專利名稱：一種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及監(jiān)測與記錄，尤其是涉及一種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量 監(jiān)測與記錄裝置。
技術(shù)背景2007年中國正式采用IEC 61850為電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，著手改變二次 設(shè)備數(shù)據(jù)重復(fù)采集，缺乏數(shù)據(jù)集成和處理，缺乏信息交換和共享的現(xiàn) 狀?，F(xiàn)有變電站內(nèi)錄波器，可以在IED設(shè)備間的數(shù)據(jù)集成和信息交 換中為用戶決策及時、準(zhǔn)確提供保障，但只是在故障情況下向主站發(fā) 送數(shù)據(jù)，不能對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；電能質(zhì)量裝置可以 實時監(jiān)測到系統(tǒng)電能質(zhì)量狀態(tài)，但記錄的數(shù)據(jù)也只是穩(wěn)態(tài)量，且記錄 頻率低，反映線路故障真實情況欠佳。目前尚未見有將具有相同的硬 件平臺的故障錄波和電能質(zhì)量按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一建模，實 現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄的裝置。 實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提 出一種基于IEC 61850的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，將故障 錄波與電能質(zhì)量在IEC 61850框架下集成在同一裝置，以方便實現(xiàn)電 力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄。本實用新型的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，采用客戶-服務(wù)器架構(gòu)， 管理機為客戶端。這種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置的特點是在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型， 按照IEC61850-7建模，設(shè)有具有相同硬件平臺的故障錄波邏輯模塊 及電能質(zhì)量邏輯模塊，故障錄波邏輯模塊根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行啟動判 斷，如有啟動則生成故障文件，記錄暫態(tài)故障、動態(tài)數(shù)據(jù)，完成對錄 波數(shù)據(jù)的離線分析；電能質(zhì)量邏輯模塊實現(xiàn)電壓、三相不平衡度、頻 率、諧波、和電壓的波動、閃變、暫降、暫升、短時中斷等在線測量， 并對測量結(jié)果標(biāo)記GPS時鐘。既記錄電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，也在無故 障情況下連續(xù)測量與記錄電力系統(tǒng)變電站和用電用戶的電能質(zhì)量，符 合電力系統(tǒng)實時監(jiān)測與暫態(tài)記錄和動態(tài)記錄在IEC 61850框架下的一 體化要求。所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個客戶端同時通訊，采集部分接收模 擬信號或數(shù)字信號，進(jìn)行實時運算。所述客戶端對與客戶請求有關(guān)的 模型進(jìn)行映射。所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連 接，通訊協(xié)議符合IEC 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照IEC61850-6 實現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨立使用的配置工具。本實用新型的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。 設(shè)有包括采集板、模擬信號輸入板和數(shù)字信號輸入板的采集信號 復(fù)用電路。還設(shè)有包括GPS對時板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時鐘電路。所述故障錄波邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定 義的以下兼容邏輯節(jié)點1) 一個LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點，用于描述本裝置的物理 f曰息；2) —個LLNO邏輯節(jié)點，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信息；3) —個RDRE擾動記錄功能邏輯節(jié)點，用于描述故障錄波功能；4) 至少一個RADR擾動記錄模擬量通道邏輯節(jié)點，每一個模擬 量通道對應(yīng)一個，用于描述故障記錄的模擬量通道；5) 至少一個RBDR擾動記錄狀態(tài)量通道邏輯節(jié)點，每一個狀態(tài) 量通道對應(yīng)一個，用于描述故障記錄的狀態(tài)量通道；6) 至少一個RFLO故障定位邏輯節(jié)點，每一條線路對應(yīng)一個， 用于在發(fā)生故障情況下定位線路故障的故障點。所述故障錄波邏輯模塊，其組成還包括以下IEC 61850擴展邏輯 節(jié)點1) 一個擾動記錄系統(tǒng)頻率量邏輯節(jié)點，用于發(fā)生系統(tǒng)頻率發(fā)生 越上限、越下限、突變故障時的處理；2) 至少一個擾動記錄系統(tǒng)電壓量邏輯節(jié)點，每一個系統(tǒng)電壓量 對應(yīng)一個，用于發(fā)生系統(tǒng)電壓異常故障時的處理；3) 至少一個擾動記錄電流量邏輯節(jié)點，每一個電流量對應(yīng)一個， 用于發(fā)生系統(tǒng)電流異常故障時的處理；4) 至少一個擾動記錄變壓器邏輯節(jié)點，每一臺主變壓器對應(yīng)一個，用于發(fā)生變壓異常故障時的處理。所述電能質(zhì)量邏輯模塊，其組成包括按照正C 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定 義的以下兼容邏輯節(jié)點1) 一個LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點，用于描述本裝置的物理 《曰息；2) —個LLNO邏輯節(jié)點，用于訪問電能質(zhì)量邏輯設(shè)備的公用信息；3) 至少一個MMXU測量邏輯節(jié)點，用于測量電壓、電流和頻 率值；4) 至少一個MSQI相序和不平衡邏輯節(jié)點，用于測量序分量和 不平衡度；5) 至少一個MSTA計量統(tǒng)計邏輯節(jié)點，用于分析統(tǒng)計設(shè)定期間 內(nèi)的平均值、最大值和最小值；6) 至少一個MHAI諧波和間諧波邏輯節(jié)點，用于測量諧波和間 諧波。所述服務(wù)器的外部輸入信號為GPS時鐘和電壓、電流信號，信 號輸入方式包括1) 模擬信號經(jīng)互感器傳變過來的傳統(tǒng)采樣電壓、電流模擬信 號，及由并行電纜以空接點的形式接入的開關(guān)量信號；2) IEC 61850-9-1數(shù)字信號和GOOSE信號符合IEC 61850-9-1 串行單向多路點對點的數(shù)字信號和GOOSE信息網(wǎng)的GOOSE信號；3) IEC 61850-9-2數(shù)字信號和GOOSE信號符合正C 61850-9-2的數(shù)字信號和GOOSE報文，由過程總線綜合傳輸。本實用新型的技術(shù)問題通過以下更進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、FPGA-1 采集控制模塊和FPGA-2時間控制模塊。其中FPGA是現(xiàn)場可編程門 陣列(Field Programmable Gate Array)的英文縮寫。FPGA-1采集控 制模塊對所有模擬量及開關(guān)量進(jìn)行同步采樣，并將采集數(shù)據(jù)加上時標(biāo), 然后傳輸給DSP。 FPGA-2時間控制模塊對接收到的時間信號進(jìn)行解 碼，將處理后的時間通過8位數(shù)據(jù)總線發(fā)給FPGA-1采集控制模塊。所述模擬信號輸入板，包括級聯(lián)的模擬量檢測模塊、AD采樣模 塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊。所述數(shù)字信號輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、PCI網(wǎng) 卡、FPGA-4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM和RS232驅(qū)動器。所述GPS對時板包括FPGA-5、 CPU和OCXO,提供系統(tǒng)統(tǒng)一 的同步時鐘。用于接收1PPS、 IRIG-B、串行時間報文，利用輸入時 間信號馴服本地時鐘，生成高精度的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz 基準(zhǔn)時鐘信號、lMHz基準(zhǔn)時鐘信號。所述管理機為任何PC機或工業(yè)計算機。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本實用新型裝置根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將故障錄波和電能質(zhì)量分別建模為不同的邏輯設(shè)備，既實現(xiàn)了電力系統(tǒng)故障情況下的數(shù)據(jù)記錄， 也實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)重要的變電站和用電用戶進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測，為 提高電力系統(tǒng)為用戶提供優(yōu)質(zhì)電源的提供有力的支持。本實用新型裝電能質(zhì)量場合。在工程應(yīng)用時只需根據(jù)需要對軟 件進(jìn)行簡單的配置即可，無需任何復(fù)雜的操作，工程應(yīng)用非常方便靈 活。


圖1是本實用新型具體實施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1中的采集板的原理框圖；圖3是圖1中的模擬信號輸入板的原理框圖；圖4是圖1中的數(shù)字信號輸入板的原理框圖；圖5是圖1中的GPS對時板的原理框圖；圖6是圖1中的監(jiān)控板原理框圖；圖7是本實用新型具體實施方式
的工作過程示意圖。
具體實施方式
下面對照附圖并結(jié)合具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的說明。圖1是本實用新型具體實施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖中給出兩種信號輸入方式合并單元+GOOSE網(wǎng)，或是傳統(tǒng)PT/CT傳變的信號+開 關(guān)量硬節(jié)點。本具體實施方式
在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立 IEC 61850模型，設(shè)有具有相同硬件平臺的故障錄波邏輯模塊及電能 質(zhì)量邏輯模塊，故障錄波邏輯模塊根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行啟動判斷，如有 啟動則生成故障文件，記錄暫態(tài)故障、動態(tài)數(shù)據(jù)，完成對錄波數(shù)據(jù)的 離線分析；電能質(zhì)量邏輯模塊實現(xiàn)電壓、三相不平衡度、頻率、諧波、和電壓的波動、閃變、暫降、暫升、短時中斷等在線測量，并對測量結(jié)果標(biāo)記GPS時鐘。既記錄電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，也在無故障情 況下連續(xù)測量與記錄電力系統(tǒng)變電站和用電用戶的電能質(zhì)量，符合電 力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與暫態(tài)記錄和動態(tài)記錄在IEC61850框架下的一 體化要求。所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個客戶端同時通訊，采集部分接收模 擬信號或數(shù)字信號，進(jìn)行實時運算。所述客戶端對與客戶請求有關(guān)的 模型進(jìn)行映射。所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連 接，通訊協(xié)議符合正C 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照正C61850-6 實現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨立使用的配置工具。設(shè)有包括采集板、模擬信號輸入板和數(shù)字信號輸入板的采集信號 復(fù)用電路。還設(shè)有包括GPS對時板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時鐘電路。 如圖2所示的采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、 FPGA-1采集控制模塊和FPGA-2時間控制模塊。FPGA-1采集控制 模塊對所有模擬量及開關(guān)量進(jìn)行同步采樣，并將采集數(shù)據(jù)加上時標(biāo), 然后傳輸給DSP。 FPGA-2時間控制模塊對接收到的時間信號進(jìn)行解 碼，將處理后的時間通過8位數(shù)據(jù)總線發(fā)給FPGA-1采集控制模塊。 如圖3所示的模擬信號輸入板，包括級聯(lián)的模擬量檢測模塊、 AD采樣模塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊。模擬量檢測 模塊接收到32路的模擬信號以后，通過采樣開關(guān)采取當(dāng)前模擬信號， 由采樣保持器對信號進(jìn)行保持，F(xiàn)PGA-3控制AD采樣模塊將每一路模擬信號轉(zhuǎn)換為16位的數(shù)字信號，并將采集數(shù)據(jù)匯總后，通過16位 數(shù)據(jù)總線上傳給的FPGA-3進(jìn)行處理。如圖4所示的數(shù)字信號輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、 PCI網(wǎng)卡、FPGA-4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM和RS232驅(qū) 動器。采集板通過背板并行總線將符合IEC 61850-9-1、 IEC 61850-9-2 數(shù)字信號和GOOSE信號的配置數(shù)據(jù)寫入FPGA-4內(nèi)部的雙口 RAM 中，數(shù)字信號輸入板檢測到配置數(shù)據(jù)有效后，根據(jù)配置信息指示由網(wǎng) 絡(luò)處理器集成的兩個網(wǎng)絡(luò)接口和PCI總線擴展的兩個網(wǎng)絡(luò)接口同時 接收兩路符合正C 61850-9-1、 IEC 61850-9-2數(shù)字信號和GOOSE信 號K)OSE報文和合并單元數(shù)據(jù)，再根據(jù)配置數(shù)據(jù)從報文中提取出 系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)后進(jìn)行整理，將數(shù)據(jù)放入雙口RAM緩沖區(qū)，等待采 集板讀取。采集板讀取后會設(shè)置相應(yīng)的雙口RAM單元反饋數(shù)字信號 輸入板已取走數(shù)據(jù)，由FPGA-4的CPU釋放雙口 RAM緩沖區(qū)。即使 有一路信號出錯時，由于是同時接收兩路，數(shù)據(jù)采集依然可以正確運 行。如圖5所示的GPS對時板包括FPGA-5、 CPU和OCXO，是系 統(tǒng)統(tǒng)一的同步時鐘電路，用于接收1PPS、 IRIG-B、串行時間報文， 利用輸入時間信號馴服本地時鐘，生成高精度的1PPS、IRIG-B(DC)、 10kHz基準(zhǔn)時鐘信號、lMHz基準(zhǔn)時鐘信號。衛(wèi)星信號消失后，能夠 精確守時；衛(wèi)星信號恢復(fù)后，能夠自動切換到GPS對時方式。利用 輸入時間信號馴服本地時鐘，再通過FPGA-5的邏輯運算輸出高精度 的時間頻率信號。FPGA-5采用Altem公司的EP2C8，利用數(shù)字鎖相環(huán)和補償算法 來產(chǎn)生精確的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz基準(zhǔn)時鐘信號、lMHz 基準(zhǔn)時鐘信號，并且通過SPI總線和CPU算法模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CPU采用流明諾瑞的LM3S1601，用來接收外部串行報文信號和 FPGA-5交換的數(shù)據(jù)，CPU馴服算法模塊根據(jù)FPGA-5測量得到的相 位偏差，控制OCXO得到一個高精度的標(biāo)準(zhǔn)lOMHz頻率，然后 FPGA-5中的PLL將lOMHz標(biāo)準(zhǔn)頻率倍頻到lOOMHz，這樣FPGA-5 內(nèi)部可以產(chǎn)生分辨率為10ns頻率基準(zhǔn)。FPGA-5利用這個頻率基準(zhǔn)可 以生成高精度的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz基準(zhǔn)時鐘信號、lMHz 基準(zhǔn)時鐘信號。如圖6所示的監(jiān)控板，包括PC104 Plus處理器模塊，配置雙網(wǎng) 口，支持CF卡、硬盤，使用PCI到HPI的專用橋接芯片完成HPI 訪問。通過ISA總線通過CPLD譯碼，擴展8路繼電器輸出。PC 104 plus處理器模塊通過PCI總線訪問DSP的HPI接口 ， PCI總線與HPI 總線之間的橋接芯片選用PCI2040。用于接受采集板傳來的數(shù)據(jù)，完 成錄波格式轉(zhuǎn)換、錄波數(shù)據(jù)保存和啟動原因分析；并與管理機通訊， 通訊協(xié)議為用戶定義的私有協(xié)議或IEC 61850-8-1;同時實現(xiàn)電能質(zhì) 量數(shù)據(jù)存儲,檢索和與管理機實時通信功能。管理機采用嵌入式計算機EmCORE-i8524 (600M)，主要配置如 下Intel型CPU,主頻可達(dá)600MHz; 256MB DDR SDRAM; 3 個獨立的100M以太網(wǎng)卡；支持PCI， PC/104, PC/104+等總線；支 持6個232串口。用于實現(xiàn)ACSI處理、實時監(jiān)測、離線分析、定值設(shè)定、運行控制、錄波文件管理、事件檢索及電能質(zhì)量數(shù)據(jù)及錄波數(shù) 據(jù)與主站實時通信。本實用新型具體實施方式
的工作過程見圖7。具體步驟如下1) 輸入信號的處理如果輸入信號是模擬信號，則用小PT/CT進(jìn)行信號隔離轉(zhuǎn)換， 然后對模擬信號進(jìn)行濾波、A/D轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字量放在16位數(shù)據(jù)總 線上；如果輸入信號是光纖數(shù)字信號，則將網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收下來，并按照 已定義好的數(shù)據(jù)格式放在16位數(shù)據(jù)總線上。2) 打時標(biāo)采集板從16位數(shù)據(jù)總線上讀取數(shù)據(jù)，并根據(jù)GPS時間對每個采 樣點打上絕對時標(biāo)。3) 數(shù)據(jù)計算采樣數(shù)據(jù)每滿一個周波，則計算每個通道的有效值、諧波，以及 正序、負(fù)序、零序、功率等狀態(tài)量，將計算結(jié)果保存在預(yù)定義結(jié)構(gòu)中。4) 啟動判斷及電能質(zhì)量事件標(biāo)識生成DSP根據(jù)計算結(jié)果與定值比較，是否有啟動發(fā)生，并填寫啟動信 息結(jié)構(gòu)。同時根據(jù)電能質(zhì)量定值判斷有電能質(zhì)量事件發(fā)生，并填寫標(biāo) 識事件結(jié)構(gòu)。5) 數(shù)據(jù)發(fā)送采集板將計算結(jié)果、采樣數(shù)據(jù)、啟動信息結(jié)構(gòu)、標(biāo)識事件結(jié)構(gòu)通 過DSP的HPI總線發(fā)送給監(jiān)控板，每周波發(fā)送一次。按照是否啟動生成暫態(tài)錄波文件和標(biāo)記事件文件，同時根據(jù)采樣 數(shù)據(jù)生成動態(tài)錄波文件，并將文件寫入硬盤。7) 管理機工作如要對錄波文件進(jìn)行分析及下定值等人機對話操作，則需要管理 機來完成。管理機主要完成離線分析、在線配置、運行控制、實時監(jiān) 測、事件檢索、對外通信等工作。本具體實施方式
裝置的性能指標(biāo)如下1) 交流電壓線性范圍0 3Un;交流電流線性范圍0.1 40In; 幅值測量誤差0.2%;2) 零漂<0.02;3) 頻率測量誤差<0.01HZ;4) 供電電壓及偏差計算<0.5%;5) 三相電壓不平衡度及負(fù)序量計算<0.2%;6) 三相電流不平衡度計算<1%;7) 諧波計算；電壓"2 3。/。"w，5。/o"; S3。/。t/w,0.15。/。"Ar; 電流//^10。/。/w,5。/。/a; /;^ 10%/#,0.5%/# ;8) 電壓波動計算<5%;9) 閃變計算<5%;10) 突變啟動誤差<2%;11) 通道越限啟動誤差<1%;12) 諧波啟動誤差(IO次以下)<2%;13) 正序、負(fù)序越限啟動誤差<2%;14) 主站間傳輸速率25、 50、 100次/秒的可選傳輸速率；15) 錄波記錄容量80G硬盤，可保存2萬個以上錄波文件；16) 絕對時間誤差《10ms/天(無GPS); <±l(is (有GPS);17) 裝置功耗<80W;18) 事件標(biāo)識記錄保存時間30天；19) 動態(tài)記錄容量200G硬盤，可保存15天以上電能質(zhì)量動態(tài) 記錄數(shù)據(jù)；20) 金屬性短路測距誤差<2%;21) 最大配置為96路模擬量，192路開關(guān)量。22) 接入信號類型模擬信號三相電壓、三相電流、直流電壓或電流和高頻信號； 開關(guān)量信號保護(hù)跳閘信息和斷路器狀態(tài)信息。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一 步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對 于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新 型構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相 同，則應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1.一種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，采用客戶-服務(wù)器架構(gòu)，管理機為客戶端，其特征在于在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型，按照IEC61850-7建模，設(shè)有具有相同硬件平臺的故障錄波邏輯模塊及電能質(zhì)量邏輯模塊，故障錄波邏輯模塊根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行啟動判斷，如有啟動則生成故障文件，記錄暫態(tài)故障、動態(tài)數(shù)據(jù)，完成對錄波數(shù)據(jù)的離線分析；電能質(zhì)量邏輯模塊實現(xiàn)電壓、三相不平衡度、頻率、諧波、和電壓的波動、閃變、暫降、暫升、短時中斷等在線測量，并對測量結(jié)果標(biāo)記GPS時鐘；所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個客戶端同時通訊，采集部分接收模擬信號或數(shù)字信號，進(jìn)行實時運算；所述客戶端對與客戶請求有關(guān)的模型進(jìn)行映射；所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連接，通訊協(xié)議符合IEC 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照IEC61850-6實現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨立使用的配置工具。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于設(shè)有包括采集板、模擬信號輸入板和數(shù)字信號輸入板的采集信號復(fù)用電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于設(shè)有包括GPS對時板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時鐘電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于-所述故障錄波邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定義的以下兼容邏輯節(jié)點1) 一個LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點，用于描述本裝置的物理<曰息；2) —個LLNO邏輯節(jié)點，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信息；3) —個RDRE擾動記錄功能邏輯節(jié)點，用于描述故障錄波功能；4) 至少一個RADR擾動記錄模擬量通道邏輯節(jié)點，每一個模擬量通道對應(yīng)一個，用于描述故障記錄的模擬量通道；5) 至少一個RBDR擾動記錄狀態(tài)量通道邏輯節(jié)點，每一個狀態(tài)量通道對應(yīng)一個，用于描述故障記錄的狀態(tài)量通道；6) 至少一個RFLO故障定位邏輯節(jié)點，每一條線路對應(yīng)一個，用于在發(fā)生故障情況下定位線路故障的故障點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于-所述故障錄波邏輯模塊，其組成還包括以下IEC 61850擴展邏輯節(jié)點-1) 一個擾動記錄系統(tǒng)頻率量邏輯節(jié)點，用于發(fā)生系統(tǒng)頻率發(fā)生越上限、越下限、突變故障時的處理；2) 至少一個擾動記錄系統(tǒng)電壓量邏輯節(jié)點，每一個系統(tǒng)電壓量對應(yīng)一個，用于發(fā)生系統(tǒng)電壓異常故障時的處理；3) 至少一個擾動記錄電流量邏輯節(jié)點，每一個電流量對應(yīng)一個，用于發(fā)生系統(tǒng)電流異常故障時的處理；4) 至少一個擾動記錄變壓器邏輯節(jié)點，每一臺主變壓器對應(yīng)一個，用于發(fā)生變壓異常故障時的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量邏輯模塊，其組成包括按照正C 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定義的以下兼容邏輯節(jié)點1) 一個LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點，用于描述本裝置的物理信息；2) —個LLNO邏輯節(jié)點，用于訪問電能質(zhì)量邏輯設(shè)備的公用信息；3) 至少一個MMXU測量邏輯節(jié)點，用于測量電壓、電流和頻率值；4) 至少一個MSQI相序和不平衡邏輯節(jié)點，用于測量序分量和不平衡度；5) 至少一個MSTA計量統(tǒng)計邏輯節(jié)點，用于分析統(tǒng)計設(shè)定期間內(nèi)的平均值、最大值和最小值；6) 至少一個MHAI諧波和間諧波邏輯節(jié)點，用于測量諧波和間諧波。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述服務(wù)器的外部輸入信號為GPS時鐘和電壓、電流信號，信號輸入方式包括1) 模擬信號經(jīng)互感器傳變過來的傳統(tǒng)采樣電壓、電流模擬信號，及由并行電纜以空接點的形式接入的開關(guān)量信號；2) IEC 61850-9-1數(shù)字信號和GOOSE信號符合IEC 61850-9-1串行單向多路點對點的數(shù)字信號和GOOSE信息網(wǎng)的GOOSE信號；3) IEC 61850-9-2數(shù)字信號和GOOSE信號符合IEC 61850-9-2的數(shù)字信號和GOOSE報文，由過程總線綜合傳輸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、FPGA-1采集控制模塊和FPGA-2時間控制模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述模擬信號輸入板，包括級聯(lián)的模擬量檢測模塊、AD采樣模塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊；所述數(shù)字信號輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、PCI網(wǎng)卡、FPGA-4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM和RS232驅(qū)動器；所述管理機為任何PC機或工業(yè)計算機。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述GPS對時板包括FPGA-5、 CPU和OCXO，提供系統(tǒng)統(tǒng)一的同步時鐘。
專利摘要一種電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測與記錄裝置，在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型，設(shè)有具有相同硬件平臺的故障錄波邏輯模塊及電能質(zhì)量邏輯模塊，按照IEC61850-6實現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨立使用的配置工具。本實用新型根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)將故障錄波和電能質(zhì)量分別建模為不同的邏輯設(shè)備，既實現(xiàn)了電力系統(tǒng)故障情況下的數(shù)據(jù)記錄，也實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)重要的變電站和用電用戶進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測，為提高電力系統(tǒng)為用戶提供優(yōu)質(zhì)電源的提供有力的支持。本實用新型裝置可以廣泛用于各種電能質(zhì)量場合。在工程應(yīng)用時只需根據(jù)需要對軟件進(jìn)行簡單的配置即可，無需任何復(fù)雜的操作，工程應(yīng)用非常方便靈活。
文檔編號G01R19/00GK201368905SQ20092013518
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者王保榮, 董繼民, 偉 薛, 陳鐵明 申請人:深圳市雙合電腦系統(tǒng)股份有限公司