專利名稱：基于iec61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種基于IEC61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)。
背景技術：
在電力系統(tǒng)建設智能電網是國家重要戰(zhàn)略部署，數字化變電站是智能電網建設的重要環(huán)節(jié)，其站內功能單元及通信網絡遵循IEC61850標準體系。IEC61850作為數字化變電站通用的國際標準，在國內的廣泛推廣應用給數字化變電站帶來了巨大的機遇，借助IEC61850標準可以方便的進行站內的信息共享，使設備的功能得到大大的提升；計算機和網絡通信技術的迅速發(fā)展、符合IEC61850的多功能智能電子設備(IED)及電子式互感器的大量接入都極大的提高了變電站系統(tǒng)的運行效率，推動了數字化變電站的發(fā)展；變電站系統(tǒng)發(fā)生重大變革的同時也給繼電保護測試帶來了新的挑戰(zhàn)，數字化變電站測控計量儀表不同于常規(guī)儀表，作為站內通信網絡的一個物理設備，其數據源于站內光纖以太網發(fā)送的數據包，信息自身性質、傳輸介質、傳輸方式以及繼電保護裝置的設計、結構、運行等方式都發(fā)生了較大的改變，傳統(tǒng)的保護測試方法已不再適用，迫切需要一種適應IEC61850標準的數字化變電站保護測試系統(tǒng)。因此，深入研究數字化繼電保護的測試方法，開發(fā)新的保護裝置測試系統(tǒng)具有重要的現實意義。數字式繼電保護可以實現更復雜的保護原理，動作可靠，調整維護簡單，不需要像電磁型和整流型號保護那樣花費大量的時間調試繼電器的機械部分，使得廣大繼電保護人員從繁重的勞動中解放出來。但是，繼電保護裝置電氣量動作特性的現場測試仍然沿用了傳統(tǒng)的測試方法，基本上還是人工操作，人工操作畢竟有其局限姓。微機保護測試儀技術的發(fā)展，為繼電保護測試工作提供了一種先進的測試儀器。微機型保護測試儀應用計算機運算實現復雜的測試信號，重量輕，使用方便，使得保護裝置測試技術有了質的飛躍。然而，盡管測試儀器采用了數字化，大多數測試人員只是把微機型保護測試儀當作計算機控制的測試信號源，測試還是手工操作，測試結果靠人工記錄；各地的繼電保護管理部門發(fā)布的檢驗規(guī)程，還仍然以人工操作方法為主。近幾年來，數字式繼電保護技術發(fā)展很快，新的保護廠家、新型號保護裝置、新的保護原理不斷出現。這種現狀增加了保護測試人員熟練掌握保護裝置的難度，對保護裝置的測試工作帶來了很大的影響。另一方面，經濟發(fā)展要求提高供電質量，縮短設備停電時間，保護現場測試的時間縮短，保護測試質量要求提高。凡此種種，相互矛盾的因素越來越多。在新的形勢下，探索一種新的規(guī)范化、自動的自動測試技術，提高檢驗工作效率，保證檢驗質量，是電力運行部門迫切需要解決的問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種基于IEC61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，它包括有一通過網口帶有軟件系統(tǒng)的數據處理單元DSP，該數據處理單元DSP通過數據總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進行9一 2報文輸出和GOOSE報文輸出。所述的前端輸出單元FPGA主要由數據封裝模塊encap和以太網物理層PHY組成，兩者之間通過一 MAC模塊提供以太網物理層PHY和數據封裝模塊encap進行數據交換的通路，在100M數據速率全雙工工作模式下，數據封裝模塊encap把DSP過來的數據封裝成IEC61850-9-2或GOOSE數據發(fā)給MAC，MAC首先進行CRC校驗，并將校驗結果附加在尾部；然后添加前導碼和幀定界符，再通過MII接口轉發(fā)給PHY。本發(fā)明基于DSP+FPGA硬件平臺，在硬實時多任務操作系統(tǒng)Linux的基礎上，針對IEC61850通信及全數字化保護測試相關需求，通過合理分配任務優(yōu)先級和任務間調度與通信，可很好地實現以太網鏈路層通信、模擬量電流和電壓信號的采樣與轉換、符合IEC61850要求的采樣值數據組幀與發(fā)送等強實時性功能.為了完成閉環(huán)試驗，按照IEC61850的要求，該測試系統(tǒng)還具備接收、解析保護設備所發(fā)出的GOOSE跳閘信號，并將斷路器位置接點信號編碼、組幀、發(fā)送GOOSE開關量報文給全數字化繼電保護裝置等的功倉泛。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。圖2是本發(fā)明所述FPGA芯片結構圖。圖3是本發(fā)明所述MAC模塊數據通路示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹:圖1所示，本發(fā)明包括有一通過網口帶有軟件系統(tǒng)的數據處理單元DSP，該數據處理單元DSP通過數據總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進行IEC61850-9-2報文輸出和GOOSE報文輸出。圖2、3所示，所述的前端輸出單元FPGA主要由數據封裝模塊encap和以太網物理層PHY組成，兩者之間通過一 MAC模塊提供以太網物理層PHY和數據封裝模塊encap進行數據交換的通路，在100M數據速率全雙工工作模式下，數據封裝模塊encap把DSP過來的數據封裝成IEC61850-9-2或GOOSE數據發(fā)給MAC，MAC首先進行CRC校驗，并將校驗結果附加在尾部；然后添加前導碼和幀定界符，再通過MII接口轉發(fā)給PHY。隨著智能變電站的建設，電子式互感器、數字化繼電保護和測控裝置、智能斷路器等數字化設備的逐步實用化，過程層和間隔層之間大量的電纜連接將被以太網的光纖通信代替，這是變電站自動化技術的變革。繼電保護測試儀作為變電站和電廠中繼電保護裝置定檢的重要設備，也必須順應智能變電站的發(fā)展，滿足數字化保護的測試要求。數字化保護試驗儀數字采樣信號直接輸出到所連接的數字化保護裝置，同時保護裝置GOOSE信息直接反饋到所接人的數字化保護試驗儀，通過數字化保護測試儀完成整個測試工作。實施例:以往的測試軟件各個功能模塊相互獨立，不能同時打開和運行，功能劃分有相互重疊，每個模塊包含了用戶界面、通信接口、輸出監(jiān)視、報警信號的全部功能。新的軟件結構應分為測試方案和功能模塊兩部分設計，測試方案只包含了各個模塊公用部分。功能模塊設計成動態(tài)鏈接庫方式，按照測試功能需要，劃分為多種不同的小模塊。由于劃分的功能很細，每個模塊的功能就相對簡單，接口參數很少，便于使用。測試方案為運行平臺，始終處于打開狀態(tài)、測試功能模塊以動態(tài)鏈接庫方式調用，隨時可以打開和關閉，結構簡單、運行穩(wěn)定。測試功能模塊除了常用的電氣量測試功能之外，還應包含人工檢查結果輸入、操作提示、安全措施、接線圖等模塊，可以實現現場測試的電氣量和非電量檢查的測試功能管理。測試方案是以模板方式調用功能模塊運行的。模板是模塊調用和參數定義的格式文件。不同的測試功能，通過不同的模板文件定義。測試軟件的運行過程就是測試方案模板的過程。基于測試方案模板技術，可以組織測試流程，定義測試方法，計算測試參數，實現自動測試過程。在一個測試方案模板文件中，可以定義保護裝置的全部測試功能和測試項目，還可以給予測試人員必要的操作提示，模板運行時，自動連續(xù)地按預定程序執(zhí)行測試，還可以自動對結果評估計算，對于評估結果給予提示。對于保護裝置的測試結果，是通過試驗報告進行記錄的。通常的微機型繼電保護測試儀軟件只能提供通用的格式，無法滿足各種型號保護和不同地區(qū)的格式要求?，F在大多數情況下，都是測試人員先將測試儀的格式報告轉換為WORD格式，然后再編輯，或者用紙筆記錄試驗結果，待試驗結束后，再抽時間整理。如果能直接在完成測試后，直接生成用戶自己格式的試驗報告，就可以減少測試人員的勞動強度，消除整理測試報告的時間延時，避免人為錯誤。報告模板技術可以定義用戶自己的格式報告，定義測試結果的填寫位置，通過測試模板和報告模板的共同定義，可以在試驗結束后，立刻自動生成用戶自定格式的試驗報告?；谏鲜鲆螅O計適用的繼電保護測試儀軟硬件平臺，是實現繼電保護裝置自動測試的基礎，在此基礎上才能實現要求的研究目標。具體步驟是:(I)研究分析某種型號的保護裝置的技術說明書、調試大綱、原理圖、接線圖，深入理解該型號保護裝置的檢驗規(guī)程的規(guī)定的試驗項目、試驗方法、技術要求，選擇合適的測試功能模塊，設置測試參數，測試保護裝置，得到正確的測試結果。(2)按照檢驗規(guī)程的項目和測試程序，編制測試方案。測試方案定義了所需要的測試功能模塊。(3)應用編輯好的測試方案，調試保護裝置。所有項目的測試結果均應符合檢驗規(guī)程要求。(4)在測試模板中添加操作提示、壓板投退、安全注意事項、測試接線圖等信息，幫助測試人員正確操作。(5)在測試方案中加入非電量的人工檢查項目，可以用文字提示方式給出測試項目、測試接線、測試方法、技術要求等信息，指導測試人員完成測試，測試完畢可以將結果自動保存在指定路徑的測試模板中，并自動判斷測試結果是否合格，測試結果包含了安錯處理信息、工作人員信息。
權利要求1.一種基于IEC61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)，其特征在于它包括有一數據處理單元DSP，該數據處理單元DSP通過數據總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進行IEC61850-9-2報文輸出和GOOSE報文輸出。
2.根據權利要求1所述的基于IEC61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)，其特征在于所述的前端輸出單元FPGA主要由以太網物理層PHY組成。
專利摘要一種基于IEC61850標準的繼電保護自動測試系統(tǒng)，它包括有一通過網口帶有軟件系統(tǒng)的數據處理單元DSP，該數據處理單元DSP通過數據總線與前端輸出單元FPGA連接，并通過所述前端輸出單元FPGA進行IEC61850-9-2報文輸出和GOOSE報文輸出；所述的前端輸出單元FPGA主要由數據封裝模塊encap和以太網物理層PHY組成，兩者之間通過一MAC模塊提供以太網物理層PHY和數據封裝模塊encap進行數據交換的通路，在100M數據速率全雙工工作模式下，數據封裝模塊encap把DSP過來的數據封裝成IEC61850-9-2數據和GOOSE報文格式發(fā)給MAC，MAC首先進行CRC校驗，并將校驗結果附加在尾部；然后添加前導碼和幀定界符，再通過MII接口轉發(fā)給PHY。
文檔編號G01R31/00GK203025257SQ201220525678
公開日2013年6月26日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權日2012年10月15日
發(fā)明者葉剛進 申請人:杭州市電力局, 國家電網公司