CN102231568B - 一种多功能的智能化数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能的智能化数据采集装置，包括电源板、CPU板、CPU扩展板、总线背板，至少包含AC采样板、AS采样板、FT3串口采样板的其中之一。该装置不仅支持IEC61850-9-2标准的网络传输和点对点传输，同时还支持IEC60044-8及其扩展协议的点对点传输；能够实现数据的采集和发送，具有级联功能，能够接收采样数据并与装置内部的数据进行融合；具有智能化的PT并列和电压切换功能，通过GOOSE报文发送和接收状态信息和告警信息，支持GOOSE网络控制功能；支持IEEE1588高精度网络对时功能，支持GMRP协议，自动进行VLAN划分；具有智能化的调试功能，能够灵活组态配置、动态仿真、自动诊断、自动校验等。

Description

一种多功能的智能化数据采集装置

技术领域

本发明涉及一种适用于智能变电站要求的多功能智能化数据采集装置，属于电力自动化技术领域。

背景技术

随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，一次、二次设备向小型化、智能化、高可靠性方向发展。电子式互感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、动态范围宽不易饱和、绝缘结构简单、易于数字信号传输等优点，顺应了电力工程的发展要求，得到了越来越广泛的应用。在数字化变电站建设阶段，对电子式互感器数据进行数据采集的装置—合并单元得到了广泛的应用，电子式互感器通过光纤与合并单元相连，并由合并单元将采样值上送给间隔层IED，合并单元的使用能够简化施工现场的电缆连接，减少占地面积，具有较大的工程价值，为智能电网的数字化需求提供有力保障，使用前景十分广阔。

但以前的合并单元多基于IEC60044-7/8和IEC61850-9-1等标准，在数字化变电站阶段多采用IEC61850-9-1标准，该标准要求相对简单，对设备要求也较低，因此处于主流地位，但随着IEC61850-9-1标准被IEC废除以后，IEC61850-9-2标准成为了数据采集装置的唯一标准。为此各厂家开始研发基于IEC61850-9-2标准的新型数据采集装置，以替换当前基于IEC61850-9-1标准的合并单元。由于该标准完全基于IEC61850模型和相应的多播服务功能，对装置的性能要求有很大的提高，势必涉及产品的重新开发，而非简单的升级改造，同时IEC61850-9-2标准也要求开发厂家对IEC61850标准也要有较为深入的理解，这就造成了IEC61850-9-2标准数据采集装置不多的原因。中国专利一种数字化数据采集装置CN201010256490.3就是针对此进行了开发，它从根本上进行了改变，成为了当时数字化变电站技术最为领先的采集装置。

随着智能电网建设的发展，智能变电站作为智能电网建设的节点之一对当前变电站的建设提出了新的要求，对数据采集也提出了新的要求，尤其是国家电网公司《智能变电站继电保护规范》对继电保护装置进行了严格要求，不仅对规约进行了扩展，对发送端口数量也有了大幅提高；不仅要求支持IEC61850-9-2的网络传输和点对点传输，也需要支持IEC60044-8的点对点传输；另外，智能变电站的数字化采样取消了传统的母线电压采用电缆连接的方式，母线电压从模拟量转变成数字量后，传统方式下母线电压并列和切换的功能就落在了新的数据采集装置的身上，这就对数据采集装置提出了更高的要求；由于电压并列和切换在依赖电压本身的同时还需要母联开关和隔离刀闸的状态信息，这就提出了该采集装置能够接入遥信信息。另外，采用IEC61850-9-2标准采样实现采样数据网络共享的同时对采样精度和组网方式也提出了新的要求。智能变电站在要求设备具有功能集成的同时也要求采集装置能够实现数据级联功能，能够接收其它间隔的采样数据并进行融合。这一系列新的要求迫切需要从根本上开发一种新的智能化多功能数据采集装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能的智能化数据采集装置，能够满足智能变电站发展建设的要求，不仅完全支持IEC61850-9-2标准，同时还支持IEC60044-8及其扩展协议；不仅能够发送采样数据，同时还能够接收采样数据，将外部数据与内部数据进行有效融合进而实现装置级联功能；不仅支持IEEE1588高精度网络对时功能，同时还支持GMRP协议，能够自动进行VLAN划分；不仅具有智能化的PT并列和电压切换功能，能够通过GOOSE报文发送和接收状态信息和告警信息，还能支持GOOSE网络控制功能；同时该装置具有智能化的调试功能，能够灵活组态配置、动态仿真、自动诊断、自动校验等多种功能。

 为解决上述问题，本发明提供一种多功能的智能化数据采集装置，其特征在于，包含

提供工作电源的电源板；接入220V交直流电压，为装置提供工作电源； 

包含可接入电子式电压互感器、电子式电流互感器输出的数字信号的FT3串口采样板、可接入模拟电压和电流信号的AC采样板或可接入模拟小信号的采样值的AS采样板中的一种或多种；

CPU板：包含两对（或两组，既4个光口，发送接收各一个口即为一对或一组）收发光纤网络口，一对用于GOOSE和IEEE1588组网，另一对用于IEC61850-9-2采样报文组网；还包含多个用于IEC61850-9-2采样报文的点对点发送或组网通信的光纤网络口； 

CPU扩展板：包含多个IEC60044-8格式的采样报文的点对点发送的光纤网络口；还包含用于接收外部发送的IEC60044-8扩展格式的采样报文的光纤网络口；

总线背板：与所述电源板、AC采样板、AS采样板、FT3串口采样板、CPU板、CPU扩展板连接，所述电源板、AC采样板、AS采样板、FT3串口采样板、CPU板、CPU扩展板之间通过所述总线背板中的内部总线通信。

所述电源板具有多个遥信通道，或通过电缆接入多路开关信号量，或通过GOOSE网络接收外部的开关信号量。较佳的方案是电源板通过电缆接入16路开关信号量。

所述AC采样板可接入多路电磁式互感器输出的模拟电压、电流信号，较佳的方案是接入4路电压、4路保护电流、3路测量电流信号。所述AS采样板可接入多路模拟小信号互感器输出的电流、电压信号，较佳的方案是接入4路电压、4路保护电流、3路测量电流信号。所述FT3板可接入多路电子式电压互感器、电子式电流互感器输出的数字信号。较佳的方案是FT3串口采样板接入7路电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号。

所述CPU板用于数据的采样处理，以及采样报文的发送，同时接收外部IEEE1588对时报文，发送和接收GOOSE报文。具有两对收发光纤网络口，包含一对发送接收GOOSE报文、接收IEEE1588对时报文的光纤网络口、一对发送IEC61850-9-2格式报文并接受IEEE1588对时报文的光纤网络口、8个点对点发送IEC61850-9-2采样报文的光纤网络口；

所述CPU扩展板包含12个点对点发送IEC60044-8格式采样报文的光纤网络口、2个接收IEC60044-8扩展格式采样报文的光纤网络口。

所述CPU板上的光纤网络口中，包含2个具有数据级联功能、可接收跨间隔的采样数据的光纤网络口。

所述光纤网络口均为百兆ST模式的光纤网络口。

包含具有电压并列和切换功能的两个操作把手，其中，第一操作把手包含远方和就地两个状态档位切换开关，第二操作把手包含执行并I母、解列和并II母三种操作指令的三档位切换开关。

包含用于连接设备进行参数配置和现场调试的网络调试网口。

包含可根据需求选择配置的独立的液晶显示板，所述液晶显示板通过串口通信的方式与所述总线背板连接。液晶显示板可显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数的整定。

所述CPU板内部采用PowerPC+MCU+FPGA的组合设计架构；PowerPC采用RISC结构；MCU（ Microcontroller Unit）是一种微控制器，能够进行数据运算和网络通信；FPGA是可编程现场逻辑阵列。其中PowerPC采用支持千兆网络通信和IEEE1588网络对时的PowerPC8313系列芯片；MCU采用支持百兆网络通信和高速运算的系列芯片，可采用ColeFireMCF5274系列芯片；FPGA采用基于90nm技术的Spartan-3A器件。前述数据采样装置具有模拟量采样、模拟小信号采样和数字化采样功能。装置的AC采样板能够通过电缆接入模拟电压和电流；而FT3串口采样板则能够接入电子式电流互感器和电压互感器输出的数字量；AS采样板可接入模拟小信号的采样值，三种采样板件可根据实际的工程灵活配置，该装置可同时支持上述三种采样方式。

前述数据采样装置支持IEC61850-9-2和IEC60044-8规约。装置不仅能够支持IEC60044-8报文及扩展格式报文的传输，实现保护采样的点对点连接；还支持IEC61850-9-2报文格式的采样报文，实现采样数据的网络化共享。采用IEC61850-9-2格式的采样报文由CPU板发出，除具有一个组网光纤网络口以外，还具有8个用于点对点连接的光纤网络口；采用IEC60044-8及扩展格式的采样报文由CPU扩展板负责发送，具有12个发送光纤网络口，便于实现保护装置的点对点连接。各种方式下的采样频率可根据实际情况进行硬件拨码实现，目前支持4K、4.8K、5K等多种方式。本文的光纤网络口以下也简称为光口。

前述数字化数据采样装置具有数据级联功能。该装置不仅能够采集数据和发送数据，同时还能对接收其它数据采集装置发送的IEC60044-8扩展格式报文。CPU板具有2路光纤网络接口，可将来自两个不同间隔的采样数据进行融合，确保不同间隔相同采样点号时序的统一，以实现跨间隔采样数据的传输。

 1）当装置CPU板接收到外部发送的采样数据收到以后，会对采样各通道的采样数据分别储存，外部发送的数据可能存在采样频率与装置不统一或者丢点的情况，装置会对各通道接收的数据按照装置实际的采样频率进行插值计算，并将时间补偿以后将数据整合成同一频率和统一序列的数据，之后进行报文的处理。

 2）当接受的采样报文所有数据都需要接收时，本装置会将同一采样时刻的采样数据按照配置的顺序组织报文，按照IEC61850-9-2或者IEC60044-8扩展格式发送数据。

 3）当接收的采样报文中仅有个别数据需要接收时，本装置会根据配置取出需要的数据，然后通过时间补偿将同一时刻外部采样数据和内部采样数据按照IEC61850-9-2格式或者IEC60044-8格式进行组包。

前述数字化数据采样装置能够实现开关位置的直接采集和网络接收两种方式。开关、刀闸的状态可通过电缆直接接入装置，最多可接入16路遥信；也可通过GOOSE网络接收智能开关或者智能操作箱发送的开关状态量；并将装置内部的状态信息、告警信息通过GOOSE报文发送。

前述数字化数据采样装置能够实现电压并列和切换功能。在变电站内部不同运行方式下，针对单母单分段方式，可以实现母线电压的并列功能，即采样报文发送的两段母线的电压值完全相同；对于双母线运行方式，实现I母和II母电压的自动切换。上述功能需要配置两把操作把手，并通过内部一整套完整的操作逻辑实现。

1）装置电压并列的功能需要通过配置两个操作把手来实现。其中的操作把手1是两档位切换，用来实现装置远方或者就地状态；操作把手2是三档位切换开关，用来实现装置的并I母、解列和并II母三种操作指令。操作把手配合装置组屏安装。若装置在实际变电站中就地下方，安装于现场，则可通过配置，将装置设定成远方状态，即通过GOOSE报文的方式电压并列的操作指令。

2）该采样装置具有就地和远方两种操作模式，具体可通过组屏的操作把手来接入装置。当处于远方状态时，电压并列功能由监控后台或者调度遥控来实现，再由间隔层设备产生相应的GOOSE报文来对装置进行控制；当装置处于就地模式时，装置会按照操作把手2的操作命令进行逻辑判断，之后切换发送的采样电压值。

3）该采样装置有两种方式实现母联开关、I母和II母隔离刀闸的开关状态采集。具体可通过对装置的遥信来源进行配置来实现。当遥信来源配置成装置本身时，开关信息只从电源板上读取；当遥信来源配置成GOOSE方式时，仅通过GOOSE报文来接收。

4）该装置在执行电压并列功能时还会进行逻辑判断。即当本地或者远方进行并I母、并II母或者解列操作时，装置会根据母联开关、I母和II母隔离刀闸的位置进行逻辑判断。当进行并I母操作时，必须母联开关和I母隔离刀闸在合位才会切换输出电压；当进行并II母电压操作时，必须母联开关和II母隔离刀闸都在合位才会切换输出电压。当进行解列操作时，无须判断直接解列，即各自输出各自母线的电压。

5）装置电压切换功能的实现仅需通过判断双母线上各隔离刀闸的状态信息即可，刀闸为合位的母线电压即是装置发送的实际电压。具体切换由装置自动完成。

前述数字化数据采样装置能够实现IEEE1588网络对时功能。CPU板内部采用了PowerPC8313系列芯片，不仅具有千兆网络通信，同时还能够实现IEEE1588网络对时功能，进而将数据采样同步的时间误差控制在300ns以下，能够大大提高采样精度，满足变电站所有采样精度的要求。目前CPU板的第一对网口用来发送接收GOOSE报文、接收IEEE1588对时报文；第二对网口用来发送IEC61850-9-2报文并接受IEEE1588对时，其他网口可实现IEC61850-9-2报文点对点或者组网通信。还支持GMRP协议，能够自动进行VLAN划分。CPU扩展板通过网络交换芯片实现多网口的报文发送，扩展网口均为百兆ST模式的光纤网络口，用于点对点方式下发送IEC60044-8扩展格式的报文。

前述数字化数据采样装置具有组态配置、动态仿真、自动校验以、自动诊断及网络调试等多种智能化的调试功能，能够满足现场调试、工程配置的需求，具体如下：

1）装置具有灵活的组态配置功能。装置的采样频率、每组报文包括的采样点数、发送端口等信息都可以灵活整定，通过配置，同一报文可以从同一端口或者几个端口同时发出，完全能够满足工程应用的要求。装置的基本配置以及发送数据的配置全部遵循IEC61850标准模型的要求，通过XML文件进行配置。

2）装置具有动态仿真功能。在将装置的工作方式设置为仿真模式后，可以在不接入外来电压电流的情况下，自动设定发送采样电压、电流的额定值以及角度，装置根据采样频率自动发送以额定值和初始相角为参数的正弦波采样值。

3）装置具有自动校验功能。在外部输入额定电压、电流的信号时，只需通过液晶操作或者设置自动校验函数的额定参数值，装置即可自动计算现有硬件条件下各采样通道的偏差及修正系数，极大提高了现场调试效率。

4）装置具有自诊断功能。能够通过自检函数打印出设备从装置上电、硬件自检、读取配置文件及数据校验、采样处理、报文组织、数据发送与接收、网络对时等各个环节的故障信息清晰打印，有利于快速查找故障原因。

5）装置具有网络调试接口。打开装置的液晶面板后会出现一个网络调试网口，可以方便的连接设备进行参数配置和现场调试，即使装置的程序故障无法正常启动时该网络也可进行连接，便于在装置不配置液晶面板的情况下进行调试和检测。

前述数字化数据采样装置具有可增减的液晶显示插件。液晶显示插件通过串口通信的方式与CPU板连接，有效确保了该模块的独立。当装置现场组屏配置于室内时，能够通过液晶配置查看装置的各项参数和采样数据，同时还能够显示各种故障告警信息，便于故障的处理和维护；当装置随电子式互感器配置于现场时可取消液晶配置，仅通过调试口即可进行操作，不影响装置功能。

本发明所达到的有益效果：

本发明的多功能智能化数据采集装置，可满足智能变电站发展建设的各项需求，具有广阔的市场空间。该装置不仅完全支持IEC61850-9-2标准，同时还支持IEC60044-8及其扩展协议；不仅能够实现数据的采集和发送，还具有级联功能，能够接收采样数据并与装置内部的数据进行融合；不仅具有智能化的PT并列和电压切换功能，还能够通过GOOSE报文发送和接收状态信息和告警信息，支持GOOSE网络控制功能；不仅支持IEEE1588高精度网络对时功能，同时还支持GMRP协议，能够自动进行VLAN划分；该装置具有智能化的调试功能，能够灵活组态配置、动态仿真、自动诊断、自动校验等多种功能。

附图说明

图1为本发明装置的总体结构示意图；

图2 为电压并列典型接线图；

图3为电压切换典型接线图；

图4为装置电压并列功能的逻辑图；

图5为组屏上的操作把手示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本装置主要由AC采样板、FT3串口采样板、Power电源板、CPU板、CPU扩展板、总线背板、液晶显示板（或称液晶面板）组成。AC采样板和FT3串口采样板用来进行数据采样，总线背板用来接入其它板件并实现板件间的总线通信，Power电源板为装置提供电源，并可通过电缆接入16路信号量；CPU板负责数据的处理及组织报文，同时接收IEEE1588对时，向交换机发送GMRP报文用以动态建立VLAN，发送IEC61850-9-2标准的采样报文及GOOSE报文并参与过程层组网。CPU扩展板用来通过“点对点”的方式发送采样报文，同时接收其它装置发送的采样报文。

AS采样板、AC采样板、FT3串口采样板三种接入方式实际工程一般不同时全部采用。通常AS采样板和AC采样板择一选用，或者也可搭配FT3串口采样板。也即采样模式可以采用FT3串口采样+AS采样模式，或者采用FT3串口采样+AC采样模式，或者仅采用FT3串口采样模式，或者仅采用AS采样模式，或者仅采用AC采样模式。本实施例中采用FT3串口采样+AC采样的模式，即使用AC采样板和FT3串口采样板搭配的方式为例进行详细说明。

整个装置的具体实现流程如下：

装置模型组态配置：由于该装置完全支持IEC61850标准，为方便今后的通用性和互操作性，必须按照IEC61850标准的模型配置文件，配置发送的数据集、多播采样控制模块、外部接入的采样数据以及发送端口的配置等。除此之外，还需要配置与模型无关的装置特有属性参数，如各电子式互感器厂家类型、各串口通信的额定延时、串口晶振频率等。最后模型配置生成XML文件下载到装置中，而装置特殊属性配置则生成一个二进制文件下载到装置。若装置电压并列和切换采用GOOSE方式接收母联开关及刀闸的采样数据，还需要配置相应的虚端子，即将发送来的开关状态信息的GOOSE报文与装置内部相对应的接收量相关联。同时也可通过GOOSE报文将装置电压并列、解列或者切换的结果以及其它状态告警信息发送出去。若通过GOOSE方式接收电压并列或切换命令，还需将控制命令发送设备的模型加入其中进行关联，最后涉及到GOOSE配置的模型会单独生成GOOSE配置文件。到此共有装置特有属性配置文件、采样报文模型文件和GOOSE配置文件三项。

装置采样接收：针对AC采样板和AS采样板，装置通过中断定时读取采样AD芯片的数据。AC采样板和AS采样板能够接入保护的三相电压、电流，测量的三相电流以及保护用的中性点电压等。针对FT3串口采样板，具有7路串口信息，用来接入变电站一个间隔的4路电压和3路电流。装置通过FPGA定时发送采样脉冲，电子式互感器在接收到采样脉冲后将采样数据按照FT3的格式发送给采样装置，整个采样频率由晶振来控制。当装置仅接入一种板件的时候，采样数据按照各自的点号进行处理，当AC采样板或AS采样板和FT3串口采样板混合使用的时候，首先以AC采样板为基准，其次以AS采样板为基础，由于串口通信存在的延迟，根据不同厂家的电子式互感器，存在1-2个点的采样延迟，电子式互感器的当前采样点与AD采样的前一个或者两个点为组进行后续报文的处理。当装置通过光纤网络口也接受其它间隔的采样数据时，以装置直接采样的点号为基准，接受的数据由MCF进行重新插值和采样，将其调整为与装置内部相同的节奏进行报文组包。

装置遥信接收：装置电源板具有16个遥信通道，可通过电缆连接16路信号量；装置在通过FT3串口采样板进行数据采样时，通过IEC60044-8上送的还有电子式互感器的状态信息；装置也可以通过GOOSE接收智能操作箱发送的开关状态信息，具体的实现通过虚端子预先配置，以实现接收遥信与装置内部信号之间的匹配。具体采样哪种方式可通过预先配置来实现。

装置报文组织：采样数据接收后首先会对数据的有效性进行判断，并对每个数据的品质进行置位，然后按照具体的配置进行报文的组包。根据IEC61850-9-2标准报文的组织由MPC完成，但交由CPU板的MCF芯片定时发送，如此可以避免组网时实时系统不确定性带来的延时；根据IEC60044-8扩展格式的报文也由MPC组织，但通过CPU扩展板的光口进行发送；CPU板发送IEC61850-9-2报文的网口可以根据需要进行灵活配置，可实现一个或者多个网口同时进行发送；CPU板扩展板发送IEC60044-8格式的报文无效额外配置，其内部通过网络交换芯片，只要一个口配置发送，其它的网口可同时发送相同的采样报文，以满足智能变电站继电保护点对点连接的要求。

装置状态和告警信息发送：装置通过GOOSE网络发送相关的状态和告警信息，具体涉及通过FT3串口采样板采样所接入的电子式互感器的状态信息以及装置内部程序处理时遇到的一些错误和故障信息，如采样不连续等；同时也可将装置PT并列和切换的结果发送出去，给控制方已反馈。

装置对时的处理：装置CPU板具有的光口可接入秒脉冲、IRIG-B和IEEE1588三种对时方式，具体的对时方式可以通过配置来实现。

装置PT并列和切换功能：装置组屏时需要外部配备两个操作把手，操作把手在组屏上的示意图如图5所示，操作把手1用来接入远方/就地信号，操作把手2用来接入并I母/解列/并II母信号，这些是操作指令。当装置处于就地状态时，电压并列的实现通过另外的把手来实现，电压并列典型接线图如图2所示；当装置处于远方状态时，具体的操作由远方通过GOOSE发送来的操作命令来实现。对于母联和分段开关的遥信，可通过遥信接入或者GOOSE接收，然后按照系列操作逻辑进行电压并列操作，如图4所示。在任何状态下，只要母联开关断开，则输出也立即按照默认方式发送电压（即I母输出I母电压，II母输出II母电压）。电压切换功能相对简单，电压切换典型接线图如图3所示，主要是根据双母线I线、II母情况下母联隔离刀闸1G、2G的状态来判断。

装置组网实现：装置具有GMRP功能，能够根据实际工程的需求自动进行VLAN的划分，进而有效降低采样接收端口的通信流量，实现全站VLAN的动态控制功能。具体发送的多播地址可以根据实际灵活配置。

装置的液晶显示功能：液晶显示插件为独立的模板，可根据实际的需求选配，液晶显示插件通过串行总线与总路线背板进行通信，实现显示与功能的独立。通过界面能够清晰显示当前装置发送的采样数据、各通道的测量系数、装置的参数、相关故障记录以及装置调试菜单。在现场运行时能够方便的进行调试。

装置的智能调试功能：装置具有自校验功能，在采用AC采样板或者AS采样板采样的情况下，在外部输入额定电压、电流的情况下，装置能够自动计算采样数据和额定值的偏差并计算出各采样通道的测量系数和偏移量；装置具有自诊断功能，在将装置设置成调试标志使能以后，通过调用装置的自检函数，能够将装置在各环节出现的错误全部清晰的打印出来，便于调试和维护；装置具有动态仿真功能，在不接入外部数据的情况下，能够按照配置的额定电压、电流量和指定的采样频率发送连续的采样数据，便于现场调试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，设置在智能变电站中，包含

提供工作电源的电源板； 

包含可接入模拟电压和电流信号的AC采样板、可接入模拟小信号的采样值的AS采样板、可接入电子式电压互感器、电子式电流互感器输出的数字信号的FT3串口采样板中的一种或多种；

CPU板：包含两对收发光纤网络口，一对用于GOOSE和IEEE1588组网，另一对用于IEC61850-9-2采样报文组网；还包含多个用于IEC61850-9-2采样报文的点对点发送或组网通信的光纤网络口； 

CPU扩展板：包含多个IEC60044-8格式的采样报文的点对点发送的光纤网络口；还包含用于接收外部发送的IEC60044-8扩展格式的采样报文的光纤网络口；

总线背板：与所述电源板、AC采样板、AS采样板、FT3串口采样板、CPU板、CPU扩展板连接，所述电源板、AC采样板、AS采样板、FT3串口采样板、CPU板、CPU扩展板之间通过所述总线背板中的内部总线通信；

所述CPU板上包含一对发送接收GOOSE报文、接收IEEE1588对时报文的光纤网络口、一对发送IEC61850-9-2格式报文并接受IEEE1588对时报文的光纤网络口、8个点对点发送IEC61850-9-2采样报文的光纤网络口；所述CPU扩展板包含12个点对点发送IEC60044-8格式采样报文的光纤网络口、2个接收IEC60044-8扩展格式采样报文的光纤网络口。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，所述电源板具有多个遥信通道，或通过电缆接入多路开关信号量，或通过GOOSE网络接收外部的开关信号量。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，所述AC采样板接入多路电磁式互感器输出的模拟电压、电流信号；所述AS采样板接入多路模拟小信号互感器输出的电流、电压信号；所述FT3串口采样板接入多路电子式电压互感器、电子式电流互感器输出的数字信号。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，所述CPU板上的光纤网络口中，包含2个具有数据级联功能、可接收跨间隔的采样数据的光纤网络口；

1）当装置CPU板接收到外部发送的采样数据收到以后，对采样各通道的采样数据分别储存，对各通道接收的数据按照实际的采样频率进行插值计算，并将时间补偿以后将数据整合成同一频率和统一序列的数据，之后进行报文的处理；

 2）当接受的采样报文所有数据都需要接收时，将同一采样时刻的采样数据按照配置的顺序组织报文，按照IEC61850-9-2或者IEC60044-8扩展格式发送数据；

 3）当接收的采样报文中仅有个别数据需要接收时，根据配置取出需要的数据，然后通过时间补偿将同一时刻外部采样数据和内部采样数据按照IEC61850-9-2格式或者IEC60044-8格式进行组包。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，所述光纤网络口均为百兆ST模式的光纤网络口。

6.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，包含具有电压并列和切换功能的两个操作把手，其中，第一操作把手包含远方和就地两个状态档位切换开关，第二操作把手包含执行并I母、解列和并II母三种操作指令的三档位切换开关；

1）其中的第一操作把手是两档位切换，用来实现装置远方或者就地状态；第二操作把手是三档位切换开关，用来实现装置的并I母、解列和并II母三种操作指令；操作把手配合装置组屏安装；若装置在实际变电站中就地下方，安装于现场，则通过配置将装置设定成远方状态，即通过GOOSE报文的方式实现电压并列；

2）该采样装置具有就地和远方两种操作模式，通过组屏的操作把手来接入装置；当处于远方状态时，电压并列功能由监控后台或者调度遥控来实现，再由间隔层设备产生相应的GOOSE报文来对装置进行控制；当装置处于就地模式时，按照第二操作把手的操作命令进行逻辑判断，之后切换发送的采样电压值；

3）有两种方式实现母联开关、I母和II母隔离刀闸的开关状态采集；具体通过对装置的遥信来源进行配置来实现；当遥信来源配置成装置本身时，开关信息只从电源板上读取；当遥信来源配置成GOOSE方式时，仅通过GOOSE报文来接收；

4）在执行电压并列功能时还进行逻辑判断，即当本地或者远方进行并I母、并II母或者解列操作时，根据母联开关、I母和II母隔离刀闸的位置进行逻辑判断；当进行并I母操作时，必须母联开关和I母隔离刀闸在合位才切换输出电压；当进行并II母电压操作时，必须母联开关和II母隔离刀闸都在合位才切换输出电压；当进行解列操作时，无须判断直接解列，即各自输出各自母线的电压；

5）电压切换功能的实现通过判断双母线上各隔离刀闸的状态信息即可，刀闸为合位的母线电压即是装置发送的实际电压。

7.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，包含用于连接设备进行参数配置、动态仿真、自动诊断、自动校验证和现场调试的网络调试网口。

8.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，包含可根据需求选择配置的独立的液晶显示板，所述液晶显示板通过串口通信的方式与所述总线背板连接。

9.根据权利要求1所述的一种多功能的智能化数据采集装置，其特征是，所述CPU板内部采用PowerPC+MCU+FPGA的组合设计架构；其中PowerPC采用支持千兆网络通信和IEEE1588网络对时的PowerPC8313系列芯片；MCU采用支持百兆网络通信和高速运算的MCF系列芯片；FPGA采用基于90nm技术的Spartan-3A器件。

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