继电保护设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于电力线路的继电保护设备，其包括：一保护电路板(210)和保护数据接口板(320)，保护电路板(210)与保护数据接口板(320)之间通过串行外围接口(SPI)连接。保护数据接口板(320)包括光收发器(327)，其连接到光纤。保护数据接口板还包括以太网物理层收发器(325)，以将在光纤上传递包含保护数据的以太网数据。

【技术实现步骤摘要】
继电保护设备
本技术涉及继电保护领域，尤其涉及一种能够与其他继电保护设备交换保护 数据的继电保护设备。
技术介绍
在继电保护领域，差动保护是一种依据被保护电气设备进、出线两端电流差值的 变化构成的对电气设备的保护装置。电流纵联差动保护是差动保护中的一种。电流纵联差 动保护由于其原理简单、运行可靠、动作快速准确且不需要与相邻线路的保护进行配合等 诸多优点，而得到广泛使用。以光纤为通信媒介的光纤纵联差动保护，则因保护数据传输 速度快且数据可靠，而越来越多地用于高压或超高压线路。 简而言之，光纤纵联差动保护是利用光纤作为通信通道，将一输电线路各端的保 护装置纵向连结起来，再将输电线路各端处保护装置测量出的电气量传送到对端进行比 较，从而综合决定是否进行保护动作以切除该输电线路。 图1示例性地示出了一种光纤纵联差动保护的典型应用场景。如图1所示，输电 线路L连接在M和N两个电源之间。断路器CB-1和CB-2分别设置在输电线路L上的M侧 和N侧。在断路器CB远离电源的一侧，还设置有电流互感器（也可以进一步设置电压互感 器）CT-1和CT-2。在M侧和N侧，还分别设置有继电保护设备R-1和R-2，且两个继电保护 设备之间通过光纤F0彼此连接，以交换保护数据（例如电流数据）。一方面，继电保护设备 R-1收集来自电流互感器CT-1的电流数据，并将该电流数据传递给继电保护设备R-2。另 一方面，继电保护设备R-1接收来自继电保护设备R-2的CT-2感测到的电流数据，并根据 CT-1和CT-2二者感测到的电流数据判断是否需要动作，以断开CB-1。同理，继电保护设备 R-2执行相同的操作。如果经过判断，继电保护设备R-1和R-2均确定输电线路L上出现故 障，则R-1和R-2均指示相应断路器CB-1和CB-2断开，从而输电线路L被从输电网络中切 除，实现故障隔离。 在现有技术中，图1所示的继电保护设备R-1和R-2 -般在光纤上传递串行数据， 例如继电保护设备以RS232或RS485作为保护数据的传输接口。在另一种现有技术中，光 纤F0上安装SDH(同步数字光网）的标准传递例如封装成E1数据包的数据。此外，为了实 现光纤传输，现有的继电保护设备一般采用性能卓越的CPU和DSP或FPGA来实现保护数据 到光纤接口的数据封装与转换。 为此，需要一种新型的继电保护设备，其能够以较低的成本实现较高速度的保护 数据交互。
技术实现思路
本技术实施例提出了一种继电保护设备，其能够以较低成本的芯片实现保护 数据在不同继电保护设备之间的传递。本技术提出的继电保护设备还可以提供较高速 度的保护数据传递。 在本技术一个实施例中提出了一种用于电力线路的继电保护设备，其包括： 一保护电路板，其在检测到所述电力线路上出现故障时使得置于该线路上的一断路器断 开，所述保护电路板具有一个第一串行外围接口，用以传递用于继电保护的保护数据；一保 护数据接口板，连接到所述保护电路板。该保护数据接口板包括：一光收发器，其能够连接 到一根光纤，用于向所述光纤发送或从所述光纤接收光信号，所述光信号承载有包含保护 数据的以太网物理层数据包；一以太网物理层收发器，连接到所述光收发器，以与所述光 收发器双向传递以太网物理层数据包，并生成或解析出包含保护数据的以太网链路层数据 包。该保护数据电路具体具有一以太网链路层接口，连接到所述以太网物理层收发器，以与 所述以太网物理层收发器双向传递所述以太网链路层数据包；一第二串行外围接口，其连 接到所述保护电路板的所述第一串行外围接口（SPI)，以与所述保护电路板交互保护数据。 采用本技术提出的上述继电保护设备，两个纵联的继电保护设备之间的光纤 上能够之间传递以太网数据包，从而加快保护数据的传递速度和可靠性。而且，SPI接口用 作保护数据的一个传递通道，其相较于RS232、RS485等串行通道，数据速度更快。 优选地，在上述继电保护设备中，以太网链路层接口为简化媒体独立接口（RMII)， 以太网物理层收发器也具有一个为简化媒体独立接口，且二者经由该彼此连接的简化媒体 独立接口（RMII)传递以太网数据链路层数据包。采用RMII接口可以减少数据线路的使用 数目，从而节省管脚数目。 优选地，保护数据电路和光收发器还分别具有一个I2c接口，且二者经由该彼此连 接的I2c接口传递所述光收发器的工作状态数据。采用I2C接口，可以方便地监控光收发 器的接口，且I2C只占用两个信号线，更加方便。 优选地，保护数据电路还包括一个第一通用输入输出接口，该第一通用输入输出 接口与所述保护电路板上的第二通用输入输出接口连接，所述第一通用输入输出接口向所 述保护电路板传递用以启动以太网处理的中断电平。采用中断电平来触发保护电路板上 启动保护数据处理，方式简洁，且可确保保护数据及时得到处理，从而降低故障判断所需时 间。 更为优选地，所述保护数据电路选用集成有SPI、I2C和以太网链路层接口的芯 片，例如KinetisK60系列的芯片。以太网物理层收发器优选采用一个KSZ8041芯片。保 护电路板优选采用集成有SPI的PowerQUICCIIPro系列处理器。 【附图说明】 本技术的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得 更加显而易见。 图1示出了光纤纵联差动保护的一个典型应用场景。 图2示出了按照本技术一个实施例的继电保护设备的结构框图。 图3示出了按照本技术一个实施例的继电保护设备中保护数据接口板的具 体结构。 【具体实施方式】 本技术提出在继电保护设备之间的光纤上传递以太网数据包，以加快保护数 据的传递速度和可靠性。 图2示例性地示出了根据本技术一个实施例的继电保护设备200。如图 2所示，继电保护设备200包括一个保护电路板210和一个与之连接的保护数据接口 (PDI:ProtectionDataInterface)板220。保护电路板210能够实现一般继电保护设备 所需的功能，例如输电线路上电气量采集、故障判断、故障隔离动作等。保护数据接口板220 作为接口板，用于将来自保护电路板210的保护数据转换成光信号经由例如图1所示的光 纤F0传递到对端的另一个继电保护设备处，或将来自光纤对端的光信号转换成保护数据 并发送给保护电路板210。 为了实现上述保护数据的交换，图2所示的保护数据接口（PDI:ProtectionData Interface)板220 -方面包括一个能够连接到光纤的光接口 227,另一方面包括一个能够 连接到保护电路板210的串行外围接口（SPI)226。这里，光接口 227可以使用任何市场上 可以获得的标准光接口，例如GBIC(GigabitInterfaceConverter千兆位电/光转换） 接口，只要该光接口能够和光纤F0相匹配。保护电路板210上也具有一个串行外围接口 (SPI) 216,其能够连接到保护数据接口板220上的SPI226。保护电路板210和保护数据接 口板220通过SPI通道传递保护数据，例如电流数据或故障指示数据等。SPI接口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力线路的继电保护设备，其特征在于，包括：一保护电路板(210)，其在检测到所述电力线路上出现故障时使得置于该线路上的一断路器(CB‑1、CB‑2)断开，所述保护电路板(210)具有一个第一串行外围接口(216)，用以传递用于继电保护的保护数据；一保护数据接口板(220，320)，连接到所述保护电路板(210)，该保护数据接口板包括：一光收发器(327)，其能够连接到一根光纤(FO)，用于向所述光纤发送或从所述光纤接收光信号，所述光信号承载有包含保护数据的以太网物理层数据包；一以太网物理层收发器(325)，连接到所述光收发器(327)，以与所述光收发器(327)双向传递以太网物理层数据包，并生成或解析出包含保护数据的以太网链路层数据包；一保护数据电路(321)，其具有：一以太网链路层接口(321‑2)，连接到所述以太网物理层收发器(325)，以与所述以太网物理层收发器(325)双向传递所述以太网链路层数据包；一第二串行外围接口(321‑1)，其连接到所述保护电路板(210)的所述第一串行外围接口(216)，以与所述保护电路板(210)交互保护数据。

【技术特征摘要】
1. 一种用于电力线路的继电保护设备，其特征在于，包括： 一保护电路板（210)，其在检测到所述电力线路上出现故障时使得置于该线路上的一 断路器（CB-UCB-2)断开，所述保护电路板（210)具有一个第一串行外围接口（216)，用以 传递用于继电保护的保护数据； 一保护数据接口板（220, 320)，连接到所述保护电路板（210)，该保护数据接口板包 括： 一光收发器（327)，其能够连接到一根光纤（FO)，用于向所述光纤发送或从所述光纤 接收光信号，所述光信号承载有包含保护数据的以太网物理层数据包； 一以太网物理层收发器（325)，连接到所述光收发器（327)，以与所述光收发器（327) 双向传递以太网物理层数据包，并生成或解析出包含保护数据的以太网链路层数据包； 一保护数据电路（321)，其具有： 一以太网链路层接口（321-2)，连接到所述以太网物理层收发器（325)，以与所述以太 网物理层收发器（325)双向传递所述以太网链路层数据包； 一第二串行外围接口（321-1)，其连接到所述保护电路板（210)的所述第一串行外围 接口（216)，以与所述保护电路板（210)交互保护数据。2. 如权利要求1所述的继电保护设备，其特征在于， 所述以太...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟家镇，曹祯，翟剑，马燕，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE