智能變電站系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站和數(shù)字化變電站的檢測校驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能變電站系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站電氣設(shè)備之間的采樣、控制信號(hào)越來越多地由傳統(tǒng)電纜模擬量傳輸方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱斯饫w數(shù)字化傳輸方式，由此也帶來了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)牟环€(wěn)定性問題，其中時(shí)間性能的不穩(wěn)定性尤為明顯。EC61850 (DL/T860)標(biāo)準(zhǔn)的一致性測試對(duì)于系統(tǒng)性能測試進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定和說明，其中一致性測試文檔對(duì)性能測試提出了兩方面的要求，分別為時(shí)間準(zhǔn)確度和通訊延遲測試。時(shí)間準(zhǔn)確度國內(nèi)主要采用同步精度和時(shí)間守時(shí)精度作為測試指標(biāo)，通訊延遲主要采用離散度和絕對(duì)延遲作為測試指標(biāo)。
[0003]目前，智能變電站及數(shù)字化變電站的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到大面積工程應(yīng)用階段，為保障智能變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，投運(yùn)前不僅需要對(duì)各種設(shè)備自身性能及功能進(jìn)行測試，更需要加重對(duì)變電站的系統(tǒng)級(jí)測試，以達(dá)到對(duì)智能變電站整體性能和功能的綜合評(píng)估與檢測。從目前的狀況來看，市場上已有的相關(guān)測試儀器和工具只能分別對(duì)合并單元、智能終端和保護(hù)測控等不同智能電子設(shè)備進(jìn)行測試，脫離了智能變電站整體性、系統(tǒng)性的測試要求，降低了測試效率，且測試方式由測試設(shè)備自身產(chǎn)生測試信號(hào)，不能完全體現(xiàn)其真實(shí)運(yùn)行情況；測試過程中依賴標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源及其精度，并要求測試設(shè)備具有接入及輸出對(duì)時(shí)信號(hào)的能力，降低了測試兼容性，增加了現(xiàn)場測試回路的復(fù)雜度和難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種智能變電站系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試裝置，能夠同時(shí)對(duì)智能變電站的被試合并單元、保護(hù)測控裝置和智能開關(guān)設(shè)備進(jìn)行時(shí)間特性測試，滿足電力系統(tǒng)用戶對(duì)智能變電站的系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試需求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
智能變電站系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試裝置，包括數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊和同步信號(hào)輸出模塊，所述的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，同步信號(hào)輸出模塊的輸出端連接標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊的輸入端和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊的輸入端；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊用于獲取智能變電站一次電量的模擬信號(hào)，并基于同步信號(hào)輸出模塊的時(shí)鐘節(jié)拍對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，將得到的標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊用于接收智能變電站被試合并單元發(fā)出的FT3采樣值數(shù)據(jù)，并標(biāo)記到達(dá)時(shí)刻信息和進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將帶有時(shí)標(biāo)的FT3采樣值數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊還用于接收智能變電站被試合并單元發(fā)出的SV報(bào)文并標(biāo)記到達(dá)時(shí)刻信息，將帶有時(shí)標(biāo)的被試合并單元SV報(bào)文提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊還用于接收智能變電站保護(hù)測控裝置發(fā)出的Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備發(fā)出的Goose報(bào)文并分別標(biāo)記到達(dá)時(shí)刻信息，將帶有時(shí)標(biāo)的保護(hù)測控裝置Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備Goose報(bào)文提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊還用于實(shí)時(shí)采集智能開關(guān)設(shè)備的開關(guān)量信號(hào)并提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；同步信號(hào)輸出模塊用于輸出秒脈沖同步信號(hào)；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)用于提取并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊輸出的FT3采樣值數(shù)據(jù)的基波相位，實(shí)現(xiàn)智能變電站被試合并單元的時(shí)間特性測試；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)還用于對(duì)比數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊輸出的被試合并單元SV報(bào)文和保護(hù)測控裝置Goose報(bào)文的時(shí)標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)保護(hù)測控裝置的時(shí)間特性測試；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)還用于對(duì)比數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊輸出的智能開關(guān)設(shè)備Goose報(bào)文的時(shí)標(biāo)信息和開關(guān)量信號(hào)的變位信息，實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)設(shè)備的時(shí)間特性測試。
[0006]所述的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括數(shù)據(jù)接收單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元，數(shù)據(jù)接收單元通過共享式雙端口存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元連接，數(shù)據(jù)接收單元用于接收智能變電站被試合并單元發(fā)出的SV報(bào)文、符合IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)或國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的FT3采樣值數(shù)據(jù)、保護(hù)測控裝置發(fā)出的Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備發(fā)出的Goose報(bào)文，并分別記錄被試合并單元SV報(bào)文、FT3采樣值數(shù)據(jù)、保護(hù)測控裝置Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備Goose報(bào)文的到達(dá)時(shí)刻信息，數(shù)據(jù)接收單元還用于實(shí)時(shí)采集智能開關(guān)設(shè)備的開關(guān)量信號(hào)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元用于分別對(duì)被試合并單元SV報(bào)文、保護(hù)測控裝置Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備Goose報(bào)文標(biāo)記到達(dá)時(shí)刻信息，形成帶有時(shí)標(biāo)的被試合并單元SV報(bào)文、保護(hù)測控裝置Goose報(bào)文和智能開關(guān)設(shè)備Goose報(bào)文后傳送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元還用于對(duì)FT3采樣值數(shù)據(jù)標(biāo)記到達(dá)時(shí)刻信息，并將帶有時(shí)標(biāo)的FT3采樣值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IEC61850-9-1協(xié)議形式后通過以太網(wǎng)傳送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元還用于將智能開關(guān)設(shè)備的開關(guān)量信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
[0007]所述的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊包括標(biāo)準(zhǔn)電壓采集單元、標(biāo)準(zhǔn)電流采集單元和多路同步采集板，標(biāo)準(zhǔn)電壓采集單元包括標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的輸出端連接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，標(biāo)準(zhǔn)電流采集單元包括標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的輸出端連接電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端分別連接多路同步采集板的輸入端，多路同步采集板連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，多路同步采集板的輸入端還連接同步信號(hào)輸出模塊的輸出端。
[0008]所述的同步信號(hào)輸出模塊包括1PPS秒脈沖同步信號(hào)輸出單元和IRIG-B碼對(duì)時(shí)光脈沖信號(hào)輸出單元。
[0009]所述的數(shù)據(jù)接收單元采用FPGA，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元采用微處理器。
[0010]所述的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用PC上位機(jī)。
[0011]本發(fā)明通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊對(duì)智能變電站一次電量的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并標(biāo)定時(shí)標(biāo)，為合并單元的時(shí)間特性測試提供用于對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)源；本發(fā)明通過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站多種形式的采樣數(shù)據(jù)的接收、同步處理和轉(zhuǎn)發(fā)，利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能變電站各層設(shè)備的時(shí)間特性測試，大大提高了智能變電站的調(diào)試速度，并為智能變電站的快速發(fā)展建設(shè)提供了良好的技術(shù)保證，為智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所述的智能變電站系統(tǒng)級(jí)時(shí)間特性測試裝置，包括數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊和同步信號(hào)輸出模塊，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，同步信號(hào)輸出模塊的輸出端連接標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊的輸入端和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊的輸入端。
[0014]標(biāo)準(zhǔn)?目號(hào)米集模塊包括標(biāo)準(zhǔn)電壓米集單兀、標(biāo)準(zhǔn)電流米集單兀和多路同步米集板，標(biāo)準(zhǔn)電壓采集單元包括標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的輸出端連接電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接多路同步采集板的輸入端；標(biāo)準(zhǔn)電流采集單元包括標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的輸出端連接電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接多路同步采集板的輸入端，多路同步采集板連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，多路同步采集板的輸入端還連接同步信號(hào)輸出模塊的輸出端。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采集模塊用于獲取智能變電站一次電量的模擬信號(hào)，并基于同步信號(hào)輸出模塊的時(shí)鐘節(jié)拍對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，將得到的標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)提交至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，作為合并單元時(shí)間特性測試的對(duì)比信號(hào)。具體來說，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器將智能變電站的一次電壓轉(zhuǎn)換為二次電壓，經(jīng)過電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器后二次電壓成為可供A/D轉(zhuǎn)換的小電壓信號(hào)，同理，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器將智能變電站的一次電流轉(zhuǎn)換為二次電流，經(jīng)過電流信號(hào)轉(zhuǎn)換器后二次電流成為可供A/D轉(zhuǎn)換的小電流信號(hào)，多路同步采集板基于同步信號(hào)輸出模塊的時(shí)鐘節(jié)拍分別對(duì)小電壓信號(hào)和小電流信號(hào)進(jìn)行高精度采集，并將帶有時(shí)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，作為合并單元時(shí)間特性測試的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)源。
[0015]數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括數(shù)據(jù)接收單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元，本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)接收單元采用FPGA實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元采用微處理器實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)接收單元通過共享式雙端口存儲(chǔ)器即雙口 RAM與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元連接，能夠?qū)崿F(xiàn)每lms的數(shù)據(jù)交換。其中，數(shù)據(jù)接收單元的外圍電路包括秒脈沖同步信號(hào)接收單元、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收單元和FT3采樣值數(shù)據(jù)接收單元，F(xiàn)T3采樣值數(shù)據(jù)接收單元采用兩組HFBR-2416光接收器件，能夠自適應(yīng)接收符合IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)或國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的FT3采樣值數(shù)據(jù)；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收單元采用兩組AFBR-5803以太網(wǎng)收發(fā)器件，由FPGA直接控制，能夠?qū)崿F(xiàn)兩組SV報(bào)文或Goose報(bào)文的接收，其中SV報(bào)文為被試合并單元輸出的符合IEC61850-9-1或IEC61850-9-2協(xié)議的采樣值數(shù)據(jù)，Goose報(bào)文為保護(hù)測控裝置和智能開關(guān)設(shè)備發(fā)出的面向通用對(duì)象的變電站事件。數(shù)據(jù)接收單元通過監(jiān)測1PPS秒脈沖同步信號(hào)或IRIG-B碼對(duì)時(shí)光脈沖信號(hào)，實(shí)時(shí)接收智能變電站被試合并單元發(fā)出的SV報(bào)文、符合IEC60044-8