[发明专利]基于串行总线技术的微机继电保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备上所使用的微机继电保护装置。

背景技术

电力设备用微机继电保护装置是利用微机技术，通过分析计算电力设备的各种状态量，判断电力设备是否有故障，并在故障时发出命令将其从电力系统中切除的自动装置。微机保护装置出于灵活性考虑，一般采用插件式的结构组成。将处理器电路，电压电流输入转换电路，开关量状态输入，继电器输出等，分别放在不同的电路板上，然后通过接插件和背板进行连接。各输入量板与处理器板之间，要么采用专用连线连接，要么通过接口器件，统一连接到处理器板总线上，由处理器程序读取所有输入量，并进行数据分析计算，并驱动继电器做保护动作输出。

传统微机继电保护装置中，处理器板和输入输出板卡间采用的专用连线或并行总线存在很多固有缺陷。首先，这两种方式有连线功能和位置相对固定的特点，即背板上每条连线都有固定的功能定义，不能作为其他用途，这就带来了灵活性的问题。因为微机继电保护装置功能要求种类众多，采用此种方式就要求每种不同的型号都要有数量众多的板卡类型，并且这些板卡在不同型号装置间互不通用。同时还导致背板总线信号定义很难标准化处理，增加了功能扩充的难度和维护的成本。其次，专用连线或并行总线有抗干扰性能差的缺点。干扰发生时，处理器不能区分收到的输入信号是否存在干扰错误，甚至有可能根据错误的输入发出了错误的动作指令，这样的情况在传统的微机继电保护装置中一直是个很难完全解决的问题。第三，专用连线和并行总线连线众多，而又没有总线管理和自检功能。装置长时间使用后，由于接插件触点氧化导致接触不好，大大提高了装置的故障率，甚至由于接插件接触故障导致装置误判误动作。综上原因，现有的微机继电保护装置的结构形式不能满足结构简单，长时间稳定可靠工作，并在内部出现故障时自检告警的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明是一种电力设备用微机继电保护装置，采用组件式设计结构，将处理器电路，电压电流输入转换电路，开关量状态输入，继电器输出采用单独插件实现，同时增加系统管理插件板。所有插件采用3条差分串行总线相连。分别为CAN总线，RS485总线和TDM总线。其中CAN总线由于CAN总线实时性和延迟确定性，用于传递高实时性的IO信号，包括开入量和继电器开出量。RS485总线用于各个板卡进行配置和状态监视。这里不使用CAN总线做此功能，主要是考虑不占用CAN总线带宽，降低CAN总线负载率，保证高实时性的特点。由于CAN总线的速度不足以传递大量实时电压电流采样值信号，所以本方案采用串行TDM总线来传递模拟量输入信号。由于TDM同样只需要3对差分信号线，也有连线少的优点。同时由于其工作于10Mbps的波特率，拥有很高的带宽，所以非常适合传递多通道模拟量采样信息。

本发明的有益效果：本发明相对于传统微机保护的内部连接结构作出了很大改进。首先采用了差分串行总线代替了专用连线和并行总线，大大减少了背板上连线的数目，简化了机箱的连接关系。另外，串行总线采用差分电平，对于共模干扰有很强的抑制作用。同时，串行总线具有数据校验功能，即使在少部分受干扰情况下发生数据传输错误，也能及时检出，不至于造成误判或者误动等严重问题。

本发明的特点在于，对于机箱内部需要传输的数据进行了分类，根据其实时性和数据速率要求，将数据的传输分派到不同的串行总线上进行传输。明晰了数据传输结构，增加了通用性。

附图说明

图1是本发明实施例的装置内部的结构图。

图2是本发明实施例的开关量输入插件板结构图。

图3是本发明实施例的继电器输出插件板结构图。

图4是本发明实施例的模拟量输入插件板结构图。

图5是本发明实施例的主处理器插件板结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明内部结构如图1所示，主要由主处理器插件板，开关量输入插件板，继电器输出插件板，模拟量输入插件板和机箱背板组成，各个插件板通过背板串行总线相连。背板串行总线包括CAN总线，RS485总线和TDM总线。其中，CAN总线主要用于传递开入开出量和板卡心跳状态信息，RS485总线用于传输板卡配置信息和状态监视信息，TDM总线用于传输模拟量通道高速采样点信息。

如图2所示，开关量输入插件板主要由开关量输入电路，单片机和CAN总线收发器和RS485收发器组成。单片机负责采集开关量输入信号，并通过CAN总线向外传递。同时需要通过RS485总线接收主处理器板发来的配置信息和向主处理回报状态信息。