專利名稱：基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)建設(shè)智能電網(wǎng)是國(guó)家重要戰(zhàn)略部署，數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其站內(nèi)功能單元及通信網(wǎng)絡(luò)遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系。IEC61850作為數(shù)字化變電站通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)的廣泛推廣應(yīng)用給數(shù)字化變電站帶來了巨大的機(jī)遇，借助IEC61850標(biāo)準(zhǔn)可以方便的進(jìn)行站內(nèi)的信息共享，使設(shè)備的功能得到大大的提升；計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展、符合IEC61850的多功能智能電子設(shè)備(IED)及電子式互感器的大量接入都極大的提高了變電站系統(tǒng)的運(yùn)行效率，推動(dòng)了數(shù)字化變電站的發(fā)展；變電站系統(tǒng)發(fā)生重大變革的同時(shí)也給繼電保護(hù)測(cè)試帶來了新的挑戰(zhàn)，數(shù)字化變電站測(cè)控計(jì)量?jī)x表不同于常規(guī)儀表，作為站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)物理設(shè)備，其數(shù)據(jù)源于站內(nèi)光纖以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，信息自身性質(zhì)、傳輸介質(zhì)、傳輸方式以及繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行等方式都發(fā)生了較大的改變，傳統(tǒng)的保護(hù)測(cè)試方法已不再適用，迫切需要一種適應(yīng)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)。因此，深入研究數(shù)字化繼電保護(hù)的測(cè)試方法，開發(fā)新的保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。數(shù)字式繼電保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的保護(hù)原理，動(dòng)作可靠，調(diào)整維護(hù)簡(jiǎn)單，不需要像電磁型和整流型號(hào)保護(hù)那樣花費(fèi)大量的時(shí)間調(diào)試?yán)^電器的機(jī)械部分，使得廣大繼電保護(hù)人員從繁重的勞動(dòng)中解放出來。但是，繼電保護(hù)裝置電氣量動(dòng)作特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試仍然沿用了傳統(tǒng)的測(cè)試方法，基本上還是人工操作，人工操作畢竟有其局限姓。微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀技術(shù)的發(fā)展，為繼電保護(hù)測(cè)試工作提供了一種先進(jìn)的測(cè)試儀器。微機(jī)型保護(hù)測(cè)試儀應(yīng)用計(jì)算機(jī)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的測(cè)試信號(hào)，重量輕，使用方便，使得保護(hù)裝置測(cè)試技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。然而，盡管測(cè)試儀器采用了數(shù)字化，大多數(shù)測(cè)試人員只是把微機(jī)型保護(hù)測(cè)試儀當(dāng)作計(jì)算機(jī)控制的測(cè)試信號(hào)源，測(cè)試還是手工操作，測(cè)試結(jié)果靠人工記錄；各地的繼電保護(hù)管理部門發(fā)布的檢驗(yàn)規(guī)程，還仍然以人工操作方法為主。近幾年來，數(shù)字式繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展很快，新的保護(hù)廠家、新型號(hào)保護(hù)裝置、新的保護(hù)原理不斷出現(xiàn)。這種現(xiàn)狀增加了保護(hù)測(cè)試人員熟練掌握保護(hù)裝置的難度，對(duì)保護(hù)裝置的測(cè)試工作帶來了很大的影響。另一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求提高供電質(zhì)量，縮短設(shè)備停電時(shí)間，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的時(shí)間縮短，保護(hù)測(cè)試質(zhì)量要求提高。凡此種種，相互矛盾的因素越來越多。在新的形勢(shì)下，探索一種新的規(guī)范化、自動(dòng)的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，提高檢驗(yàn)工作效率，保證檢驗(yàn)質(zhì)量，是電力運(yùn)行部門迫切需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它包括有一通過網(wǎng)口帶有軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元DSP，該數(shù)據(jù)處理單元DSP通過數(shù)據(jù)總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進(jìn)行9一 2報(bào)文輸出和GOOSE報(bào)文輸出。所述的前端輸出單元FPGA主要由數(shù)據(jù)封裝模塊encap和以太網(wǎng)物理層PHY組成，兩者之間通過一 MAC模塊提供以太網(wǎng)物理層PHY和數(shù)據(jù)封裝模塊encap進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通路，在100M數(shù)據(jù)速率全雙工工作模式下，數(shù)據(jù)封裝模塊encap把DSP過來的數(shù)據(jù)封裝成IEC61850-9-2或GOOSE數(shù)據(jù)發(fā)給MAC，MAC首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果附加在尾部；然后添加前導(dǎo)碼和幀定界符，再通過MII接口轉(zhuǎn)發(fā)給PHY。本發(fā)明基于DSP+FPGA硬件平臺(tái)，在硬實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)Linux的基礎(chǔ)上，針對(duì)IEC61850通信及全數(shù)字化保護(hù)測(cè)試相關(guān)需求，通過合理分配任務(wù)優(yōu)先級(jí)和任務(wù)間調(diào)度與通信，可很好地實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)鏈路層通信、模擬量電流和電壓信號(hào)的采樣與轉(zhuǎn)換、符合IEC61850要求的采樣值數(shù)據(jù)組幀與發(fā)送等強(qiáng)實(shí)時(shí)性功能.為了完成閉環(huán)試驗(yàn)，按照IEC61850的要求，該測(cè)試系統(tǒng)還具備接收、解析保護(hù)設(shè)備所發(fā)出的GOOSE跳閘信號(hào)，并將斷路器位置接點(diǎn)信號(hào)編碼、組幀、發(fā)送GOOSE開關(guān)量報(bào)文給全數(shù)字化繼電保護(hù)裝置等的功倉(cāng)泛。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。圖2是本發(fā)明所述FPGA芯片結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明所述MAC模塊數(shù)據(jù)通路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹:圖1所示，本發(fā)明包括有一通過網(wǎng)口帶有軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元DSP，該數(shù)據(jù)處理單元DSP通過數(shù)據(jù)總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進(jìn)行IEC61850-9-2報(bào)文輸出和GOOSE報(bào)文輸出。圖2、3所示，所述的前端輸出單元FPGA主要由數(shù)據(jù)封裝模塊encap和以太網(wǎng)物理層PHY組成，兩者之間通過一 MAC模塊提供以太網(wǎng)物理層PHY和數(shù)據(jù)封裝模塊encap進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通路，在100M數(shù)據(jù)速率全雙工工作模式下，數(shù)據(jù)封裝模塊encap把DSP過來的數(shù)據(jù)封裝成IEC61850-9-2或GOOSE數(shù)據(jù)發(fā)給MAC，MAC首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果附加在尾部；然后添加前導(dǎo)碼和幀定界符，再通過MII接口轉(zhuǎn)發(fā)給PHY。隨著智能變電站的建設(shè)，電子式互感器、數(shù)字化繼電保護(hù)和測(cè)控裝置、智能斷路器等數(shù)字化設(shè)備的逐步實(shí)用化，過程層和間隔層之間大量的電纜連接將被以太網(wǎng)的光纖通信代替，這是變電站自動(dòng)化技術(shù)的變革。繼電保護(hù)測(cè)試儀作為變電站和電廠中繼電保護(hù)裝置定檢的重要設(shè)備，也必須順應(yīng)智能變電站的發(fā)展，滿足數(shù)字化保護(hù)的測(cè)試要求。數(shù)字化保護(hù)試驗(yàn)儀數(shù)字采樣信號(hào)直接輸出到所連接的數(shù)字化保護(hù)裝置，同時(shí)保護(hù)裝置GOOSE信息直接反饋到所接人的數(shù)字化保護(hù)試驗(yàn)儀，通過數(shù)字化保護(hù)測(cè)試儀完成整個(gè)測(cè)試工作。實(shí)施例:以往的測(cè)試軟件各個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，不能同時(shí)打開和運(yùn)行，功能劃分有相互重疊，每個(gè)模塊包含了用戶界面、通信接口、輸出監(jiān)視、報(bào)警信號(hào)的全部功能。新的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)分為測(cè)試方案和功能模塊兩部分設(shè)計(jì)，測(cè)試方案只包含了各個(gè)模塊公用部分。功能模塊設(shè)計(jì)成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)方式，按照測(cè)試功能需要，劃分為多種不同的小模塊。由于劃分的功能很細(xì)，每個(gè)模塊的功能就相對(duì)簡(jiǎn)單，接口參數(shù)很少，便于使用。測(cè)試方案為運(yùn)行平臺(tái)，始終處于打開狀態(tài)、測(cè)試功能模塊以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)方式調(diào)用，隨時(shí)可以打開和關(guān)閉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定。測(cè)試功能模塊除了常用的電氣量測(cè)試功能之外，還應(yīng)包含人工檢查結(jié)果輸入、操作提示、安全措施、接線圖等模塊，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的電氣量和非電量檢查的測(cè)試功能管理。測(cè)試方案是以模板方式調(diào)用功能模塊運(yùn)行的。模板是模塊調(diào)用和參數(shù)定義的格式文件。不同的測(cè)試功能，通過不同的模板文件定義。測(cè)試軟件的運(yùn)行過程就是測(cè)試方案模板的過程?；跍y(cè)試方案模板技術(shù)，可以組織測(cè)試流程，定義測(cè)試方法，計(jì)算測(cè)試參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試過程。在一個(gè)測(cè)試方案模板文件中，可以定義保護(hù)裝置的全部測(cè)試功能和測(cè)試項(xiàng)目，還可以給予測(cè)試人員必要的操作提示，模板運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)連續(xù)地按預(yù)定程序執(zhí)行測(cè)試，還可以自動(dòng)對(duì)結(jié)果評(píng)估計(jì)算，對(duì)于評(píng)估結(jié)果給予提示。對(duì)于保護(hù)裝置的測(cè)試結(jié)果，是通過試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行記錄的。通常的微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀軟件只能提供通用的格式，無法滿足各種型號(hào)保護(hù)和不同地區(qū)的格式要求?，F(xiàn)在大多數(shù)情況下，都是測(cè)試人員先將測(cè)試儀的格式報(bào)告轉(zhuǎn)換為WORD格式，然后再編輯，或者用紙筆記錄試驗(yàn)結(jié)果，待試驗(yàn)結(jié)束后，再抽時(shí)間整理。如果能直接在完成測(cè)試后，直接生成用戶自己格式的試驗(yàn)報(bào)告，就可以減少測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除整理測(cè)試報(bào)告的時(shí)間延時(shí)，避免人為錯(cuò)誤。報(bào)告模板技術(shù)可以定義用戶自己的格式報(bào)告，定義測(cè)試結(jié)果的填寫位置，通過測(cè)試模板和報(bào)告模板的共同定義，可以在試驗(yàn)結(jié)束后，立刻自動(dòng)生成用戶自定格式的試驗(yàn)報(bào)告。基于上述要求，設(shè)計(jì)適用的繼電保護(hù)測(cè)試儀軟硬件平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)要求的研究目標(biāo)。具體步驟是:(I)研究分析某種型號(hào)的保護(hù)裝置的技術(shù)說明書、調(diào)試大綱、原理圖、接線圖，深入理解該型號(hào)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、技術(shù)要求，選擇合適的測(cè)試功能模塊，設(shè)置測(cè)試參數(shù)，測(cè)試保護(hù)裝置，得到正確的測(cè)試結(jié)果。(2)按照檢驗(yàn)規(guī)程的項(xiàng)目和測(cè)試程序，編制測(cè)試方案。測(cè)試方案定義了所需要的測(cè)試功能模塊。(3)應(yīng)用編輯好的測(cè)試方案，調(diào)試保護(hù)裝置。所有項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果均應(yīng)符合檢驗(yàn)規(guī)程要求。(4)在測(cè)試模板中添加操作提示、壓板投退、安全注意事項(xiàng)、測(cè)試接線圖等信息，幫助測(cè)試人員正確操作。(5)在測(cè)試方案中加入非電量的人工檢查項(xiàng)目，可以用文字提示方式給出測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試接線、測(cè)試方法、技術(shù)要求等信息，指導(dǎo)測(cè)試人員完成測(cè)試，測(cè)試完畢可以將結(jié)果自動(dòng)保存在指定路徑的測(cè)試模板中，并自動(dòng)判斷測(cè)試結(jié)果是否合格，測(cè)試結(jié)果包含了安錯(cuò)處理信息、工作人員信息。
權(quán)利要求1.一種基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于它包括有一數(shù)據(jù)處理單元DSP，該數(shù)據(jù)處理單元DSP通過數(shù)據(jù)總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進(jìn)行IEC61850-9-2報(bào)文輸出和GOOSE報(bào)文輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的前端輸出單元FPGA主要由以太網(wǎng)物理層PHY組成。
專利摘要一種基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，它包括有一通過網(wǎng)口帶有軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元DSP，該數(shù)據(jù)處理單元DSP通過數(shù)據(jù)總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進(jìn)行IEC61850-9-2報(bào)文輸出和GOOSE報(bào)文輸出；所述的前端輸出單元FPGA主要由數(shù)據(jù)封裝模塊encap和以太網(wǎng)物理層PHY組成，兩者之間通過一MAC模塊提供以太網(wǎng)物理層PHY和數(shù)據(jù)封裝模塊encap進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通路，在100M數(shù)據(jù)速率全雙工工作模式下，數(shù)據(jù)封裝模塊encap把DSP過來的數(shù)據(jù)封裝成IEC61850-9-2數(shù)據(jù)和GOOSE報(bào)文格式發(fā)給MAC，MAC首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，并將校驗(yàn)結(jié)果附加在尾部；然后添加前導(dǎo)碼和幀定界符，再通過MII接口轉(zhuǎn)發(fā)給PHY。
文檔編號(hào)G01R31/00GK203025257SQ201220525678
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者葉剛進(jìn) 申請(qǐng)人:杭州市電力局, 國(guó)家電網(wǎng)公司