智能断路器的设计方案

1、系统的整体框架SMV采样包智能断路器的设计方案断路器遥控参数遥测（在线设置）报告开关位置信息分合闸命令SMV模块（任选）以太网控制器ACSI! 1! i! | GOOSE1 -以太网控制器!丨模块合并单元（按照SMV 9-2编码）MMS模块报告控制块*数据集模型一次回路电流电压采集数据模型模拟量采集000 T *测量电压 保护电压 测量电流 保护电流灭弧室真空度开关触头的温升合闸线圈操作电流分闸线圈操作电流刀闸电机操作电流储能电机操作电流合闸速度分闸速度弹簧状态刀闸位置断路器位置分合闸控制信号智能断路器各个模块映射的通信协议栈及通信特点因此对通信的实时性要求并GOOS报文的时延必须小于2ms从

2、图中可以看出：MM映射了全部的A协议集和T协议集，复杂程度最高。但是该模块主要实现的是断路器参数的在线检测和远程控制, 不高，基本上是以人的反映时间为准。GOOS模块直接映射到了以太网，其目的是保证分合闸GOOS报文的快速传递，因此它的特点是：通信映射简单，但是实时性要求高， SMV 也直接映射到了以太网，其特点是：实现简单，但是实时性要求最高，SMV勺时延必须控制在微秒级。具体的实现方案1.方案一电源变换 监控复位RS-232DDR32MFLASH16MRS-485CPUOR32bitRS-2322路光电隔离开入（1N）Opto isolated inputNVRAM2M实时时钟面界人I2C

3、电流互感器And电压互感器光电隔离开出（1N）And继电器图中所示为南瑞的开关设备智能装置实现方案。CPU采用Freescale公司高性能32位微处理器，考虑到 GOOS和SMV勺强实时性要求，在系统中嵌入Vxworks专业硬实时操作系统。MMS,GOOSE,SMV部在嵌入式单系统中实现。其优点是：结构紧凑，硬件平台比较简单，实现起来相对容易；缺点是： 采用专业的实时操作系统直接提高了研发经费，个人觉得仅仅为了满足GOOS和 SMV的实时性而采用 Vxworks有点浪费； 由于该系统只采用了 61850定义的逻辑节点进行建模，因此系统在线检测的信息种类相对偏少。应该按照62271-3标准进行建

4、模，个别的检测参数如果在标准中没有对应的数据对象，可以考虑扩展建模。 由于CPU的IO 口有限，该方案中的电流互感器和电压互感器采样信号只能以QSPI （同步队列串行接口）方式通过CPU的IO 口送入CPU中。这种方式下将不可避免的会造成采样值的巨大时延，产生很大的相位偏移。这种时延在电子式互感器的设计规范中将不可容忍。2.方案二FlashSDRAMooo实时时钟嵌入系统IFIFO系统间信息交换以太网控制器CPU/RJ45/光纤在线检的模拟量输入FPGA系统GOOS编码FPGA以太网控制器光电隔离+继电器SMV编码光电隔离MM&艮务帧GOOS报文SMV帧RJ45/光纤分合闸控 制信号 /开关量输入次电流电压输入方案二是对方案一的改进，采用双系统实现智能断路器的所有功能 具有高实时性要求的GOOS报文和SMV帧采用FPGA用纯硬件逻辑实现；由于 FPGA具有丰富的IO 口资源，可以实现电流电压采样信号的并行接入，减少时延。 使用嵌入系统实现复杂的 MMS艮务。由于不需要实现高实时性的任务，因此就没有必要使用昂贵的专业硬实时操作系统，Linux或者WINCED可以满足MMS勺设计要求。研发费用大幅度降低。 按照 62271标准建模，扩展在线检测的信号种类，提高系统遥控和遥测的能力。 方案二的缺点是：硬件电路比较