專利名稱：智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)及其自動化領域，尤其是一種智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)。
背景技術：
隨著智能電網(wǎng)建設的不斷深入，各類新型智能二次設備不斷涌現(xiàn)。這些新型設備貫穿于智能電網(wǎng)建設的各個環(huán)節(jié)，為智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)與信息的采集、監(jiān)測和控制提供了必要的手段和支撐，其性能的優(yōu)劣已直接關系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的測試方法是針對單個裝置進行故障模擬或測試，目前，還沒有從智能站的整站場境環(huán)境的閉環(huán)測試和模擬的能力和手段，難以發(fā)現(xiàn)整個智能變電站系統(tǒng)運行的問題，無法對系統(tǒng)運行提供可靠的保證。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種設計合理、能夠?qū)χ悄茏冸娬径卧O備運行場境進行模擬閉環(huán)測試的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)。本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的一種智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，包括上位機和測試控制器，上位機通過以太網(wǎng)與測試控制器相連接進行數(shù)據(jù)交互，測試控制器還通過電以太網(wǎng)與保護設備相連接對保護設備進行測試，測試控制器通過光以太網(wǎng)接口連接到GOOSE網(wǎng)絡用于訂閱和發(fā)布GOOSE信息，通過光以太網(wǎng)接口連接到IEC61588和IRIG-B上實現(xiàn)對時功能，通過光以太網(wǎng)接口連接到智能電子裝置用于模擬合并器并輸出IEC61850-9-1/2格式的采樣值，通過光串口與合并器相連接用于模擬采集器并按照串行編碼規(guī)則輸出IEC60044-8格式采樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出并實現(xiàn)保護裝置的閉環(huán)測試功能，通過開出量接口用于給被測對象開出信息。而且，所述的測試控制器包括ARM模塊、DSP模塊和FPGA模塊，ARM模塊通過HPI總線與DSP模塊相連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及配置數(shù)據(jù)功能，DSP模塊與FPGA模塊通過并行總線相連接將DSP模塊生成的仿真數(shù)據(jù)輸出給FPGA模塊，所述的ARM模塊設置兩個電以太網(wǎng)接口與上位機及保護裝置相連接，F(xiàn)PGA模塊提供光以太網(wǎng)接口。而且，所述的ARM模塊包括ARM芯片、以太網(wǎng)PHY芯片、兩個以太網(wǎng)變壓器、RTC和ARM模塊存儲器，ARM芯片與RTC芯片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊通過以太網(wǎng)PHY芯片與兩個以太網(wǎng)變壓器相連接。而且，所述的ARM芯片還連接有JTAG接口、UART接口和I2C接口擴展。而且，所述的DSP模塊包括DSP芯片及與其相連接的DSP緩沖區(qū)和DSP模塊存儲器。而且，所述的FPGA模塊包括FPGA芯片、FPGA總線緩沖區(qū)、以太網(wǎng)控制芯片和光纖傳輸器，F(xiàn)PGA芯片通過FPGA總線緩沖區(qū)設置8對開入量接口、4對開出量接口和8個光串
3口，F(xiàn)PGA芯片通過以太網(wǎng)控制芯片與光纖傳輸器相連接，該光纖傳輸器設置8個光以太網(wǎng)接口。本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型通過上位機和測試控制器構(gòu)建智能變電站的測試環(huán)境，通過測試控制器與保護設備、GOOSE網(wǎng)絡、IEC61588網(wǎng)絡、IRIG-B網(wǎng)絡和合并器等相連接從而實現(xiàn)對智能變電站二次設備運行場景的模擬閉環(huán)測試，為智能變電站二次設備故障及整站SCD文件的檢查提供了測試手段，為系統(tǒng)可靠運行提供保障。

圖I是本實用新型的連接示意圖；圖2是測試控制器的電路框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳述。一種智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，如圖I所示，包括上位機和若干測試控制器，上位機通過以太網(wǎng)與若干個測試控制器相連接進行數(shù)據(jù)交互，測試控制器的數(shù)量根據(jù)模擬電網(wǎng)一次系統(tǒng)接線圖的規(guī)模大小而靈活配置。測試控制器還通過電以太網(wǎng)與保護設備(被測試設備)相連接被測試設備進行測試，測試控制器通過光以太網(wǎng)接口連接到G00SE1網(wǎng)絡、G00SE2網(wǎng)絡用于訂閱和發(fā)布GOOSE信息，通過光以太網(wǎng)接口連接到IEC61588、IRIG-B上實現(xiàn)對時功能，通過光以太網(wǎng)接口連接到智能電子裝置(IED)用于模擬合并器并輸出IEC61850-9-1/2格式的采樣值，通過光串口與合并器相連接用于模擬采集器并按照串行編碼規(guī)則輸出IEC60044-8格式采樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出并實現(xiàn)保護裝置的閉環(huán)測試功能，通過開出量接口用于給被測對象開出信息。上位機為一臺安裝有智能變電站二次設備場景測試軟件計算機，具有以下功能上位機可以模擬智能變電站一次系統(tǒng)主氣接線圖，靈活設置各母線電壓、線路或直流電流的各測試態(tài)，各測試態(tài)響應時間觸發(fā)、時間+開入量、開入量、手動觸發(fā)等觸發(fā)方式，測試態(tài)數(shù)量可靈活添加。上位機還可以靈活配置各MU參數(shù)和通道配置，通過測試控制器以IEC61850-9-1/2或I EC60044-8進行SV采樣值輸出，配置保護裝置或智能終端的GOOSE信息，通過測試控制器訂閱、發(fā)布G00SE,訂閱被測保護發(fā)出的GOOSE信息，實現(xiàn)閉環(huán)動態(tài)測試。訂閱智能終端發(fā)出的GOOSE信息，GOOSE變位后，更新相關開關、刀閘狀態(tài)量信息，刷新主運行界面主氣接線圖；可以模擬智能終端發(fā)布GOOSE信息即開關和刀閘狀態(tài)信息給保護裝置，為保護裝置運行邏輯判斷等提供開關和刀閘的狀態(tài)信息。如圖2所示，測試控制器包括ARM模塊、DSP模塊和FPGA模塊，ARM模塊通過HPI總線與DSP模塊相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及配置數(shù)據(jù)功能，ARM模塊能夠?qū)⑸衔粰C設置的配置信息實時更新給DSP模塊；DSP模塊與FPGA模塊通過并行總線相連接，DSP通過16位地址線對FPGA進行尋址訪問，并通過16位數(shù)據(jù)總線對FPGA進行讀寫操作，傳輸輸出的仿真數(shù)據(jù)。ARM模塊主要實現(xiàn)測試系統(tǒng)的聯(lián)機和上下位機通信功能，該ARM模塊包括ARM芯片、以太網(wǎng)PHY芯片、兩個以太網(wǎng)變壓器、JTAG接口、UART接口、RTC、I2C接口擴展和ARM模塊存儲器，在本實施例中，ARM芯片采用EP9315芯片。ARM模塊與以太網(wǎng)PHY芯片、JTAG接口、UART接口、RTC、I2C接口擴展和ARM模塊存儲器相連接，該以太網(wǎng)PHY芯片(LAN9303芯片)與兩個以太網(wǎng)變壓器通過一個電以太網(wǎng)接口相連接實現(xiàn)上下位機數(shù)據(jù)交換功能，通過另一個電以太網(wǎng)接口與保護裝置相連接用于讀取整定值，該保護設備即為被測試設備。ARM芯片通過JTAG接口與下載器相連接，用于單板調(diào)試ARM程序。ARM芯片通過UART接口與串口升級設備相連接，用于在不開機箱情況下升級程序。通過左邊I2C接口與溫度傳感器連·接用于讀設備相關溫度數(shù)據(jù)以進行補償算法等。ARM芯片與RTC芯片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊存儲器包括FLASH芯片和SDRAM芯片用于存儲參數(shù)以及實時數(shù)據(jù)。DSP模塊主要用于實現(xiàn)整個測試系統(tǒng)的計算功能并生成所需要的正弦波及高次諧波等仿真數(shù)據(jù)。該DSP模塊包括DSP芯片(TMS320VC5416)及與其相連接的DSP緩沖區(qū)和DSP模塊存儲器，DSP模塊存儲器包括FLASH、SRAM用于存儲各種參數(shù)以及數(shù)據(jù)。FPGA模塊主要用于系統(tǒng)的實時性處理及通信編碼和解碼。該FPGA模塊包括FPGA芯片(XILINX XC6S75FGG484)、FPGA總線緩沖區(qū)、以太網(wǎng)控制芯片(LXT973)和光纖傳輸器，能夠?qū)崿F(xiàn)光網(wǎng)絡系統(tǒng)中的MAC層協(xié)議以及電力系統(tǒng)中的IEC61850、IEC60044、IEC61588協(xié)議功能，此外還能夠記錄時間戳，并實現(xiàn)對時模塊的邏輯控制包。光纖傳輸器提供8個光以太網(wǎng)接口，通過光以太網(wǎng)接口連接到G00SE1和G00SE2網(wǎng)絡中，用于模擬智能電子設備或智能終端，可以訂閱、發(fā)布GOOSE信息，實現(xiàn)對智能電子設備的閉環(huán)測試功能；通過光以太網(wǎng)接口連接到IEC61588、IRIG-B上實現(xiàn)對時功能，保證各測試控制器輸出的同步性，確保電力系統(tǒng)模擬的真實性；通過光以太網(wǎng)接口用于模擬合并器IEC61850-9-1/2格式的采樣值至智能電子裝置(IED)。FPGA總線緩沖區(qū)提供8個光串口，用于模擬采集器按照串行編碼規(guī)則輸出IEC60044-8格式采樣值至合并器，通過合并器加量給不同的智能電子裝置至合并器。FPGA總線緩沖區(qū)還提供8對開入量接口用于接收保護裝置的硬接點輸出，實現(xiàn)保護裝置的閉環(huán)測試；FPGA總線緩沖區(qū)提供4對開出量，用于給被測對象開出信息。本測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個智能變電站在線模擬，遵照Q / GDff 441-2010《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》中MU和智能終端配置要求，能夠?qū)胝維CD文件，并對被測保護對象相關的MU、智能終端設備進行全自動配置，模擬變電站出口或變電站內(nèi)的任一點故障，實現(xiàn)對智能變電站二次設備運行場境的模擬閉環(huán)測試。本測試系統(tǒng)的工作原理為系統(tǒng)開始運行時，測試系統(tǒng)的ARM模塊通過電以太網(wǎng)口與上位機通信，將用戶配置的上位機信息讀到ARM模塊內(nèi)部，并通過HPI總線，傳送給DSP模塊。DSP模塊根據(jù)配置信息和數(shù)據(jù)進行運算，并將運算結(jié)果通過并行總線給FPGA模塊。FPGA模塊將得到的數(shù)據(jù)進行規(guī)定協(xié)議的編解碼，再通過光以太網(wǎng)接口、光串口、開出量接口輸出。當觸發(fā)條件滿足后觸發(fā)故障，輸出故障狀態(tài)值，并記錄測試結(jié)果，將測試結(jié)果形成測試報告，從而實現(xiàn)對智能變電站二次設備運行場境的模擬閉環(huán)測試功能。需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據(jù)本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于包括上位機和測試控制器，上位機通過以太網(wǎng)與測試控制器相連接進行數(shù)據(jù)交互，測試控制器還通過電以太網(wǎng)與保護設備相連接對保護設備進行測試，測試控制器通過光以太網(wǎng)接口連接到GOOSE網(wǎng)絡用于訂閱和發(fā)布GOOSE信息，通過光以太網(wǎng)接口連接到IEC61588和IRIG-B上實現(xiàn)對時功能，通過光以太網(wǎng)接口連接到智能電子裝置用于模擬合并器并輸出IEC61850-9-1/2格式的采樣值，通過光串口與合并器相連接用于模擬采集器并按照串行編碼規(guī)則輸出IEC60044-8格式采樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出并實現(xiàn)保護裝置的閉環(huán)測試功能，通過開出量接口用于給被測對象開出信息。
2.根據(jù)權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于所述的測試控制器包括ARM模塊、DSP模塊和FPGA模塊，ARM模塊通過HPI總線與DSP模塊相連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及配置數(shù)據(jù)功能，DSP模塊與FPGA模塊通過并行總線相連接將DSP模塊生成的仿真數(shù)據(jù)輸出給FPGA模塊，所述的ARM模塊設置兩個電以太網(wǎng)接口與上位機及保護裝置相連接，F(xiàn)PGA模塊提供光以太網(wǎng)接口。
3.根據(jù)權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于所述的ARM模塊包括ARM芯片、以太網(wǎng)PHY芯片、兩個以太網(wǎng)變壓器、RTC和ARM模塊存儲器，ARM芯片與RTC芯片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊通過以太網(wǎng)PHY芯片與兩個以太網(wǎng)變壓器相連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于所述的ARM芯片還連接有JTAG接口、UART接口和I 2C接口擴展。
5.根據(jù)權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于所述的DSP模塊包括DSP芯片及與其相連接的DSP緩沖區(qū)和DSP模塊存儲器。
6.根據(jù)權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其特征在于所述的FPGA模塊包括FPGA芯片、FPGA總線緩沖區(qū)、以太網(wǎng)控制芯片和光纖傳輸器，F(xiàn)PGA芯片通過FPGA總線緩沖區(qū)設置8對開入量接口、4對開出量接口和8個光串口，F(xiàn)PGA芯片通過以太網(wǎng)控制芯片與光纖傳輸器相連接，該光纖傳輸器設置8個光以太網(wǎng)接口。
專利摘要本實用新型涉及一種智能變電站二次設備場景測試系統(tǒng)，其技術特點是包括上位機和測試控制器，上位機通過以太網(wǎng)與測試控制器相連接進行數(shù)據(jù)交互，測試控制器還通過電以太網(wǎng)與保護設備相連接，測試控制器通過光以太網(wǎng)接口連接到GOOSE網(wǎng)絡、IEC61588、IRIG-B和智能電子裝置，通過光串口與合并器相連接，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出并實現(xiàn)保護裝置的閉環(huán)測試功能，通過開出量接口用于給被測對象開出信息。本實用新型通過上位機和測試控制器構(gòu)建智能變電站的測試環(huán)境，實現(xiàn)對智能變電站二次設備運行場景的模擬閉環(huán)測試，為智能變電站二次設備故障及整站SCD文件的檢查提供了測試手段，為系統(tǒng)可靠運行提供保障。
文檔編號G01R31/00GK202735445SQ20122043240
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2012年8月29日
發(fā)明者黃毅, 房亞囡, 王洋, 任毅, 李大勇, 楊暢, 向前, 梁志琴, 周文聞 申請人:天津市電力公司, 北京博電新力電氣股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司