一种采集执行装置

技术领域

本发明涉及一种采集执行装置，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

智能化变电站，在系统集成、信息共享，网络架构等方面取得了一定效果的同时也暴露了不少问题。特别是一次设备智能化组件方面，目前一次设备智能化组件主要采用合并单元智能终端，集成了模拟量采样、开关量采集控制、操作箱多种功能。现行的智能化组件方案在功能高度集成的同时，也带了稳定性的隐患。保护类设备，测控、计量、PMU等自动化类设备的可靠运行都需要依赖于合并单元智能终端的正常工作。合并单元智能终端作为二次系统数据采集及控制命令下发的中枢，一旦发生故障将直接影响所有二次设备的可靠性。

如何实现一次设备智能化的前提下，既有效的降低智能组件对二次系统可靠性的影响，又保证智能组件相应的集成度，成为了研究的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种采集执行装置，实现一次设备的智能化、光纤化；针对二次自动化类设备需求进行信息采集与控制的优化，不提供保护类设备信息的采集与控制，不提供断路器操作箱功能，从而避免对二次保护类设备可靠性产生影响，具备高度集成性及数据共享性，具备户外安装运行的能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种采集执行装置，包括电源模块、CPU模块、DSP模块、模拟信号采集模块、交流输入模块、开入模块、输出模块；所述DSP模块与所述CPU模块通讯连接，所述模拟信号采集模块、所述交流输入模块、所述开入模块、所述输出模块分别与所述CPU模块通讯连接，所述电源模块分别与所述CPU模块、所述DSP模块、所述模拟信号采集模块、所述交流输入模块、所述开入模块、所述输出模块电联接。

作为一种较佳的实施例，DSP模块的输入输出端与CPU模块的输出输入端通讯连接，模拟信号采集模块的输出端、交流输入模块的输出端、开入模块的输出端分别与CPU模块的输入端通讯连接，CPU模块的输出端与输出模块的输入端通讯连接。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置通过DSP模块外接二次自动化设备；DSP模块解决整个采集执行装置的管理及通信功能；二次自动化设备输出控制GOOSE命令给DSP模块，DSP模块将GOOSE信息、SV信息上送给二次自动化设备。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置通过模拟信号采集模块外接传感器；模拟信号采集模块用来采集0～5V DC信号或者0～20mA DC信号。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置分别通过交流输入模块、开入模块、输出模块通讯连接一次设备。

作为一种较佳的实施例，一次设备包括互感器、断路器、刀闸；互感器输出电流电压模拟量信号给交流输入模块。

作为一种较佳的实施例，开入模块采集包括断路器位置、刀闸位置在内的一次设备的机构状态量信号并传输给CPU模块、DSP模块。

作为一种较佳的实施例，输出模块包括断路器出口继电器、刀闸出口继电器、闭锁出口继电器，输出模块的刀闸出口继电器输出刀闸控制信号给一次设备的刀闸；输出模块的闭锁出口继电器输出刀闸闭锁信号给一次设备的刀闸；输出模块的断路器出口继电器通过操作回路输出断路器控制信号给一次设备的断路器。

作为一种较佳的实施例，开入模块采集的信号以空接点电缆方式引入，经过光电隔离后转换成数字信号；开入模块的光耦工作电压由电源模块转换后提供，工作电压为直流110V/220V；开入模块采用A/D采样的方式来检测开入电压，当开入电压＜额定工作电压的55％时，开入保证为0，当开入电压＞额定工作电压的70％时，开入保证为1。

作为一种较佳的实施例，CPU模块用来完成采集执行装置的采样、信号采集、出口命令、液晶显示控制逻辑功能。

本发明所达到的有益效果：第一，本发明的一种采集执行装置，实现类一次设备智能化、光纤化的基础上，配合自动化类设备使用，避免对二次保护类设备可靠性影响；第二，本发明的一种采集执行装置，在保证设备高集成度的同时，满足二次自动化类设备数据共享的需求，同时具备户外安装运行的能力；第三，本发明针对自动化类设备采集控制需求，具备模拟采样、小信号、开关量采集功能以及接收GOOSE遥控、闭锁功能；第四，本发明的一种采集执行装置靠近一次设备安装，缩短并简化了现场电缆接线，大大减少了一二次设备间的电缆用量，并通过光纤方式与自动化设备连接，实现了一次设备采集控制的光纤化智能化，提升了一次设备信息共享能力；第五，本发明的采集执行装置采用整体面板、全封闭机箱，具备防湿热、防水、防尘、防辐射功能，具有很强的环境适应能力及抗干扰能力，可应用于户内外各种运行环境，能满足户外安装要求。

附图说明

图1是本发明的一种采集执行装置的优选实施例的拓扑原理示意图。

图中标记的含义：1-电源模块，2-CPU模块，3-DSP模块，4-模拟信号采集模块，5-交流输入模块，6-开入模块，7-输出模块，8-二次自动化设备，9-一次设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提出一种采集执行装置，包括电源模块1、CPU模块2、DSP模块3、模拟信号采集模块4、交流输入模块5、开入模块6、输出模块7；DSP模块3与CPU模块2通讯连接，模拟信号采集模块4、交流输入模块5、开入模块6、输出模块7分别与CPU模块2通讯连接，电源模块1分别与CPU模块2、DSP模块3、模拟信号采集模块4、交流输入模块5、开入模块6、输出模块7电联接。

电源模块1具有很宽的输入范围，可直流88VDC～264VDC、交流220VAC自适应。直流部分采用两级高频DC/DC变换，输出采用同步整流，两级总效率>81％，具有优良的抗干扰性能。

具体地，本发明的一种采集执行装置，采用电缆方式与一次设备9的接口通讯，采用光纤方式与二次自动化设备8配合通讯，不集成二次保护类设备采样、控制及操作回路功能，实现一次设备的智能化、光纤化，具备高度集成性及数据共享性。采集执行装置采用整体面板、全封闭机箱，具备防湿热、防水、防尘、防辐射功能，具有很强的环境适应能力及抗干扰能力，可应用于户内外各种运行环境，能满足户外安装要求。

作为一种较佳的实施例，DSP模块3的输入输出端与CPU模块2的输出输入端通讯连接，模拟信号采集模块4的输出端、交流输入模块5的输出端、开入模块6的输出端分别与CPU模块2的输入端通讯连接，CPU模块2的输出端与输出模块7的输入端通讯连接；DSP模块3由高性能的嵌入式处理器、存储器、以太网控制器及其他外设组成，实现整个采集执行装置的管理及通信功能，与二次自动化设备8间采用光纤方式通讯，支持SV/GOOSE共口通讯，支持光纤IRIG-B码和IEEE1588对时。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置通过DSP模块3外接二次自动化设备8；DSP模块3解决整个采集执行装置的管理及通信功能；二次自动化设备8输出控制GOOSE命令给DSP模块3，DSP模块3将GOOSE信息、SV信息上送给二次自动化设备8。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置通过模拟信号采集模块4外接传感器；模拟信号采集模块4用来采集0～5V DC信号或者0～20mA DC信号；模拟信号采集模块4，将采集到的模拟量通过内部CAN总线送给DSP模块3，由DSP模块3通过GOOSE送给相关的二次自动化设备8。模拟信号采集模块4用于慢变信号的采集，传感器采用如温度传感器、湿度传感器等，支持0～5V DC信号或者0～20mA DC信号接口。

作为一种较佳的实施例，采集执行装置分别通过交流输入模块5、开入模块6、输出模块7通讯连接一次设备9。

作为一种较佳的实施例，一次设备9包括互感器、断路器、刀闸；互感器输出电流电压模拟量信号给交流输入模块5；交流输入模块5采用电缆方式实现电流、电压模拟量采样，是一个模拟量转换模块。通过交流输入模块5把高值模拟量转换为适合自动化设备采样使用的低值模拟量，同时实现电力系统和自动化设备的有效隔离。该交流输入模块5具备无源低通滤波电路，可滤除每路模拟量中的干扰信号。

作为一种较佳的实施例，开入模块6通过电缆方式采集包括断路器位置、刀闸位置在内的一次设备9的机构状态量信号并通过内部CAN总线传输给CPU模块2、DSP模块3。通过开入模块6，可以把间隔内所有的开关量信号进行就地集中采集，然后通过GOOSE网上送给自动化设备，减少电缆距离。

作为一种较佳的实施例，输出模块7包括断路器出口继电器、刀闸出口继电器、闭锁出口继电器，输出模块7的刀闸出口继电器输出刀闸控制信号给一次设备9的刀闸；输出模块7的闭锁出口继电器输出刀闸闭锁信号给一次设备9的刀闸；输出模块7的断路器出口继电器通过操作回路输出断路器控制信号给一次设备的断路器。

作为一种较佳的实施例，开入模块6采集的信号以空接点电缆方式引入，经过光电隔离后转换成数字信号；开入模块6的光耦工作电压由电源模块1转换后提供，工作电压为直流110V/220V；开入模块6采用A/D采样的方式来检测开入电压，当开入电压＜额定工作电压的55％时，开入保证为0，当开入电压＞额定工作电压的70％时，开入保证为1。开入模块6设置硬件滤波回路和软件防抖算法，有效的滤除外部干扰。

作为一种较佳的实施例，CPU模块2用来完成采集执行装置的采样、信号采集、出口命令、液晶显示控制逻辑功能。

输出模块7包含断路器、刀闸、闭锁三种出口接点，采用电缆方式控制一次设备9。输出模块7通过内部CAN总线接收DSP模块3送来的动作命令，然后驱动相应的出口继电器动作，并且出口继电器的正电源经DSP模块3启动闭锁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。