一种基于双CPU设计的母线保护子机的制作方法

一种基于双cpu设计的母线保护子机
技术领域
1.本实用新型涉及电力系统继电保护技术领域，具体为一种基于双cpu设计的母线保护子机。


背景技术：

2.随着电力系统的不断发展，原有的集中式母线保护不能适用于间隔数量较多且各侧开关较多的应用场景，例如抽水蓄能电站的地下部分至地上开关站之间的长电缆区域，电缆长度过长会导致母线保护误动风险增加、可靠性降低。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于双cpu设计的母线保护子机。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于双cpu设计的母线保护子机，与电力系统的母线保护主机通信连接；包括：两个子机cpu模件、交流采样模件、开入开出模件和lookout模件；其中，所述两个子机cpu模件分别与所述母线保护主机的主cpu模件和从cpu模件通信连接；所述交流采样模件和所述开入开出模件均接入所述电力系统的一次母线、且均与所述子机cpu模件通信连接；所述交流采样模件，用于采集所述一次母线的交流模拟量信息；所述开入开出模件，用于采集所述一次母线的开关量状态信息和向所述lookout模件发送跳闸指令；所述lookout模件包括多个磁保护继电器；所述磁保护继电器与所述开入开出模件电连接；所述磁保护继电器的动作节点接入所述电力系统的一次开关设备；所述lookout模件，用于基于所述跳闸指令控制所述一次开关设备动作。
5.进一步地，所述两个子机cpu模件之间通过高速串行总线进行目标信息的交互；所述目标信息包括定值和cpu状态信息。
6.进一步地，所述子机cpu模件包括ad采样电路、cpu芯片和fpga芯片；其中，所述ad采样电路分别与所述交流采样模件和所述cpu芯片连接，用于将所述交流模拟量信息转换为数字量信息；所述fpga芯片，用于接收所述数字量信息并将所述数字量信息发送给所述cpu芯片；所述cpu芯片，用于与所述母线保护主机的主cpu模件和从cpu模件进行通讯。
7.进一步地，所述交流模拟量信息包括电流模拟量和电压模拟量；所述交流采样模件包括多个电流互感器和多个电压互感器；其中，所述多个电流互感器，用于采集所述一次母线的电流模拟量；所述多个电压互感器，用于采集所述一次母线的电压模拟量。
8.进一步地，所述开入开出模件包括开关量输出继电器、光电隔离输入和信号处理模块；其中，所述开关量输出继电器和所述光电隔离输入均与所述信号处理模块连接；所述开关量输出继电器和所述光电隔离输入均接入所述一次母线；所述开关量输出继电器与所述lookout模件连接；所述信号处理模块与所述子机cpu模件连接；所述光电隔离输入，用于采集所述一次母线的开关量状态信息；所述开关量输出继电器，用于向所述lookout模件发送跳闸指令。
9.本实用新型提供了一种基于双cpu设计的母线保护子机，与电力系统的母线保护主机通信连接，有效提高了母线保护的使用范围；同时基于双cpu硬件一致的设计，增加了装置的可靠性，降低了保护误动风险，缓解了现有技术中存在的因间隔数量多、电缆长度过长所导致的母线保护误动风险增加、可靠性降低的技术问题。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本实用新型实施例提供的一种基于双cpu设计的母线保护子机的示意图；
12.图2为本实用新型实施例提供的一种子机cpu模件的示意图；
13.图3为本实用新型实施例提供的一种交流采样模件的示意图；
14.图4为本实用新型实施例提供的一种开入开出模件的示意图；
15.图5为本实用新型实施例提供的一种lookout模件的示意图。
16.图中：10、子机cpu模件，11、ad采样电路，12、cpu芯片，13、fpga芯片，20、交流采样模件，21、电流互感器，22、电压互感器，30、开入开出模件，31、开关量输出继电器，32、光电隔离输入，33、信号处理模块，40、lookout模件，51、主cpu模件，52、从cpu模件，53、一次开关设备。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.图1是根据本实用新型实施例提供的一种基于双cpu设计的母线保护子机的示意图，该母线保护子机与电力系统的母线保护主机通信连接。如图1所示，具体包括：两个子机cpu模件10、交流采样模件20、开入开出模件30和lookout模件40。
19.具体地，如图1所示，两个子机cpu模件10分别与母线保护主机的主cpu模件51和从cpu模件52通信连接。可选地，两个子机cpu模件10分别与母线保护主机的主cpu模件51和从cpu模件52通过光纤连接。
20.交流采样模件20和开入开出模件30均接入电力系统的一次母线、且均与子机cpu模件10通信连接。
21.交流采样模件20，用于采集一次母线的交流模拟量信息。
22.开入开出模件30，用于采集一次母线的开关量状态信息和向lookout模件40发送跳闸指令。
23.lookout模件40包括多个磁保护继电器；磁保护继电器与开入开出模件30电连接；磁保护继电器的动作节点接入电力系统的一次开关设备53。
24.lookout模件40，用于基于跳闸指令控制一次开关设备53动作。
25.在本实用新型实施例中，两个子机cpu模件10之间通过高速串行总线进行目标信息的交互；目标信息包括定值和cpu状态信息。两个子机cpu模件10均具备完整的采样回路，且两个子机cpu模件10硬件相同，可相互替换，通过插槽位置确定主从关系。
26.图2是根据本实用新型实施例提供的一种子机cpu模件的示意图。如图2所示，子机cpu模件10包括ad采样电路11、cpu芯片12和fpga芯片13。
27.可选地，在本实用新型实施例中，cpu芯片12包括全志t3芯片，fpga芯片13包括紫光盘古芯片。
28.具体地，如图2所示，ad采样电路11分别与交流采样模件20和cpu芯片12连接，用于将交流模拟量信息转换为数字量信息；
29.fpga芯片13，用于接收数字量信息并将数字量信息发送给cpu芯片12；
30.cpu芯片12，用于与母线保护主机的主cpu模件51和从cpu模件52进行通讯。
31.在本实用新型实施例中，cpu芯片12负责逻辑处理信息交换和通讯等功能。两个子机cpu模件10的硬件架构完全一致，保证双套数据同步处理。
32.可选地，在本实用新型实施例中，交流模拟量信息包括电流模拟量和电压模拟量。图3是根据本实用新型实施例提供的一种交流采样模件的示意图。如图3所示，交流采样模件20包括多个电流互感器21和多个电压互感器22。
33.具体地，多个电流互感器21，用于采集一次母线的电流模拟量；多个电压互感器22，用于采集一次母线的电压模拟量。
34.在本实用新型实施例中，采样交流模件20将采集后的交流模拟量信息接入到子机cpu模件10的ad采样电路11中，经过cpu芯片12处理后上传至母线保护主机。
35.图4是根据本实用新型实施例提供的一种开入开出模件的示意图。如图4所示，开入开出模件30包括开关量输出继电器31、光电隔离输入32和信号处理模块33。
36.具体地，开关量输出继电器31和光电隔离输入32均与信号处理模块33连接；开关量输出继电器31和光电隔离输入32均接入一次母线；
37.开关量输出继电器31与lookout模件40连接；信号处理模块33与子机cpu模件10连接。
38.具体地，光电隔离输入32，用于采集一次母线的开关量状态信息；开关量输出继电器31，用于向lookout模件40发送跳闸指令。
39.可选地，信号处理模块33包括兆易gd32系列单片机。
40.在本实用新型实施例提供的一些可选实施方式中，开入开出模件30由多个开关量输出继电器31、多组光电隔离输入32和信号处理模块33组成。其中，开关量输出继电器31连接于开关的lookout模件40的跳闸输入，用于发送跳闸命令，光电隔离输入32连接于操作回路的辅助触点，采集断路器开关位置和隔离刀闸位置。信号处理模块33用于接收并处理开入量和控制开出量，并通过内部信号传递给子机cpu模件10。
41.图5是根据本实用新型实施例提供的一种lookout模件的示意图。如图5所示，lookout模件40由多个磁保持继电器组成；当接收开入开出模件30的跳闸信号后，磁保持继电器动作，此时磁保持继电器节点闭合，该节点串联在一次开关设备53的操作回路中，进而控制开关的跳开。磁保持继电器动作后节点保持闭合，直到收到复归信号后，节点才会断开。
42.由以上描述可知，本实用新型提供了一种基于双cpu设计的母线保护子机，与电力系统的母线保护主机通信连接，有效提高了母线保护的使用范围；同时基于双cpu硬件一致的设计，增加了装置的可靠性，降低了保护误动风险，缓解了现有技术中存在的因间隔数量多、电缆长度过长所导致的母线保护误动风险增加、可靠性降低的技术问题。
43.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
44.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种基于双cpu设计的母线保护子机，其特征在于，与电力系统的母线保护主机通信连接；包括：两个子机cpu模件、交流采样模件、开入开出模件和lookout模件；其中，所述两个子机cpu模件分别与所述母线保护主机的主cpu模件和从cpu模件通信连接；所述交流采样模件和所述开入开出模件均接入所述电力系统的一次母线、且均与所述子机cpu模件通信连接；所述交流采样模件，用于采集所述一次母线的交流模拟量信息；所述开入开出模件，用于采集所述一次母线的开关量状态信息和向所述lookout模件发送跳闸指令；所述lookout模件包括多个磁保护继电器；所述磁保护继电器与所述开入开出模件电连接；所述磁保护继电器的动作节点接入所述电力系统的一次开关设备；所述lookout模件，用于基于所述跳闸指令控制所述一次开关设备动作。2.根据权利要求1所述的基于双cpu设计的母线保护子机，其特征在于：所述两个子机cpu模件之间通过高速串行总线进行目标信息的交互；所述目标信息包括定值和cpu状态信息。3.根据权利要求1所述的基于双cpu设计的母线保护子机，其特征在于：所述子机cpu模件包括ad采样电路、cpu芯片和fpga芯片；其中，所述ad采样电路分别与所述交流采样模件和所述cpu芯片连接，用于将所述交流模拟量信息转换为数字量信息；所述fpga芯片，用于接收所述数字量信息并将所述数字量信息发送给所述cpu芯片；所述cpu芯片，用于与所述母线保护主机的主cpu模件和从cpu模件进行通讯。4.根据权利要求1所述的基于双cpu设计的母线保护子机，其特征在于：所述交流模拟量信息包括电流模拟量和电压模拟量；所述交流采样模件包括多个电流互感器和多个电压互感器；其中，所述多个电流互感器，用于采集所述一次母线的电流模拟量；所述多个电压互感器，用于采集所述一次母线的电压模拟量。5.根据权利要求1所述的基于双cpu设计的母线保护子机，其特征在于：所述开入开出模件包括开关量输出继电器、光电隔离输入和信号处理模块；其中，所述开关量输出继电器和所述光电隔离输入均与所述信号处理模块连接；所述开关量输出继电器和所述光电隔离输入均接入所述一次母线；所述开关量输出继电器与所述lookout模件连接；所述信号处理模块与所述子机cpu模件连接；所述光电隔离输入，用于采集所述一次母线的开关量状态信息；所述开关量输出继电器，用于向所述lookout模件发送跳闸指令。

技术总结
本实用新型公开了一种基于双CPU设计的母线保护子机，与电力系统的母线保护主机通信连接；包括：两个子机CPU模件、交流采样模件、开入开出模件和LOOKOUT模件；其中，两个子机CPU模件分别与母线保护主机的主CPU模件和从CPU模件通信连接；交流采样模件，用于采集一次母线的交流模拟量信息；开入开出模件，用于采集一次母线的开关量状态信息和向LOOKOUT模件发送跳闸指令；LOOKOUT模件包括多个磁保护继电器。本实用新型缓解了现有技术中存在的因间隔数量多、电缆长度过长所导致的母线保护误动风险增加、可靠性降低的技术问题。可靠性降低的技术问题。可靠性降低的技术问题。


技术研发人员：孙伟 程成 王胜 龚世敏 陈琦 唐治国
受保护的技术使用者：南京国电南自电网自动化有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/9/26