智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于智能變電站調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)的智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前智能電網(wǎng)建設(shè)是各國(guó)電力行業(yè)的熱點(diǎn)，我國(guó)提出了建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)可靠，經(jīng)濟(jì)高效，清潔環(huán)保，透明開(kāi)放，友好互動(dòng)”的具有中國(guó)特色的智能電網(wǎng)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是應(yīng)用先進(jìn)可靠、高度集成的設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化通信、標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)全面采集、自動(dòng)運(yùn)行控制、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電站運(yùn)行可靠性、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和智能調(diào)節(jié)、優(yōu)化資源利用、電源靈活接入等目標(biāo)的變電站。智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，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。
[0003]智能變電站以網(wǎng)絡(luò)連接取代傳統(tǒng)電纜連接，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文成為電壓、電流以及開(kāi)關(guān)、保護(hù)等的動(dòng)作信息的主要載體，是智能變電站運(yùn)行的基礎(chǔ)。智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文數(shù)據(jù)有兩大特點(diǎn):一是實(shí)時(shí)性要求高，每250us就有一組采樣值報(bào)文發(fā)出，因此要求站內(nèi)裝置應(yīng)具有足夠的實(shí)時(shí)響應(yīng)特性;二是數(shù)據(jù)量大，如安裝24個(gè)MU的變電站每天的數(shù)據(jù)量就可達(dá)1.9TB，這對(duì)于負(fù)責(zé)記錄和監(jiān)視報(bào)文數(shù)據(jù)的裝置來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。
[0004]隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推行，數(shù)字化變電站相關(guān)技術(shù)日益完善，數(shù)字化變電站已經(jīng)進(jìn)入了大規(guī)模實(shí)用階段。在數(shù)字化變電站中，采用數(shù)字傳輸技術(shù)替代了常規(guī)變電站中沿用多年的模擬量傳輸，完成變電站各IED設(shè)備之間的實(shí)時(shí)信息交換，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和設(shè)備的互操作性提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。在數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)條件下，由于傳統(tǒng)的故障錄波裝置已不能滿足變電站日常運(yùn)行、管理的需要，因此采用了新的通信分析工具對(duì)數(shù)字化變電站的通信報(bào)文(G00SE、MMS、SMV等)進(jìn)行分析、記錄。而智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試、檢測(cè)和維護(hù)工程實(shí)際中缺乏便攜式報(bào)文解析和故障數(shù)值計(jì)算工具，不利于運(yùn)檢工作科學(xué)化水平和效率的提尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置，不但能記錄、分析電壓電流等電氣量，提供檢測(cè)故障分析功能，而且能完整的記錄、分析整個(gè)智能變電站的報(bào)文，為故障分析提供可靠依據(jù)。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，所述的硬件系統(tǒng)包括管理單元、SV及GOOSE采集模塊、FT3采集模塊、千兆光口采集模塊和模擬信號(hào)采集模塊;所述的軟件系統(tǒng)包括故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)、故障錄波及報(bào)文存儲(chǔ)子系統(tǒng)及運(yùn)行在PC上的故障錄波與報(bào)文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)；
故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)支持ST、LC或RJ45光電口并支持FT3協(xié)議，依賴于多核多線程網(wǎng)絡(luò)處理器，用于對(duì)原始報(bào)文進(jìn)行采集、分析、壓縮及存儲(chǔ)，由實(shí)時(shí)報(bào)文接收模塊、異常報(bào)文告警模塊、實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)模塊、實(shí)時(shí)壓縮處理模塊、實(shí)時(shí)波形提取模塊、錄波啟動(dòng)判斷模塊、故障錄波模塊、穩(wěn)態(tài)錄波模塊、校時(shí)處理模塊和故障錄波及報(bào)文數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成；故障錄波及報(bào)文存儲(chǔ)子系統(tǒng)基于嵌入式實(shí)時(shí)Linux內(nèi)核，用于接收來(lái)自故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)的報(bào)文數(shù)據(jù)并完成存儲(chǔ)管理、遠(yuǎn)傳及轉(zhuǎn)換測(cè)距，由故障錄波及報(bào)文數(shù)據(jù)接收模塊、故障錄波及報(bào)文獨(dú)立存儲(chǔ)模塊、故障錄波存儲(chǔ)管理模塊、穩(wěn)態(tài)錄波存儲(chǔ)管理模塊、IEC61850/103/104規(guī)約遠(yuǎn)傳模塊、COMTRADE數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、故障測(cè)距模塊、異常報(bào)文事件告警模塊、定值組管理模塊、報(bào)文存儲(chǔ)管理模塊和異常報(bào)文獨(dú)立存儲(chǔ)管理模塊組成；
故障錄波與報(bào)文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)對(duì)故障錄波數(shù)據(jù)和報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)視、在線分析和管理。
[0007]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置可運(yùn)行于Windows或Linux圖形操作系統(tǒng)平臺(tái)，基于大容量列表管理控件、報(bào)文分析引擎、波形分析引擎以及流量監(jiān)視等模塊，集成網(wǎng)絡(luò)硬件加速、硬件壓縮解壓縮、高速消息分發(fā)處理等機(jī)制;集故障錄波、穩(wěn)態(tài)錄波、報(bào)文記錄、數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、傳輸?shù)榷喾N功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、易于擴(kuò)展，充分保證裝置具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐及處理能力，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的在線監(jiān)視分析功能。
[0008]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置通過(guò)對(duì)智能變電站過(guò)程層IEC61850通信協(xié)議在線解析來(lái)監(jiān)視過(guò)程層信號(hào)，信號(hào)探測(cè)功能可以探測(cè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)的類型、格式和頻率等特征，并用可視化的方式分析二次回路狀態(tài);數(shù)值分析功能對(duì)過(guò)程層的采樣值信息、GOOSE信息進(jìn)行數(shù)值分析，以直觀的方式體現(xiàn)過(guò)程層信號(hào)的變化情況。
[0009]本發(fā)明采用先進(jìn)的多核嵌入式軟、硬件平臺(tái)技術(shù)，在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的同時(shí)保證系統(tǒng)的可靠性與先進(jìn)性;采用硬件壓縮技術(shù)，克服硬盤(pán)讀寫(xiě)速度瓶頸，實(shí)現(xiàn)大容量、高速數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用平衡存儲(chǔ)技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的安全性，延長(zhǎng)硬盤(pán)的使用壽命。實(shí)現(xiàn)故障錄波和報(bào)文數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄和存儲(chǔ)功能，滿足智能變電站對(duì)數(shù)據(jù)記錄完整性的要求。實(shí)現(xiàn)故障錄波與報(bào)文數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析，實(shí)現(xiàn)故障錄波與報(bào)文數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立異常報(bào)文的快速檢索機(jī)制，構(gòu)建統(tǒng)一分析平臺(tái)和報(bào)文可視化分析平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)對(duì)SV采樣點(diǎn)報(bào)文和GOOSE開(kāi)關(guān)量報(bào)文的提取功能，形成Comtrade格式的錄波數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)報(bào)文分析功能，包括:SV報(bào)文分析、GOOSE報(bào)文分析、MMS報(bào)文分析，實(shí)現(xiàn)異常報(bào)文的處理和顯示。通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)精確對(duì)時(shí)，提供帶有絕對(duì)時(shí)標(biāo)的記錄數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)廣域同步數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。采用高精度的測(cè)距技術(shù)，為電力系統(tǒng)的事故分析和恢復(fù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的分析結(jié)果。實(shí)現(xiàn)多種通訊方式，具有開(kāi)放的規(guī)約與數(shù)據(jù)格式，易于與故障信息子站系統(tǒng)或者主站系統(tǒng)接口，故障數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換成COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)格式，通訊方式靈活，支持103、104標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約及IEC61850規(guī)約。
[0010]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置全面貫徹了全國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)KDL/T 860)、《電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)記錄裝置通用技術(shù)條件KDL/T553-2013)，和《微機(jī)型發(fā)電機(jī)變壓器組動(dòng)態(tài)記錄裝置技術(shù)條件》(DL/T873-2004)，《智能變電站網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄及分析裝置技術(shù)條件》(Q/GDW 715-2012)、《智能變電站網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄及分析裝置檢測(cè)規(guī)范》(Q/GDW 733-2012)、并結(jié)合電力系統(tǒng)用戶的最新需求發(fā)展研制開(kāi)發(fā)，與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品和以往產(chǎn)品相比，具有更加鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的故障錄波及報(bào)文存儲(chǔ)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的故障錄波與報(bào)文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0016]智能變電站便攜式故障錄波與報(bào)文檢測(cè)裝置，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，所述的硬件系統(tǒng)包括管理單元、SV及GOOSE采集模塊、FT3采集模塊、千兆光口采集模塊和模擬信號(hào)采集模塊，采用64位MIPS64架構(gòu)高性能四核網(wǎng)絡(luò)處理器，其中兩個(gè)核用于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、分析和壓縮，一個(gè)核用于故障錄波，另一個(gè)核用于故障錄波數(shù)據(jù)和報(bào)文數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，通過(guò)四核十六線程處理器的協(xié)同無(wú)縫合作，使故障錄波和報(bào)文的記錄同時(shí)完成。
[0017]所述的軟件系統(tǒng)采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)、故障錄波及報(bào)文存儲(chǔ)子系統(tǒng)及運(yùn)行在PC上的故障錄波與報(bào)文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)。
[0018]故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)如圖2所示，故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)運(yùn)行的是嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核，是MIPS64內(nèi)核的CPU專用操作系統(tǒng)，支持ST、LC或RJ45光電口并支持FT3協(xié)議，依賴于多核多線程網(wǎng)絡(luò)處理器，由實(shí)時(shí)報(bào)文接收模塊、異常報(bào)文告警模塊、實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)模塊、實(shí)時(shí)壓縮處理模塊、實(shí)時(shí)波形提取模塊、錄波啟動(dòng)判斷模塊、故障錄波模塊、穩(wěn)態(tài)錄波模塊、校時(shí)處理模塊和故障錄波及報(bào)文數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成，優(yōu)點(diǎn)是高效、可靠的提供了外設(shè)的驅(qū)動(dòng)、定時(shí)器管理、中斷管理、文件系統(tǒng)、多核同步機(jī)制和多線程管理等功能，主要完成接收?qǐng)?bào)文，分類報(bào)文，存儲(chǔ)報(bào)文，異常報(bào)文告警，提取實(shí)時(shí)波形，判斷是否啟動(dòng)錄波，故障錄波，穩(wěn)態(tài)錄波，實(shí)時(shí)對(duì)時(shí)和實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)等功能。
[0019]故障錄波及報(bào)文采集子系統(tǒng)首先通過(guò)實(shí)時(shí)