專利名稱：一種用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站信號(hào)數(shù)據(jù)監(jiān)測記錄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基 于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測記錄及暫態(tài)故障錄波裝置。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。智能 變電站的主要特點(diǎn)是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，是建立在IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)，它是 由國際電工委員會(huì)第57技術(shù)委員會(huì)(IECTC57)的3個(gè)工作組10，11，12 (WG10/11/12)負(fù) 責(zé)制定的。此標(biāo)準(zhǔn)參考和吸收了已有的許多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中主要有IEC870-5-101遠(yuǎn)動(dòng) 通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；IEC870-5-103繼電保護(hù)信息接口標(biāo)準(zhǔn)；UCA2. 0 (Utility Communication Architecture2. 0)(由美國電科院制定的變電站和饋線設(shè)備通信協(xié)議體系)；IS0/IEC9506 制造商信息規(guī)范MMS (Manufacturing Message Specification)。變電站通信體系 IEC61850 將變電站通信體系分為3層變電站層、間隔層、過程層。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò) 采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報(bào)文規(guī)范(MMS)、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)以 太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。在間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)。變電站 內(nèi)的智能電子設(shè)備(IED，測控單元和繼電保護(hù))均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交 換。IEC61850的特點(diǎn)是1)面向?qū)ο蠼＃?)抽象通信服務(wù)接口 ；3)面向?qū)崟r(shí)的服務(wù)；4) 配置語言5)整個(gè)電力系統(tǒng)統(tǒng)一建模。IEC61850建模了大多數(shù)公共實(shí)際設(shè)備和設(shè)備組件。 這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識(shí)符、行為和控制，例如變電站和饋線設(shè)備(諸如斷路 器、電壓調(diào)節(jié)器和繼電保護(hù)等)。自我描述能顯著降低數(shù)據(jù)管理費(fèi)用、簡化數(shù)據(jù)維護(hù)、減少 由于配置錯(cuò)誤而引起的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。IEC61850作為制定電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)無縫通信系統(tǒng)基 礎(chǔ)能大幅度改善信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備數(shù)據(jù)集成，減少工程量、現(xiàn)場驗(yàn)收、運(yùn)行、監(jiān) 視、診斷和維護(hù)等費(fèi)用，節(jié)約大量時(shí)間，增加了自動(dòng)化系統(tǒng)使用期間的靈活性。它解決了 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題。采用該標(biāo)準(zhǔn)還可使變電站自動(dòng)化設(shè)備 具有自描述、自診斷和即插即用(Plug and Play)的特性，極大的方便了系統(tǒng)的集成，降低 了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的工程費(fèi)用。在我國采用該標(biāo)準(zhǔn)系列將大大提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的 技術(shù)水平、提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、節(jié)約開發(fā)驗(yàn)收維護(hù)的人力物力、實(shí)現(xiàn) 完全的互操作性。相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，智能變電站有著很大的優(yōu)勢。智能變電站采用電子式或光電 式互感器實(shí)現(xiàn)信號(hào)測量，并在二次側(cè)直接輸出數(shù)字信號(hào)通過光纖傳輸至合并單元，數(shù)據(jù)按 照IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-8協(xié)議打包后，再經(jīng)光纖實(shí)現(xiàn)批量數(shù)據(jù)傳輸。智 能變電站采用智能開關(guān)或智能終端，采用GOOSE報(bào)文和光纖以太網(wǎng)傳輸開關(guān)量信號(hào)。大大 提高了信號(hào)的可用性和信號(hào)的抗干擾能力，更便于數(shù)據(jù)共享和高級(jí)應(yīng)用功能的開發(fā)實(shí)現(xiàn)。
目前，國內(nèi)投入試運(yùn)行的智能變電站，只有一部分配置了專用的故障錄波裝置或 報(bào)文記錄裝置，故障錄波裝置只能監(jiān)測一次系統(tǒng)的故障，報(bào)文記錄裝置只能監(jiān)測二次網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)的故障。而在智能變電站中，由于采樣和控制信息的網(wǎng)絡(luò)化，很多故障不再是像傳統(tǒng)變 電站那樣有明顯的界限，而是存在了復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，采用上述的兩種功能獨(dú)立的裝置來分 析故障，運(yùn)行人員常常需要花費(fèi)很長時(shí)間和精力，從兩個(gè)獨(dú)立的裝置中找到相關(guān)的數(shù)據(jù)，通 過人工方式來整合才能進(jìn)行綜合分析，這不僅給運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)試和事故檢修帶來不便，還 會(huì)延長故障排除時(shí)間，降低供電質(zhì)量。另外采用兩個(gè)獨(dú)立的裝置，在變電站建設(shè)時(shí)，需要為 兩個(gè)裝置鋪設(shè)專用的線纜，占用獨(dú)立的屏柜空間，使變電站的接線復(fù)雜，投資增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能變電站網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測記錄及暫態(tài)故 障錄波一體化裝置，以實(shí)現(xiàn)將一次系統(tǒng)的故障和二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障相結(jié)合進(jìn)行綜合分 析。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測 及故障錄波一體化裝置，包括信號(hào)接入單元、信號(hào)處理分析單元和信息輸出單元；所述信號(hào) 接入單元用于接收智能變電站的含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)并傳送給 所述信號(hào)處理分析單元；所述信號(hào)處理分析單元用于對(duì)所述智能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分 析；所述信息輸出單元用于將經(jīng)過信號(hào)處理分析單元對(duì)綜合信號(hào)分析后的包括告警信號(hào)在 內(nèi)的綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明的有益效果是實(shí)現(xiàn)了對(duì)含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)進(jìn) 行綜合分析，給運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)試和事故檢修帶來極大的便利，縮短了故障排除時(shí)間，提高了 智能變電站的供電質(zhì)量，并且本裝置節(jié)省了傳統(tǒng)方法分別采用兩套獨(dú)立裝置的占用空間， 節(jié)省了投資。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述信號(hào)處理分析單元(2)用于對(duì)所述智能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分析， 包括對(duì)所述綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置文件處理和通信處理，以及暫態(tài) 錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式、以及故障測距。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜合信息的處理和判斷。進(jìn)一步，所述信號(hào)接入單元包括光以太網(wǎng)接入電路、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電 路和支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路；所述光以太網(wǎng)接入電路用于接收二次報(bào)文 信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、GOOSE開關(guān)量報(bào)文 和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文；所述對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路用于接收GPS的IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)； 所述光以太網(wǎng)接入電路、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電路和對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路分別與所述信 號(hào)處理分析單元電連接。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種信息的輸入。進(jìn)一步，所述光以太網(wǎng)接入電路帶寬為100Mb/S。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，加快信息輸入速度。進(jìn)一步，所述信號(hào)處理分析單元包括相互電連接的第一 CPU系統(tǒng)和第二 CPU系統(tǒng)； 所述第一 CPU系統(tǒng)與所述信號(hào)接入單元電連接，用于對(duì)從所述信號(hào)接入單元接收的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置文件處理和通信處理；所述第二 CPU系統(tǒng)與第一 CPU系統(tǒng)用于暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式以及故障測 距；所述第一 CPU系統(tǒng)和第二 CPU系統(tǒng)均與信息輸出單元電連接并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給 所述信息輸出單元。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜合信息的處理和判斷。進(jìn)一步，所述第一CPU系統(tǒng)包括第一FPGA電路、第一CPU、第一閃存、第一內(nèi)存和第 一 SATA電路；所述第一 FPGA電路用于對(duì)信號(hào)報(bào)文進(jìn)行解碼和邏輯處理并把處理結(jié)果發(fā)送 至第一 CPU，并將第一 CPU的數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給信息輸出單元；所述第一 CPU用于對(duì)接收 的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置文件處理以及與第二 CPU系統(tǒng)之間進(jìn)行 通信；所述第一閃存用于存儲(chǔ)程序代碼；所述第一內(nèi)存用于對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí) 存儲(chǔ)；所述第一 SATA電路用于硬盤控制以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。進(jìn)一步，所述第一 CPU系統(tǒng)為嵌入式32位CPU系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述第二 CPU系統(tǒng)包括第二 FPGA電路、第二 CPU、第二閃存、第二內(nèi)存 和第二 SATA電路；所述第二 CPU用于暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換 C0MTRADE格式、故障測距以及與第一 CPU系統(tǒng)之間進(jìn)行通信；所述第二閃存用于存儲(chǔ)程序 代碼；所述第二內(nèi)存用于對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；所述第二 SATA電路用于硬盤 控制以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述第二FPGA電路用于對(duì)第二CPU處理的綜合信號(hào)分析結(jié)果 進(jìn)行編碼和邏輯處理，并把處理結(jié)果發(fā)送至信息輸出單元。進(jìn)一步，所述第二 CPU系統(tǒng)為嵌入式32位CPU系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述信息輸出單元包括以太網(wǎng)控制器電路、DO輸出電路和LED電路；所 述以太網(wǎng)控制器電路、DO輸出電路和LED電路均與信號(hào)處理分析單元電連接；所述以太網(wǎng) 控制器電路用于對(duì)信號(hào)處理分析單元的綜合信號(hào)分析結(jié)果采用以太網(wǎng)方式進(jìn)行輸出；所述 DO輸出電路用于采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警信號(hào)；所述LED電路用于通過LED指示燈顯示 所述用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的工作狀態(tài)。本發(fā)明可以在線運(yùn)行于智能變電站的現(xiàn)場中，可實(shí)時(shí)檢測和預(yù)警智能變電站中二 次網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行工況，記錄二次網(wǎng)絡(luò)中傳遞的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障診斷和定位；檢測一次 系統(tǒng)異常，記錄一次系統(tǒng)波形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障測距和故障定位。應(yīng)用本發(fā)明的裝置替代現(xiàn)有 的功能單一的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄裝置和暫態(tài)故障錄波裝置，可以簡化變電站二次網(wǎng)絡(luò)接線，減 少屏柜占地面積，減少設(shè)備安裝維護(hù)工作量，減少設(shè)備采購?fù)顿Y，方便二次系統(tǒng)信息與一次 系統(tǒng)信息的整合和綜合分析，為變電站故障診斷和定位提供更便利的手段。


圖1為本發(fā)明用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的組成圖； 圖2為本發(fā)明用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的接口布置圖； 圖3為本發(fā)明用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的信號(hào)接入方
式圖4為本發(fā)明用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的功能圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下
1、信號(hào)接入單元，2、信號(hào)處理分析單元，3、信息輸出單元，101、光以太網(wǎng)接入電路，102、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電路，103、對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路，2A、第一 CPU系統(tǒng)，2B、第二 CPU系統(tǒng)，2A1、第一 FPGA電路，2A2、第一 CPU，2A3、第一閃存，2A4、第一內(nèi)存和，2A5、第一 SATA電路，2B1、第二 FPGA電路，2B2、第二 CPU，2B3、第二閃存，2B4、第二內(nèi)存和，2B5、第二 SATA電路，301、以太網(wǎng)控制器電路，302、DO輸出電路和，303、LED電路。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明的用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置包 括信號(hào)接入單元1、信號(hào)處理分析單元2和信息輸出單元3 ；其中，信號(hào)接入單元1接收智能 變電站的含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)傳送給信號(hào)處理分析單元2 ；信號(hào) 處理分析單元2對(duì)智能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分析；信息輸出單元3將經(jīng)過信號(hào)處理分析 單元2對(duì)綜合信號(hào)分析后的包括告警信號(hào)在內(nèi)的綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行輸出。信號(hào)接入單元1包括帶寬為100Mb/s的光以太網(wǎng)接入電路101、IEC60044-8報(bào) 文數(shù)據(jù)接入電路102和支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路103 ；光以太網(wǎng)接入電路 101接收二次報(bào)文信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、 GOOSE開關(guān)量報(bào)文和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文；對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路103接收GPS的IRIG-B 碼對(duì)時(shí)信號(hào)；光以太網(wǎng)接入電路101、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電路102和對(duì)時(shí)信號(hào)接入電 路103分別將所接收的信息傳送給信號(hào)處理分析單元2。信號(hào)處理分析單元2中，包括第一 CPU系統(tǒng)2A和第二 CPU系統(tǒng)2B ；第一 CPU系統(tǒng) 2A與信號(hào)接入單元1電連接，用于對(duì)接收的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置 文件處理和通信處理；第二 CPU系統(tǒng)2B與第一 CPU系統(tǒng)2A，用于暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、 暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式以及故障測距；第一 CPU系統(tǒng)2A和第二 CPU系統(tǒng) 2B均與信息輸出單元3電連接，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給信息輸出單元3。第一 CPU系統(tǒng)2A包括第一 FPGA電路2A1、第一 CPU2A2、第一閃存2A3、第一內(nèi)存 2A4和第一 SATA電路2A5 ；第一 FPGA電路2A1用于對(duì)信號(hào)報(bào)文的解碼和邏輯處理，并把處理 結(jié)果發(fā)送至第一 CPU2A2 ；第一 CPU2A2用于對(duì)接收的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、 功能配置文件處理和與第二 CPU系統(tǒng)2B之間的通信；第一閃存2A3用于存儲(chǔ)程序代碼；第 一內(nèi)存2A4用于對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)；第一 SATA電路2A5用于硬盤控制以實(shí)現(xiàn) 海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；第一 FPGA電路2A1將第一 CPU2A2的數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給信息輸出單元 3。第二 CPU系統(tǒng)2B包括第二 FPGA電路2B1、第二 CPU2B2、第二閃存2B3、第二內(nèi)存 2B4和第二 SATA電路2B5 ；第二 CPU2B2用于暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和 轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式、故障測距和與第一 CPU系統(tǒng)2A之間的通信；第二閃存2B3用于存儲(chǔ)程 序代碼；第二內(nèi)存2B4用于對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)；第二 SATA電路2B5用于硬盤 控制以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；第二 FPGA電路2B1用于對(duì)第二 CPU2B2處理的綜合信號(hào)分析 結(jié)果進(jìn)行編碼和邏輯處理，并把處理結(jié)果發(fā)送至信息輸出單元3。本實(shí)施方式中，第一 CPU系統(tǒng)2A和第二 CPU系統(tǒng)2B均為嵌入式32位CPU系統(tǒng)。信息輸出單元3包括以太網(wǎng)控制器電路301、D0輸出電路302和LED電路303，以太網(wǎng)控制器電路301、D0輸出電路302和LED電路303均與信號(hào)處理分析單元2電連接；以 太網(wǎng)控制器電路301將經(jīng)過信號(hào)處理分析單元2對(duì)智能變電站的綜合信號(hào)分析后的綜合信 號(hào)分析結(jié)果采用太網(wǎng)方式對(duì)外通信導(dǎo)出數(shù)據(jù)；DO輸出電路302采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警 信號(hào)；LED電路303通過LED指示燈指示用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體 化裝置的工作狀態(tài)。本發(fā)明的用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置，可以從MU和 智能測控裝置上直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入，也可以經(jīng)過程層交換機(jī)集中組網(wǎng)接入；裝置對(duì)所有流經(jīng) 其信號(hào)接入端口的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉、分析、標(biāo)記和存儲(chǔ)。通過從CicUscd文件導(dǎo)入被測裝 置的配置信息，或人工輸入被測裝置的配置信息，然后以虛接線的方式設(shè)定被測信息與一 次元件的關(guān)系，并整定暫態(tài)錄波參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)暫態(tài)錄波功能。這樣，該裝置就實(shí)現(xiàn)了利用一 個(gè)信號(hào)源，同時(shí)完成對(duì)二次網(wǎng)絡(luò)健康狀態(tài)的檢測診斷告警和對(duì)一次系統(tǒng)故障的檢測錄波和 告警；記錄的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)簽，具有內(nèi)置的關(guān)聯(lián)性，可以方便的完成一次和二次關(guān) 聯(lián)數(shù)據(jù)的自動(dòng)整合、綜合分析，快速定位故障。信號(hào)接入后，本發(fā)明的用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置主 要提供以下功能
1)支持智能變電站中IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-8電壓電流信號(hào)的接 入；支持GOOSE開關(guān)量信號(hào)的接入；支持IEEE1588高精度時(shí)鐘信號(hào)(PTP)的接入；
2)可實(shí)時(shí)檢測和預(yù)警智能變電站二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的異常和故障，包括丟包、錯(cuò)序、重復(fù)、 延遲、中斷、編碼無效、采樣異常、同步異常、配置無效等；
3)可實(shí)時(shí)檢測電力一次系統(tǒng)運(yùn)行故障，包括短路、電壓越限、電流越限、序量越限、頻率 越限等；可實(shí)時(shí)檢測變電站中保護(hù)裝置、智能開關(guān)等智能IED設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括保護(hù)動(dòng) 作行為分析、智能開關(guān)位置、智能IED設(shè)備自檢信息等；
4)可監(jiān)測IEEE1588時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)、以及時(shí)鐘異常對(duì)MU和保護(hù)裝置的影響情況；
5)對(duì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)記存儲(chǔ)，可用于事后離線分析，分析功能包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分 析、報(bào)文分析、網(wǎng)絡(luò)異常定位、波形分析、保護(hù)動(dòng)作行為分析、故障測距等；
6)可仿真回放裝置記錄下來的故障時(shí)段數(shù)據(jù)，還原故障現(xiàn)場。本發(fā)明裝置的各個(gè)組成部分的對(duì)應(yīng)硬件可以設(shè)計(jì)成12個(gè)背插式插件結(jié)構(gòu)，其插 件接口圖如圖2所示，可根據(jù)現(xiàn)場需要靈活組合配置，插件功能設(shè)計(jì)見下表
權(quán)利要求
一種用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置，其特征在于包括信號(hào)接入單元(1)、信號(hào)處理分析單元(2)和信息輸出單元(3)；所述信號(hào)接入單元(1)用于接收智能變電站的含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)并傳送給所述信號(hào)處理分析單元(2)；所述信號(hào)處理分析單元(2)用于對(duì)所述智能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分析；所述信息輸出單元(3)用于將經(jīng)過信號(hào)處理分析單元(2)對(duì)綜合信號(hào)分析后的包括告警信號(hào)在內(nèi)的綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理分析單元(2)用于對(duì)所述智 能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分析，包括對(duì)所述綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置 文件處理和通信處理，以及暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格 式、以及故障測距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)接入單元(1)包括光以太網(wǎng)接 入電路(101)、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電路(102)、支持電信號(hào)和光信號(hào)的對(duì)時(shí)信號(hào)接入 電路(103)；所述光以太網(wǎng)接入電路(101)用于接收二次報(bào)文信號(hào)的IEC61850-9-1規(guī)約采 樣值報(bào)文、IEC61850-9-2規(guī)約采樣值報(bào)文、GOOSE開關(guān)量報(bào)文和IEEE1588高精度時(shí)鐘報(bào)文； 所述對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路(103)用于接收GPS的IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)；所述光以太網(wǎng)接入電路 (101)、IEC60044-8報(bào)文數(shù)據(jù)接入電路(102)和對(duì)時(shí)信號(hào)接入電路(103)分別與所述信號(hào)處 理分析單元(2)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述光以太網(wǎng)接入電路(101)的帶寬為 100Mb/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理分析單元(2)包括相互電 連接的第一 CPU系統(tǒng)(2A)和第二 CPU系統(tǒng)(2B)；所述第一 CPU系統(tǒng)(2A)與所述信號(hào)接入 單元(1)電連接，用于對(duì)從所述信號(hào)接入單元(1)接收的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存 儲(chǔ)、功能配置文件處理和通信處理；所述第二 CPU系統(tǒng)(2B)與第一 CPU系統(tǒng)(2A)用于暫態(tài) 錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式以及故障測距；所述第一 CPU 系統(tǒng)(2A)和第二 CPU系統(tǒng)(2B)均與信息輸出單元(3)電連接并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給所 述信息輸出單元(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述第一CPU系統(tǒng)(2A)包括第一 FPGA電 路(2A1)、第一 CPU (2A2)、第一閃存(2A3)、第一內(nèi)存(2A4)和第一 SATA電路(2A5)；所述 第一 FPGA電路(2A1)用于對(duì)信號(hào)報(bào)文進(jìn)行解碼和邏輯處理并把處理結(jié)果發(fā)送至第一 CPU (2A2)，并將第一 CPU (2A2)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給信息輸出單元(3)；所述第一 CPU (2A2) 用于對(duì)接收的綜合信號(hào)進(jìn)行解析、標(biāo)記、告警、存儲(chǔ)、功能配置文件處理以及與第二 CPU系 統(tǒng)(2B )之間進(jìn)行通信；所述第一閃存(2A3 )用于存儲(chǔ)程序代碼；所述第一內(nèi)存(2A4 )用于 對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；所述第一 SATA電路(2A5)用于硬盤控制以實(shí)現(xiàn)海量數(shù) 據(jù)的存儲(chǔ)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于所述第一CPU系統(tǒng)(2A)為嵌入式32 位CPU系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述第二CPU系統(tǒng)(2B)包括第二 FPGA電 路(2B1)、第二 CPU (2B2)、第二閃存(2B3)、第二內(nèi)存(2B4)和第二 SATA電路(2B5);所述第 二 CPU (2B2)用于暫態(tài)錄波啟動(dòng)判據(jù)計(jì)算、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換C0MTRADE格式、故障測距以及與第一 CPU系統(tǒng)(2A)之間進(jìn)行通信；所述第二閃存(2B3)用于存儲(chǔ)程序代碼；所 述第二內(nèi)存(2B4)用于對(duì)程序以及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；所述第二 SATA電路(2B5)用于 硬盤控制以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述第二 FPGA電路(2B1)用于對(duì)第二 CPU (2B2)處理的 綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行編碼和邏輯處理，并把處理結(jié)果發(fā)送至信息輸出單元(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于所述第二CPU系統(tǒng)(2B)為嵌入式32 位CPU系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述信息輸出單元(3)包 括以太網(wǎng)控制器電路(301)、DO輸出電路(302 )和LED電路(303)；所述以太網(wǎng)控制器電路 (301)、DO輸出電路(302)和LED電路(303)均與信號(hào)處理分析單元(2)電連接；所述以太 網(wǎng)控制器電路(301)用于對(duì)信號(hào)處理分析單元(2)的綜合信號(hào)分析結(jié)果采用以太網(wǎng)方式進(jìn) 行輸出；所述DO輸出電路(302)用于采用硬接點(diǎn)的方式發(fā)出告警信號(hào)；所述LED電路(303) 用于通過LED指示燈顯示所述用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置的 工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文監(jiān)測及故障錄波一體化裝置，包括信號(hào)接入單元、信號(hào)處理分析單元和信息輸出單元；所述信號(hào)接入單元用于接收智能變電站的含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)傳送給所述信號(hào)處理分析單元；所述信號(hào)處理分析單元用于對(duì)所述智能變電站的綜合信號(hào)進(jìn)行分析；所述信息輸出單元用于將經(jīng)過信號(hào)處理分析單元對(duì)綜合信號(hào)分析后的包括告警信號(hào)在內(nèi)的綜合信號(hào)分析結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)含有一次系統(tǒng)信號(hào)和二次報(bào)文信號(hào)的綜合信號(hào)的綜合分析，給運(yùn)行、維護(hù)、調(diào)試和事故檢修帶來極大的便利，縮短了故障排除時(shí)間，提高了智能變電站的供電質(zhì)量，并且本裝置節(jié)省了傳統(tǒng)設(shè)備所占用的空間，節(jié)省了投資。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101958581SQ201010523279
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者馮勇, 馮維綱, 劉天斌, 劉高, 張曉明, 李會(huì)新, 李勇, 柳煥章, 趙銀鳳, 鄧星星, 黃超 申請人:華中電網(wǎng)有限公司;武漢中元華電科技股份有限公司