模塊的輸出端接所述DA轉(zhuǎn)換電路的輸入端；
所述第二 LET無線收發(fā)模塊的開關(guān)量信號端口與所述無線雙向廣播模塊的相應(yīng)端口雙向連接；所述無線雙向廣播模塊經(jīng)所述第二以太網(wǎng)收發(fā)模塊與所述GOOSE收發(fā)模塊的相應(yīng)端口雙向連接；所述GOOSE收發(fā)模塊與所述GOOSE轉(zhuǎn)發(fā)模塊的相應(yīng)端口雙向連接；
所述GOOSE轉(zhuǎn)發(fā)模塊與所述驅(qū)動模塊的相應(yīng)端口雙向連接；
所述第一 4路光纖接口接所述驅(qū)動模塊的相應(yīng)輸出端；
所述第二 4路光纖接口與所述驅(qū)動模塊的相應(yīng)端口雙向連接；
所述GPS天線經(jīng)所述GPS定時模塊與所述時鐘模塊的相應(yīng)端口雙向連接；
所述時鐘模塊接所述SV處理模塊的相應(yīng)輸入端；
所述時鐘模塊、SV處理模塊和以太網(wǎng)光纖接口模塊分別與所述時鐘恢復(fù)模塊的相應(yīng)端口雙向連接； 所述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出端接智能變電站的實際間隔合并單元；
所述第一 4路光纖接口的輸出端接智能變電站的間隔層保護測控裝置采樣輸入端；
所述第二 4路光纖接口的相應(yīng)端口與智能變電站的間隔層保護測控裝置GOOSE輸入/輸出端雙向連接；
所述以太網(wǎng)光纖接口模塊與智能變電站的光B碼對時屏雙向連接。
[0021]所述FPGA模塊的型號為Cyclone IV EP4CE2217I7N ;所述第一至第二以太網(wǎng)收發(fā)模塊的型號均為DB83640 ;所述無線單向廣播模塊和無線雙向廣播模塊均為信馬無線網(wǎng)橋；所述GPS定時模塊的型號為??ΜΕ-Μ3339 ;所述驅(qū)動模塊的型號為BCM5248 ;所述以太網(wǎng)光纖接口模塊的型號為HFBR-2412TZ ;所述第一至第二 4路光纖接口的型號均為0CM3825-54。
[0022]所述DA轉(zhuǎn)換電路是由DAC8562芯片及其外圍電路構(gòu)成。
[0023]SV接收模塊接收從無線信道傳來的電流、電壓采樣信號(仿真主站計算得到)。
[0024]SV處理模塊將SV接收模塊取得的電流電壓采樣信號，通過編碼、規(guī)約轉(zhuǎn)換得到后端變電站保護裝置等二次設(shè)備能夠識別的SV報文，具體報文為IEC61850-9-2格式。
[0025]DA處理模塊完成采樣值數(shù)據(jù)的數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換過程。
[0026]GOOSE收發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)模塊將從無線信道傳來的GOOSE報文接收、轉(zhuǎn)發(fā)到變電站保護裝置等二次設(shè)備，同時將變電站發(fā)來GOOSE報文傳輸?shù)綗o線模塊，并回傳到仿真主站。
[0027]時鐘模塊實現(xiàn)全系統(tǒng)時鐘同步功能。
[0028]時鐘恢復(fù)模塊在系統(tǒng)時鐘不同步時用于時鐘恢復(fù)。
[0029]圖2為智能變電站合并單元模擬接入模式原理圖。在這種測試接入模式下，數(shù)據(jù)終端替代了被測間隔合并單元的功能。主站將電磁暫態(tài)計算取得的電流、電壓數(shù)據(jù)通過高速同步無線信道發(fā)送給數(shù)據(jù)終端，數(shù)據(jù)終端通過4路光以太網(wǎng)口直接輸出SV數(shù)字化采樣報文，通過點對點或組網(wǎng)方式提供給間隔層保護、測控等二次設(shè)備，考察其工作性能。
[0030]圖3為智能變電站智能終端模擬接入模式原理圖。在該模式下，被測間隔實際智能終端、開關(guān)刀閘一次設(shè)備未接入整個測試閉環(huán)，而是由測試數(shù)據(jù)終端替代實現(xiàn)了相應(yīng)的GOOSE報文接收、轉(zhuǎn)發(fā)功能。當保護裝置采集到故障量后，將動作指令以GOOSE報文形式通過終端4路光以太網(wǎng)接口、無線信道反饋給主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)相應(yīng)改變故障模型中的開關(guān)狀態(tài)，并調(diào)整輸出的電流、電壓量，實現(xiàn)保護裝置等設(shè)備功能的閉環(huán)測試。
[0031]圖4為智能變電站互感器模擬接入模式原理圖。在該模式下，數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)了電流、電壓互感器的功能。數(shù)據(jù)終端的8通道模擬量接口直接輸出電流、電壓模擬小信號，經(jīng)過功率放大電路放大后，將二次電流、電壓模擬量發(fā)送給真實的間隔合并單元，再通過點對點或組網(wǎng)方式提供給保護、測控等二次設(shè)備。這種模式可以考察包括合并單元在內(nèi)的二次設(shè)備運行及通信性能。
[0032]本發(fā)明依據(jù)智能變電站測試標準和指標，提出適用于基建及檢修測試現(xiàn)場的基于LTE無線通信的智能變電站集成測試系統(tǒng)方案。該集成測試系統(tǒng)主要包括高性能智能變電站實時仿真器、面向整站級測試的電磁暫態(tài)仿真軟件、實時I/O接口裝置、LTE無線數(shù)據(jù)傳輸通道、分布式數(shù)據(jù)終端等。
[0033]該測試系統(tǒng)不僅可以對智能站二次系統(tǒng)的各個組成設(shè)備進行單元檢測，還可以對設(shè)備之間以及組成系統(tǒng)進行系統(tǒng)級測試，為智能變電站內(nèi)包括數(shù)字化保護、測控等全面功能提供了整組協(xié)同測試環(huán)境，對于智能變電站的研究、設(shè)計、試驗、檢測和評估等具有重要意義。
[0034]對應(yīng)于智能變電站站控層、間隔層和過程層的三層體系架構(gòu)。該集成測試平臺與真實的智能變電站二次設(shè)備共同構(gòu)成閉環(huán)的模擬測試系統(tǒng)，平臺為被測智能變電站二次系統(tǒng)提供運行所需的電流、電壓，既可以模擬變電站正常運行過程中的電流、電壓值，也可以模擬變電站故障及誤操作時的故障電流、電壓，從而考察單套保護的動作行為以及多套保護的協(xié)同配合能力。
[0035]該平臺配置有適用于智能站不同主接線形式的通用模型參數(shù)庫，能夠模擬線路、變壓器、母線等各種類型的設(shè)備故障以及各種復(fù)合性、發(fā)展性故障的電磁暫態(tài)過程。通過實時仿真器與分布式數(shù)據(jù)終端之間的LTE高速同步無線數(shù)據(jù)通道，為整個測試系統(tǒng)提供高精度、高實時性數(shù)據(jù)傳輸保障，靈活有效的實現(xiàn)站內(nèi)合并單元、智能終端、保護裝置等單裝置及整組測試。
[0036]智能站實時仿真器是整個智能變電站二次設(shè)備集成測試系統(tǒng)的運算和控制核心，基于工業(yè)控制主機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，搭載智能站仿真測試軟件，既可以實現(xiàn)常規(guī)保護測試儀功能，又可以通過構(gòu)建故障模型組件實現(xiàn)對典型線路、主變、母線故障的模擬。
[0037]仿真器主機采用實時操作系統(tǒng)，人機界面運行于其中，既能提供正常運行時保護、測控等裝置所需的高精度電流、電壓值，也能夠提供電網(wǎng)故障及誤操作時的故障電流、電壓值。仿真器擁有變壓器、線路、斷路器等設(shè)備詳細的電磁暫態(tài)模型和各種故障模型，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出更為復(fù)雜的復(fù)合性、發(fā)展性故障，能夠?qū)?shù)字化保護、測控等二次設(shè)備的性能進行全面細致的動模測試。
[0038]實時I/O接口實現(xiàn)了仿真計算核心和外圍模擬裝置進行實時信息交互的接口功能。基于變電站實時仿真器的計算結(jié)果，通過數(shù)字或模擬方式為繼電保護、測控裝置提供高精度的電壓、電流信號源，并能夠?qū)崟r采集斷路器、隔離開關(guān)、接地設(shè)備的狀態(tài)反饋給仿真器。
[0039]基于FPGA的PC1-E接口設(shè)計，利用內(nèi)置于FPGA的PCI Express專用的集成模塊，可以省去專用的PC1-E接口芯片，降低了硬件設(shè)計成本，提高了硬件的集成度。利用FPGA的可編程特性，大大提高了設(shè)計靈活性、適應(yīng)性和可擴展性。
[0040]LTE無線數(shù)據(jù)傳輸通道:按照國家電網(wǎng)公司智能站典型設(shè)計要求，220kV及以上智能站間隔層保護布置在保護室內(nèi)，而過程層合并單元及智能終端布置在就地一次設(shè)備旁，基于此分布式布局，本發(fā)明中過程層和間隔層之間的試驗數(shù)據(jù)傳輸采用無線方式。無線通信設(shè)備通過實時I/o接口的PC1-E總線與仿真主機相連，將電壓電流量分別發(fā)送到指定的間隔，并將各間隔反饋來的GOOSE報文解析后上傳給仿真器。
[0041]綜合考慮數(shù)據(jù)規(guī)模、傳輸時延抖動等因素，本發(fā)明中試驗數(shù)據(jù)傳輸采用TD-LTE無線局域?qū)＞W(wǎng)方式。該方式遵循3GPP RlO LTE系列標準協(xié)議，考慮到變電站實際應(yīng)用環(huán)境中的臨頻干擾、設(shè)備部署和擴展等因素，選擇工作頻段為1.4/1.8GHz可切換。根據(jù)典型智能站間隔規(guī)模，確定數(shù)據(jù)速率下行80Mbps、上行30Mbps，最大UE數(shù)16個。
[0042]該收發(fā)機采用2天線(2收I發(fā))，峰值發(fā)射功率2W，有效覆蓋半徑3km，完全能夠滿足典型智能變電站應(yīng)用規(guī)模。此外，為了使本仿真測試系統(tǒng)更加便攜化，方便現(xiàn)場應(yīng)用，將LTE標準中的eNodeB設(shè)備功能、EPC核心網(wǎng)功能整合進主站設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)中，大大增加了系統(tǒng)的集成度，降低了成本，方便了系統(tǒng)的使用和維護。
[0043]分布式數(shù)據(jù)終端將仿真測試平臺與真實的智能變電站二次系統(tǒng)連接在一起，實現(xiàn)整個測試過程的閉環(huán)。實際應(yīng)用中，可將各數(shù)據(jù)終端放置于各待測間隔智能匯控柜旁，通過電纜或光纜與變電站合并單元、智能終端等二次設(shè)備相連。該數(shù)據(jù)終端應(yīng)同時具有模擬量和數(shù)字量兩種采樣值輸出模式，實現(xiàn)對合并單元前端和后端輸出數(shù)據(jù)的模擬。此外，數(shù)據(jù)終端還具有GOOSE狀態(tài)量信息通信的功能，通過點對點或GOOSE網(wǎng)與保護、測控等設(shè)