一种智能直流保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种智能直流保护装置，包括核心微机单元和CPLD芯片，CPLD芯片上还连接有CAN接口、RS485接口、光纤口、继电器和输入电路；核心微机单元处理从分流器采样的主回路电流信号并进行运算，同时处理主回路电压信号并进行运算，在主回路满足故障动作条件时计算后得到的动作信号输出；CPLD芯片接收核心微机单元输出的动作信号，并根据动作信号发出控制信号；本实用新型专利技术用一片CPLD芯片实现仲裁电路，这样能简化硬件设计，提高整个电路的可靠性。本实用新型专利技术具有良好的抗电磁干扰性能、可靠性高，特别适合应用在可靠性要求高的微机系统中，如船用直流电力系统。

【技术实现步骤摘要】
一种智能直流保护装置
本技术属于电气
，是一种电力系统微机保护装置，具体涉及一种智能直流保护装置。
技术介绍
直流断路器是直流电力系统中一种重要的电气开关。当回路出现过流、短路等故障时，它能自动断开回路，对回路及设备起到保护作用。通常直流电力系统中控制断路器用保护装置主要是单CPU为核心的方案。随着电力系统可靠性要求越来越高，特别是在船用电力系统这种使用环境又很恶劣的重要场合，对可靠性指标要求就非常高，常规直流断路器保护装置已无法满足需要。硬件冗余主要用在高可靠性场合，分为被动硬件冗余和主动硬件冗余。被动硬件冗余又称为静态硬件冗余，它应用了故障掩蔽的概念，即是指冗余结构并不随故障情况变化的冗余形式，通常采用的结构是三模冗余和二模冗余结构。主动硬件冗余又称为动态硬件冗余，主要采用重组技术，它是通过故障检测、故障定位及故障恢复来达到容错的一种技术。主动硬件冗余的形式有双机比较、备用替换和成对备用。目前直流电力系统保护主要是电流保护，电流结合电压的综合保护尚未得到应用。
技术实现思路
本技术的目的在于根据现有技术的不足，设计一种智能直流保护装置及保护方法。本技术公开的智能直流保护装置功能强大、可靠性高，特别适合应用在可靠性要求高的船用直流电力系统中，本技术公开的保护方法先进、可靠性高。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能直流保护装置，包括核心微机单元：处理从分流器采样的主回路电流信号并进行运算，同时处理主回路电压信号并进行运算，在主回路满足故障动作条件时计算后得到的动作信号输出；CPLD芯片：接收核心微机单元输出的动作信号，并根据动作信号发出控制信号；继电器和光纤口：CPLD芯片发出的控制信号经继电器接通分励脱扣器回路使断路器动作，分断主回路；CPLD芯片发出的控制信号经光纤口接通快速脱扣器回路使断路器动作，分断主回路；CAN接口和RS485接口：通过CAN总线与上位机通信，通过RS485总线和触摸屏通信；所述的核心微机单元与CPLD芯片连接，所述的CPLD芯片上还连接有CAN接口、RS485接口、光纤口、继电器和输入电路；所述的核心微机单元包括分别连接在CPLD芯片上的第一DSP处理器和第二DSP处理器，所述的第一DSP处理器和第二DSP处理器上分别对应连接有第一AD采样模块和第二AD采样模块以及用于存放断路器参数的第一EEPROM存储器和第二EEPROM存储器，所述的第一AD采样模块和第二AD采样模块均与隔离变送器相连接；所述的第一DSP处理器和第二DSP处理器均使用SPI接口扩展串行第一EEPROM存储器和第二EEPROM存储器；所述的第一DSP处理器和第二DSP处理器对连接的第一AD采样模块和第二AD采样模块以及第一EEPROM存储器和第二EEPROM存储器进行自检，输出自检信号ERR。所述的CPLD芯片包括与门电路、监控电路、逻辑控制电路以及与第一DSP处理器和第二DSP处理器对应连接的第一选择开关K1和第二选择开关K2；所述的监控电路接收DSP处理器发送的心跳信号HTI，输出信号HTO给逻辑控制电路；所述的逻辑控制电路接收DSP处理器向它发送的自检信号ERR、监控电路输出信号HTO和MANUAL信号，输出信号控制第一选择开关K1和第二选择开关K2动作、输出复位信号RSTN给DSP处理器或者发出报警信号ALARM；第一选择开关K1和第二选择开关K2的输出连接到与门电路的输入，与门电路的输出直接作为装置输出。本技术的有益效果是：本技术用一片CPLD芯片实现仲裁电路，这样能简化硬件设计，提高整个电路的可靠性。本技术具有良好的抗电磁干扰性能、可靠性高，特别适合应用在船用直流电力系统。附图说明图1是本技术智能直流保护装置的电路原理示意图；图2是本技术智能直流保护装置的双机热备原理示意图；图3是本技术智能直流保护装置的监控电路图；图4是本技术智能直流保护装置的逻辑控制电路图。各附图标记为：1—第一DSP处理器，2—第二DSP处理器，3—第一AD采样模块，4—第二AD采样模块，5—第一EEPROM存储器，6—第二EEPROM存储器，7—CPLD芯片，8—CAN接口，9—RS485接口，10—光纤口，11—继电器，12—输入电路，13—分频电路，14—计数定时电路，15—复位定时电路。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。参照图1所示，本技术公开了一种智能直流保护装置，包括核心微机单元和与核心微机单元相连接的CPLD芯片7，所述的CPLD芯片7上还连接有CAN接口8、RS485接口9、光纤口10、继电器11和输入电路12。核心微机单元：处理从分流器采样的主回路电流信号并进行运算，同时处理主回路电压信号并进行运算，在主回路满足故障动作条件时计算后得到的动作信号输出。CPLD芯片7：接收核心微机单元输出的动作信号，并根据动作信号发出控制信号。继电器11和光纤口10：CPLD芯片7发出的控制信号经继电器11接通分励脱扣器回路使断路器动作，分断主回路；CPLD芯片7发出的控制信号经光纤口10接通快速脱扣器回路使断路器动作，分断主回路。CAN接口8和RS485接口9：通过CAN总线与上位机通信；通过RS485总线和触摸屏通信。所述的核心微机单元包括分别连接在CPLD芯片7上的第一DSP处理器1和第二DSP处理器2，所述的第一DSP处理器1和第二DSP处理器2上分别对应连接有第一AD采样模块3和第二AD采样模块4以及用于存放断路器参数的第一EEPROM存储器5和第二EEPROM存储器6，所述的第一AD采样模块3和第二AD采样模块4均与隔离变送器相连接；所述的第一DSP处理器1和第二DSP处理器2均使用SPI接口扩展串行第一EEPROM存储器5和第二EEPROM存储器6；所述的第一DSP处理器1和第二DSP处理器2对连接的第一AD采样模块3和第二AD采样模块4以及第一EEPROM存储器5和第二EEPROM存储器6进行自检，输出自检信号ERR。参考图2所示，所述的CPLD芯片7包括与门电路、监控电路、逻辑控制电路以及与第一DSP处理器1和第二DSP处理器2对应连接的第一选择开关K1和第二选择开关K2；所述的监控电路接收DSP处理器发送的心跳信号HTI，输出信号HTO给逻辑控制电路；所述的逻辑控制电路接收DSP处理器向它发送的自检信号ERR、监控电路输出信号HTO和MANUAL信号，输出信号控制第一选择开关K1和第二选择开关K2动作、输出复位信号RSTN给DSP处理器或者发出报警信号ALARM；第一选择开关K1和第二选择开关K2的输出连接到与门电路的输入，与门电路的输出直接作为装置输出。本技术还公开了一种智能直流保护装置的保护方法，包括以下步骤：步骤1，分流器采样的主回路电流信号和直流母线电压信号分别经过隔离变送器输出给第一AD采样模块3和第二AD采样模块4，然后送到对应的第一DSP处理器1和第二DSP处理器2进行运算、处理；步骤2，当主回路电流大于短延时电流整定值并且持续时间大于短延时时间整定值时启动电压保护判断，此时若主回路电压小于电压整定值并且持续时间大于时间整定值，第一DSP处理器1和第二DSP处理器2输出动作信号，经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能直流保护装置，其特征在于：包括核心微机单元，处理从分流器采样的主回路电流信号并进行运算，同时处理主回路电压信号并进行运算，在主回路满足故障动作条件时计算后得到的动作信号输出；CPLD芯片（7），接收核心微机单元输出的动作信号，并根据动作信号发出控制信号；继电器（11）和光纤口（10），CPLD芯片（7）发出的控制信号经继电器（11）接通分励脱扣器回路使断路器动作，分断主回路，CPLD芯片（7）发出的控制信号经光纤口（10）接通快速脱扣器回路使断路器动作，分断主回路；CAN接口（8）和RS485接口（9），通过CAN总线与上位机通信，通过RS485总线和触摸屏通信；所述的核心微机单元与CPLD芯片（7）连接，所述的CPLD芯片（7）上还连接有CAN接口（8）、RS485接口（9）、光纤口（10）、继电器（11）和输入电路（12）；所述的核心微机单元包括分别连接在CPLD芯片（7）上的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2），所述的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2）上分别对应连接有第一AD采样模块（3）和第二AD采样模块（4）以及用于存放断路器参数的第一EEPROM存储器（5）和第二EEPROM存储器（6），所述的第一AD采样模块（3）和第二AD采样模块（4）均与隔离变送器相连接；所述的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2）均使用SPI接口扩展串行第一EEPROM存储器（5）和第二EEPROM存储器（6）；所述的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2）对连接的第一AD采样模块（3）和第二AD采样模块（4）以及第一EEPROM存储器（5）和第二EEPROM存储器（6）进行自检，输出自检信号ERR。...

【技术特征摘要】
1.一种智能直流保护装置，其特征在于：包括核心微机单元，处理从分流器采样的主回路电流信号并进行运算，同时处理主回路电压信号并进行运算，在主回路满足故障动作条件时计算后得到的动作信号输出；CPLD芯片（7），接收核心微机单元输出的动作信号，并根据动作信号发出控制信号；继电器（11）和光纤口（10），CPLD芯片（7）发出的控制信号经继电器（11）接通分励脱扣器回路使断路器动作，分断主回路，CPLD芯片（7）发出的控制信号经光纤口（10）接通快速脱扣器回路使断路器动作，分断主回路；CAN接口（8）和RS485接口（9），通过CAN总线与上位机通信，通过RS485总线和触摸屏通信；所述的核心微机单元与CPLD芯片（7）连接，所述的CPLD芯片（7）上还连接有CAN接口（8）、RS485接口（9）、光纤口（10）、继电器（11）和输入电路（12）；所述的核心微机单元包括分别连接在CPLD芯片（7）上的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2），所述的第一DSP处理器（1）和第二DSP处理器（2）上分别对应连接有第一AD采样模块（3）和第二AD采样模块（4）以及用于存放断路器参数的第一EEPROM存储器（5）和第二EEPR...

【专利技术属性】
技术研发人员：包涌泉，王小进，乔卿阳，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42