本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置領(lǐng)域,特別是涉及一種基于LVDS總線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)分析方法。
背景技術(shù):
繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它對(duì)保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,阻止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生,發(fā)揮著極其重要的作用。
不過(guò),在繼電保護(hù)裝置的工作過(guò)程中,目前還沒(méi)有有效的手段對(duì)裝置的具體工作過(guò)程、以及工作過(guò)程中的中間數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視及記錄。現(xiàn)有的繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集裝置無(wú)法實(shí)時(shí)獲知采集到的繼電保護(hù)裝置的數(shù)據(jù),無(wú)法進(jìn)行輔助數(shù)據(jù)分析,而且,在電磁干擾環(huán)境下,采集裝置的示波器、網(wǎng)線(xiàn)等無(wú)法正常連接。
LVDS(低電壓差分信號(hào))總線(xiàn)由于其傳輸數(shù)據(jù)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)裝置中,例如模擬量采集板采集的數(shù)據(jù),開(kāi)關(guān)量采集板采集的數(shù)據(jù)及出口控制板采集的出口返校數(shù)據(jù),都通過(guò)LVDS總線(xiàn)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行保護(hù)邏輯運(yùn)算,出口控制板接收數(shù)據(jù)分析模塊發(fā)送的命令進(jìn)行出口控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明公開(kāi)了一種基于LVDS總線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng),監(jiān)視系統(tǒng)采用激光頭將繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī),不受電磁干擾影響;上位機(jī)中安裝的監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析模塊可實(shí)時(shí)分析并記錄模擬量采集數(shù)據(jù)、遙信變化、出口控制等信息,可全面記錄繼電保護(hù)裝置的完整工作狀態(tài),為分析故障的原因及算法的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:基于LVDS總線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng),包括依次連接的上位機(jī)、激光頭、PHY芯片、FPGA芯片、LVDS收發(fā)芯片、繼電保護(hù)裝置,其中,激光頭上設(shè)置有光纖接口、通過(guò)光纖與已預(yù)留光纖接口的上位機(jī)連接;LVDS收發(fā)芯片上設(shè)置有LVDS接口、通過(guò)LVDS總線(xiàn)與已預(yù)留LVDS接口的繼電保護(hù)裝置連接;PHY芯片與FPGA芯片通過(guò)MII總線(xiàn)連接,激光頭與PHY芯片、FPGA芯片與LVDS收發(fā)芯片通過(guò)總線(xiàn)連接,上位機(jī)中安裝有監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模塊。
其中,激光頭用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的互相轉(zhuǎn)換,提供LC光纖接頭;解決網(wǎng)線(xiàn)易受電磁兼容影響的問(wèn)題,使監(jiān)視系統(tǒng)可在電磁兼容環(huán)境下工作。激光頭優(yōu)選SFP激光頭。
PHY芯片用于將激光頭的串行電信號(hào)轉(zhuǎn)成MII(Media Independent Interface介質(zhì)無(wú)關(guān)接口)接口的并行信號(hào),實(shí)現(xiàn)FPGA與激光頭的連接。PHY芯片優(yōu)選DP83849型號(hào)的芯片。
FPGA芯片是可編程邏輯器件,用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯功能:將采集的LVDS數(shù)據(jù)通過(guò)激光頭轉(zhuǎn)發(fā)出去。FPGA芯片優(yōu)選Xilinx XC6SLX45型號(hào)的芯片。LVDS收發(fā)芯片用于實(shí)現(xiàn)CMOS電平與LVDS電平的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)LVDS總線(xiàn)介入功能。LVDS收發(fā)芯片優(yōu)選SN65MLVD204型號(hào)的芯片。
繼電保護(hù)裝置包括模擬量采集板、開(kāi)關(guān)量采集板、出口控制板;模擬量采集板采集模擬量信息、開(kāi)關(guān)量采集板采集開(kāi)關(guān)量信息、出口控制板采集出口返校信息;所采集的模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息均包含時(shí)間信息,需要將時(shí)間信息解析出來(lái),對(duì)應(yīng)到界面的時(shí)間上,以便于不同類(lèi)別信息按時(shí)間同步顯示,以及查詢(xún)繼電保護(hù)裝置各狀態(tài)的時(shí)刻。
一種應(yīng)用上述的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法,具體包括以下步驟:
步驟1、繼電保護(hù)裝置將采集的模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息,通過(guò)LVDS總線(xiàn)發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊;
步驟2、數(shù)據(jù)分析模塊將收到的數(shù)據(jù)按照模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息進(jìn)行分類(lèi);
步驟3、存儲(chǔ)并計(jì)算收到的模擬量,將模擬量波形以及計(jì)算出的瞬時(shí)值、有效值顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上;
步驟4、存儲(chǔ)并解析接收到的開(kāi)關(guān)量及出口返校信息,并將開(kāi)關(guān)量及出口返校信息顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上;
步驟5、根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出出口控制命令至繼電保護(hù)裝置的出口控制板,并將出口控制命令顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上。
本發(fā)明的有益效果:1)監(jiān)視系統(tǒng)即插即用,采用LVDS總線(xiàn)進(jìn)行通信,可以多點(diǎn)同時(shí)接收數(shù)據(jù),配合底層使用的通信協(xié)議,不影響繼電保護(hù)裝置的正常工作;
2)使用光纖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,不受電磁干擾等環(huán)境影響,高低溫環(huán)境下均可正常工作;
3)上位機(jī)可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示、分析以及存儲(chǔ),為后續(xù)算法優(yōu)化及故障分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),能夠監(jiān)控繼電保護(hù)裝置所有的中間數(shù)據(jù)、模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息,并記錄對(duì)出口的控制。
說(shuō)明書(shū)附圖
圖1是基于LVDS總線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中,1-激光頭、2-LVDS收發(fā)芯片、3-PHY芯片、4-FPGA芯片、5-上位機(jī)、6-繼電保護(hù)裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖,具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
如圖1所示,是本發(fā)明基于LVDS總線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,監(jiān)視系統(tǒng)包括:依次連接的上位機(jī)5、激光頭1、PHY芯片3、FPGA芯片4、LVDS收發(fā)芯片2、繼電保護(hù)裝置6,其中,激光頭1上設(shè)置有光纖接口,通過(guò)光纖與已預(yù)留光纖接口的上位機(jī)5連接;LVDS收發(fā)芯片2上設(shè)置有LVDS接口,通過(guò)LVDS總線(xiàn)與已預(yù)留LVDS接口的繼電保護(hù)裝置6連接;PHY芯片3與FPGA芯片4通過(guò)MII總線(xiàn)連接,激光頭1與PHY芯片3、FPGA芯片4與LVDS收發(fā)芯片2通過(guò)總線(xiàn)連接,上位機(jī)5中安裝有監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模塊。
其中,激光頭1選用SFP激光頭,用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的互相轉(zhuǎn)換,提供LC光纖接頭。
PHY芯片3選用DP83849型號(hào)的芯片,用于將激光頭的串行電信號(hào)轉(zhuǎn)成MII接口的并行信號(hào),實(shí)現(xiàn)FPGA與激光頭的連接。
FPGA芯片4選用Xilinx XC6SLX45型號(hào)的芯片,用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯功能:將采集的LVDS數(shù)據(jù)通過(guò)激光頭轉(zhuǎn)發(fā)出去。
LVDS收發(fā)芯片2選用SN65MLVD204型號(hào)的芯片,用于實(shí)現(xiàn)CMOS電平與LVDS電平的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)LVDS總線(xiàn)介入功能。
繼電保護(hù)裝置6包括模擬量采集板、開(kāi)關(guān)量采集板、出口控制板;模擬量采集板采集模擬量信息、開(kāi)關(guān)量采集板采集開(kāi)關(guān)量信息、出口控制板采集出口返校信息;所采集的模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息均包含時(shí)間信息。
在具體實(shí)施時(shí),可以將激光頭1、PHY芯片3、FPGA芯片4、LVDS收發(fā)芯片2集成為一塊監(jiān)視板卡,將監(jiān)視板卡與要監(jiān)視的繼電保護(hù)裝置連接,繼電保護(hù)裝置已預(yù)留LVDS接口,同時(shí)將監(jiān)視板卡與上位機(jī)用光纖進(jìn)行連接。監(jiān)視板卡上的FPGA芯片通過(guò)LVDS收發(fā)芯片監(jiān)視LVDS總線(xiàn)上的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過(guò)PHY芯片、激光頭,經(jīng)光纖傳輸傳送給上位機(jī)。
一種應(yīng)用上述的繼電保護(hù)裝置監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法,具體包括以下步驟:
步驟1、繼電保護(hù)裝置將采集的模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息,通過(guò)LVDS總線(xiàn)發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊;
步驟2、數(shù)據(jù)分析模塊將收到的數(shù)據(jù)按照模擬量、開(kāi)關(guān)量、出口返校信息進(jìn)行分類(lèi);
步驟3、存儲(chǔ)并計(jì)算收到的模擬量,將模擬量波形以及計(jì)算出的瞬時(shí)值、有效值顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上;
步驟4、存儲(chǔ)并解析接收到的開(kāi)關(guān)量及出口返校信息,將開(kāi)關(guān)量及出口返校信息顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上;
步驟5、根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出出口控制命令至繼電保護(hù)裝置的出口控制板,并將出口控制命令顯示在上位機(jī)的人機(jī)交互界面上。