优选地，所述模拟量采集单元包含罗氏线圈积分电路、AD转换和FPGA模块，所述 FPGA模块实现采样功能和B码对时功能。

优选地，所述通讯单元通过RS485方式或WIFI方式对外进行数据传输。

本发明另一个目的，提供一种智能断路器控制系统，包括以上方案所述的主控板和开 入开出电源板；所述主控板通过内部总线与开入开出电源板连接。

优选地，所述开入开出电源板包括IO处理器、开入量输入单元、开出量输出单元以 及电源模块，所述开入量输入单元与断路器各类辅助开关节点相连，采集断路器位置信号 以及手车行程开关位置信号传递给IO处理器，所述开出量输出单元用于断路器分合闸输 出控制；所述IO处理器和主控板上保护任务处理器通过内部总线方式相连，为保护任务 处理器提供开入信号，并且发出保护任务处理器的分合闸指令。

优选地，所述主控板还包括MMS通讯接口，所述MMS处理器与MMS通讯接口相 连。

优选地，所述主控板还包括HMI通讯接口，所述MMS处理器与HMI通讯接口相连。

优选地，所述主控板还包括GOOSE/SMV通讯接口，所述GOOSE/SMV处理器与 GOOSE/SMV通讯接口相连。

本发明为一种基于IEC-61850标准的智能断路器控制系统，该系统安装在断路器操作 箱内，接收断路器内部罗氏线圈采集的模拟量信号，采集断路器位置信号、手车行程开关 等位置信号，并提供继电器出口控制断路器分合闸操作，使断路器成为集开断、测量、保 护、控制和通信为一体的智能断路器。该系统集成IEC-61850通信协议，无需附加任何通 信规约转换设备即可将断路器直接与变电站管理系统相连，也具备站内智能断路器设备互 操作与水平通信等特性。

本发明的有益效果：

采用本发明智能控制系统的断路器具备以下特征：

1)全面的状态监测功能，监测对象包括断路器控制系统软硬件、通信、断路器跳闸回路 以及断路器本身的触头磨损情况、弹簧储能时间、断路器操作时间和断路器操作次数， 并提供断路器日常维护所需的基本数据。

2)丰富的保护功能配置，满足配网架空、电缆馈线和配电变电站内断路器使用。

3)提供B码同步对时信号，具备独立的对时接口。

4)该系统内嵌于断路器机构中，用户在开箱后进行简单设定即可快速安装与测试验收并 投入使用。

5)基于IEC-61850标准，支持智能断路器控制系统与变电站管理系统之间MMS通信， 利用GOOSE的水平通信可使智能设备间通过以太网点对点通信实现高速保护和控制 系统的互操作。

6)通过WIFI网络，实现对智能断路器控制系统无线数据传输。

附图说明

图1是本发明中智能断路器控制系统的整体结构框图。

图2是本发明中智能断路器控制系统的主控板结构框图。

图3是本发明中智能断路器控制系统的开入开出电源板结构框图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本实施例一种基于IEC-61850标准智能断路器控制系统，该控制系统包 括：包括主控板和开入开出电源板。其中：

如图2所示，主控板是智能断路器控制系统的核心部件，包括MMS处理器、保护任 务处理器、GOOSE/SMV处理器、模拟量采集单元、通讯单元。该部件实现模拟量的采 集，保护测控功能逻辑运算，并通过以太网接口，实现智能断路器控制系统与变电站管理 系统通信，或智能断路器控制系统之间互操作和水平通信，还可通过光纤接口实现B码 同步对时功能。

所述MMS处理器，通过和MMS通讯接口相连，实现与站控层MMS报文交互；通 过和HMI通讯接口相连，实现和人机界面设备进行通讯；

所述保护任务处理器，实现保护测控逻辑运算以及管理功能，实现的保护功能包括： 瞬时保护、过流保护、接地保护、负序电流、低电压、过电压、负序过压、热过载保护、 堵转、电机启动监视；实现的测控功能包括：遥信、遥测、遥控；实现的管理功能包括： 定值参数管理、事件报告管理等等。

所述GOOSE/SMV处理器，和GOOSE/SMV通讯接口相连，实现智能断路器控制系 统互操作与水平通信。

所述模拟量采集单元包含罗氏线圈积分电路、AD转换和FPGA模块，实现对断路器 罗氏线圈模拟量信息A/D转换和采样功能，通过并行总线传递给保护任务处理器；FPGA 模块实现采样功能和B码对时功能。

所述通讯单元和保护任务处理器相连，采用MODBUS规约，通过RS485方式或WIFI 方式对外进行数据传输。

如图3所示，所述开入开出电源板，包括IO处理器、开入量输入单元、开出量输出 单元以及电源模块，开入量输入单元与断路器各类辅助开关节点相连，采集断路器位置信 号以及手车行程开关位置信号传递给IO处理器，开出量输出单元用于发出IO处理器给 出的断路器分合闸输出控制信号。IO处理器和主控板上保护任务处理器通过内部总线方 式相连，IO处理器提供开入信号给保护任务处理器，并给发出保护任务处理器的分合闸 指令。

至此，完成了智能断路器控制系统的实现方法的说明。