智能變電站二次設備場景測試系統的製作方法
2023-10-11 04:49:39 3
專利名稱：智能變電站二次設備場景測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力系統及其自動化領域，尤其是一種智能變電站二次設備場景測試系統。
背景技術：
隨著智能電網建設的不斷深入，各類新型智能二次設備不斷湧現。這些新型設備貫穿於智能電網建設的各個環節，為智能電網數據與信息的採集、監測和控制提供了必要的手段和支撐，其性能的優劣已直接關係到電網的安全穩定運行。傳統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境的閉環測試和模擬的能力和手段，難以發現整個智能變電站系統運行的問題，無法對系統運行提供可靠的保證。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、能夠對智能變電站二次設備運行場境進行模擬閉環測試的智能變電站二次設備場景測試系統。本實用新型解決其技術問題是採取以下技術方案實現的一種智能變電站二次設備場景測試系統，包括上位機和測試控制器，上位機通過乙太網與測試控制器相連接進行數據交互，測試控制器還通過電乙太網與保護設備相連接對保護設備進行測試，測試控制器通過光乙太網接口連接到GOOSE網絡用於訂閱和發布GOOSE信息，通過光乙太網接口連接到IEC61588和IRIG-B上實現對時功能，通過光乙太網接口連接到智能電子裝置用於模擬合併器並輸出IEC61850-9-1/2格式的採樣值，通過光串口與合併器相連接用於模擬採集器並按照串行編碼規則輸出IEC60044-8格式採樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出並實現保護裝置的閉環測試功能，通過開出量接口用於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模塊相連接實現數據傳輸及配置數據功能，DSP模塊與FPGA模塊通過並行總線相連接將DSP模塊生成的仿真數據輸出給FPGA模塊，所述的ARM模塊設置兩個電乙太網接口與上位機及保護裝置相連接，FPGA模塊提供光乙太網接口。而且，所述的ARM模塊包括ARM晶片、乙太網PHY晶片、兩個乙太網變壓器、RTC和ARM模塊存儲器，ARM晶片與RTC晶片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊通過乙太網PHY晶片與兩個乙太網變壓器相連接。而且，所述的ARM晶片還連接有JTAG接口、UART接口和I2C接口擴展。而且，所述的DSP模塊包括DSP晶片及與其相連接的DSP緩衝區和DSP模塊存儲器。而且，所述的FPGA模塊包括FPGA晶片、FPGA總線緩衝區、乙太網控制晶片和光纖傳輸器，FPGA晶片通過FPGA總線緩衝區設置8對開入量接口、4對開出量接口和8個光串
3口，FPGA晶片通過乙太網控制晶片與光纖傳輸器相連接，該光纖傳輸器設置8個光乙太網接口。本實用新型的優點和積極效果是本實用新型通過上位機和測試控制器構建智能變電站的測試環境，通過測試控制器與保護設備、GOOSE網絡、IEC61588網絡、IRIG-B網絡和合併器等相連接從而實現對智能變電站二次設備運行場景的模擬閉環測試，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，如圖I所示，包括上位機和若干測試控制器，上位機通過乙太網與若干個測試控制器相連接進行數據交互，測試控制器的數量根據模擬電網一次系統接線圖的規模大小而靈活配置。測試控制器還通過電乙太網與保護設備(被測試設備)相連接被測試設備進行測試，測試控制器通過光乙太網接口連接到G00SE1網絡、G00SE2網絡用於訂閱和發布GOOSE信息，通過光乙太網接口連接到IEC61588、IRIG-B上實現對時功能，通過光乙太網接口連接到智能電子裝置(IED)用於模擬合併器並輸出IEC61850-9-1/2格式的採樣值，通過光串口與合併器相連接用於模擬採集器並按照串行編碼規則輸出IEC60044-8格式採樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出並實現保護裝置的閉環測試功能，通過開出量接口用於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體計算機，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，各測試態響應時間觸發、時間+開入量、開入量、手動觸發等觸發方式，測試態數量可靈活添加。上位機還可以靈活配置各MU參數和通道配置，通過測試控制器以IEC61850-9-1/2或I EC60044-8進行SV採樣值輸出，配置保護裝置或智能終端的GOOSE信息，通過測試控制器訂閱、發布G00SE,訂閱被測保護髮出的GOOSE信息，實現閉環動態測試。訂閱智能終端發出的GOOSE信息，GOOSE變位後，更新相關開關、刀閘狀態量信息，刷新主運行界面主氣接線圖；可以模擬智能終端發布GOOSE信息即開關和刀閘狀態信息給保護裝置，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，實現數據傳輸及配置數據功能，ARM模塊能夠將上位機設置的配置信息實時更新給DSP模塊；DSP模塊與FPGA模塊通過並行總線相連接，DSP通過16位地址線對FPGA進行尋址訪問，並通過16位數據總線對FPGA進行讀寫操作，傳輸輸出的仿真數據。ARM模塊主要實現測試系統的聯機和上下位機通信功能，該ARM模塊包括ARM晶片、乙太網PHY晶片、兩個乙太網變壓器、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晶片採用EP9315晶片。ARM模塊與乙太網PHY晶片、JTAG接口、UART接口、RTC、I2C接口擴展和ARM模塊存儲器相連接，該乙太網PHY晶片(LAN9303晶片)與兩個乙太網變壓器通過一個電乙太網接口相連接實現上下位機數據交換功能，通過另一個電乙太網接口與保護裝置相連接用於讀取整定值，該保護設備即為被測試設備。ARM晶片通過JTAG接口與下載器相連接，用於單板調試ARM程序。ARM晶片通過UART接口與串口升級設備相連接，用於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·接用於讀設備相關溫度數據以進行補償算法等。ARM晶片與RTC晶片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊存儲器包括FLASH晶片和SDRAM晶片用於存儲參數以及實時數據。DSP模塊主要用於實現整個測試系統的計算功能並生成所需要的正弦波及高次諧波等仿真數據。該DSP模塊包括DSP晶片(TMS320VC5416)及與其相連接的DSP緩衝區和DSP模塊存儲器，DSP模塊存儲器包括FLASH、SRAM用於存儲各種參數以及數據。FPGA模塊主要用於系統的實時性處理及通信編碼和解碼。該FPGA模塊包括FPGA晶片(XILINX XC6S75FGG484)、FPGA總線緩衝區、乙太網控制晶片(LXT973)和光纖傳輸器，能夠實現光網絡系統中的MAC層協議以及電力系統中的IEC61850、IEC60044、IEC61588協議功能，此外還能夠記錄時間戳，並實現對時模塊的邏輯控制包。光纖傳輸器提供8個光乙太網接口，通過光乙太網接口連接到G00SE1和G00SE2網絡中，用於模擬智能電子設備或智能終端，可以訂閱、發布GOOSE信息，實現對智能電子設備的閉環測試功能；通過光乙太網接口連接到IEC61588、IRIG-B上實現對時功能，保證各測試控制器輸出的同步性，確保電力系統模擬的真實性；通過光乙太網接口用於模擬合併器IEC61850-9-1/2格式的採樣值至智能電子裝置(IED)。FPGA總線緩衝區提供8個光串口，用於模擬採集器按照串行編碼規則輸出IEC60044-8格式採樣值至合併器，通過合併器加量給不同的智能電子裝置至合併器。FPGA總線緩衝區還提供8對開入量接口用於接收保護裝置的硬接點輸出，實現保護裝置的閉環測試；FPGA總線緩衝區提供4對開出量，用於給被測對象開出信息。本測試系統能夠實現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範》中MU和智能終端配置要求，能夠導入整站SCD文件，並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的任一點故障，實現對智能變電站二次設備運行場境的模擬閉環測試。本測試系統的工作原理為系統開始運行時，測試系統的ARM模塊通過電乙太網口與上位機通信，將用戶配置的上位機信息讀到ARM模塊內部，並通過HPI總線，傳送給DSP模塊。DSP模塊根據配置信息和數據進行運算，並將運算結果通過並行總線給FPGA模塊。FPGA模塊將得到的數據進行規定協議的編解碼，再通過光乙太網接口、光串口、開出量接口輸出。當觸發條件滿足後觸發故障，輸出故障狀態值，並記錄測試結果，將測試結果形成測試報告，從而實現對智能變電站二次設備運行場境的模擬閉環測試功能。需要強調的是，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並不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於包括上位機和測試控制器，上位機通過乙太網與測試控制器相連接進行數據交互，測試控制器還通過電乙太網與保護設備相連接對保護設備進行測試，測試控制器通過光乙太網接口連接到GOOSE網絡用於訂閱和發布GOOSE信息，通過光乙太網接口連接到IEC61588和IRIG-B上實現對時功能，通過光乙太網接口連接到智能電子裝置用於模擬合併器並輸出IEC61850-9-1/2格式的採樣值，通過光串口與合併器相連接用於模擬採集器並按照串行編碼規則輸出IEC60044-8格式採樣值，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出並實現保護裝置的閉環測試功能，通過開出量接口用於給被測對象開出信息。
2.根據權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於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模塊相連接實現數據傳輸及配置數據功能，DSP模塊與FPGA模塊通過並行總線相連接將DSP模塊生成的仿真數據輸出給FPGA模塊，所述的ARM模塊設置兩個電乙太網接口與上位機及保護裝置相連接，FPGA模塊提供光乙太網接口。
3.根據權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於所述的ARM模塊包括ARM晶片、乙太網PHY晶片、兩個乙太網變壓器、RTC和ARM模塊存儲器，ARM晶片與RTC晶片相連接由其提供時鐘信號，ARM模塊通過乙太網PHY晶片與兩個乙太網變壓器相連接。
4.根據權利要求3所述的智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於所述的ARM晶片還連接有JTAG接口、UART接口和I 2C接口擴展。
5.根據權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於所述的DSP模塊包括DSP晶片及與其相連接的DSP緩衝區和DSP模塊存儲器。
6.根據權利要求I所述的智能變電站二次設備場景測試系統，其特徵在於所述的FPGA模塊包括FPGA晶片、FPGA總線緩衝區、乙太網控制晶片和光纖傳輸器，FPGA晶片通過FPGA總線緩衝區設置8對開入量接口、4對開出量接口和8個光串口，FPGA晶片通過乙太網控制晶片與光纖傳輸器相連接，該光纖傳輸器設置8個光乙太網接口。
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，其技術特點是包括上位機和測試控制器，上位機通過乙太網與測試控制器相連接進行數據交互，測試控制器還通過電乙太網與保護設備相連接，測試控制器通過光乙太網接口連接到GOOSE網絡、IEC61588、IRIG-B和智能電子裝置，通過光串口與合併器相連接，通過開入量接口接收保護裝置的硬接點輸出並實現保護裝置的閉環測試功能，通過開出量接口用於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建智能變電站的測試環境，實現對智能變電站二次設備運行場景的模擬閉環測試，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 優先權日2012年8月29日
發明者黃毅, 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, 國家電網公司