CN102981087A

CN102981087A - Rtds与智能化继电保护装置接口系统

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Publication number: CN102981087A
Application number: CN2012105286256A
Authority: CN
Inventors: 杨飞; 于同伟; 张延鹏; 王学超; 朱钰; 张武洋; 郑志勤; 王昊
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd; Northeast Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd; Northeast Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN102981087B

Abstract

本发明涉及一种RTDS与智能化继电保护装置接口系统，特别是涉及一种智能化继电保护装置在RTDS动模试验中的接口方式与方法。本发明包括交流模拟量接口，开关量接口及用户接口。根据本发明的RTDS与智能化继电保护装置接口系统与方法，现有的RTDS仿真系统可以适用于智能化继电保护装置的动模试验，有助于加强对智能化继电保护装置的性能考核，从而保障智能电网二次系统安全、稳定运行。

Description

RTDS与智能化继电保护装置接口系统

技术领域

本发明涉及一种RTDS与智能化继电保护装置接口系统，特别是涉及一种智能化继电保护装置在RTDS动模试验中的接口方式与方法。

背景技术

为了支持并推进我国能源战略的调整，国有电力企业在经过多年的探索后，开始在行业内大力发展并推广智能电网的建设。智能化变电站是智能电网的有机载体，智能变电站能否安全、稳定的运行关乎智能电网建设的命运。智能变电站在建设中给传统的二次设备、二次回路，甚至是基本实现原理方面带来了技术革命，尤其是给继电保护装置带来了技术创新、设备更新和试验方法等诸多变化。

传统继电保护装置的RTDS试验，在近些年的专业发展过程中已经形成了相应的试验标准和规范，RTDS仿真设备也已经面向电力系统的仿真和试验，设计并定义了完整的模型库和I/O接口。而智能化继电保护装置，完全采用光数字的通讯模式，无法与RTDS既有的I/O接口相适应，如果不能解决这一问题，就无法建立起完善的智能化继电保护装置动模试验体系。因此，需要一种将智能化继电保护装置应用于现有RTDS设备的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RTDS与智能化继电保护装置接口系统。智能化继电保护装置与RTDS既有的I/O接口相适应的接口系统与方法，解决继电保护装置智能化后带来的无法进行RTDS动模试验的问题，丰富针对智能化继电保护装置的试验手段。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

RTDS与智能化继电保护装置接口系统，包括：

交流模拟量接口，用于连接RTDS仿真设备与智能化继电保护装置的采样环节，将RTDS中的模拟量输出信号转换为标准化的数字量输出信号，提供给智能化继电保护装置；

开关量接口，用于在RTDS与智能化继电保护装置之间通讯“0”、“1”状态信号，将RTDS的输出电平信号转换为数字开关量接点信号，提供给智能化继电保护装置；同时，将智能化继电保护装置的数字开关量接点信号转换为电平信号，提供给RTDS；

用户接口，用于内部功能模块与外部设备和用户接口之间的通讯。

所述交流模拟量接口，包括：模拟小信号输入端口、采集配置模块、对时模块、合并模块、输出模块；其中：所述模拟小信号输入端口，用于接入RTDS输出的0-10V交流小电压信号，对模拟输出的电子式互感器进行数字化处理；所述采集配置模块，用于根据用户需要，完成参数配置和系数调整的功能，并将输出送至所述合并模块；所述合并模块，用于合并多路所述采集配置模块的输出，然后按照IEC61850 9-1/2标准格式和被试继电保护装置的SCD文件配置要求，完成对输出通道和参数的配置；所述对时模块，用于接入同步时钟源的对时信号，在所述合并模块环节对多路所述采集配置模块发送的数字量信号进行同步处理；所述输出模块，用于根据用户需要，输出数字报文，给智能化继电保护装置作为模拟量输入。

所述模拟小信号输入端口支持同时接入RTDS输出的双AD源。

所述采集配置模块包括：版本CRC校验功能，用于查看程序的版本号、CRC校验码与FPGA的版本号；额定输入与输出功能，用于根据用户需要，灵活设置模拟量的额定输入与相对应的额定输出的数字量；零漂与系数调整功能，用于进行零漂调整，和在信号传输损耗时，调整通道系数。固化信息功能，用于防止已配置的采样率、零漂、系数等系统参数在装置掉电时丢失，在配置完成后应进行固化操作。

所述输出模块包括：IEC61850-9-1/2报文输出模块，用于适用标准化规约接口的智能化继电保护装置；IEC60044-8报文输出模块，用于适用非标接口的智能化继电保护装置；输出端口，同时支持ST和LC的接口方式。

所述开光量接口模块，包括：光电转换模块、主配置模块、数字通讯模块，其中：光电转换模块，用于将RTDS识别的电平信号与外部数字逻辑信号进行相互转换，转换结果发送至RTDS或所述主配置模块；主配置模块，用于将所述光电转换模块处理后的数字逻辑信号与跟智能化继电保护装置之间的数字通讯信号进行匹配，匹配后发送至所述光电转换模块，或所述的数字通讯模块；数字通讯模块，用于接收或发送标准GOOSE报文，支持ST和LC接口方式。

所述主配置模块，包括：通道配置模块，用于将所述光电转换模块输出的各逻辑信号置入逻辑通道库，或从逻辑通道库导出相应的逻辑信号，发送至所述光电转换模块；文件配置模块，用于将所述逻辑通道库与被试智能化继电保护装置适用的SCD文件进行匹配，建立RTDS电平信号与GOOSE变位的对应关系。

所述合并模块和主配置模块包括显示屏幕，用于显示合并后的输出值和各项配置信息。

所述交流模拟量接口和所述开关量接口包括异常报警功能，用于指示用户模块处于不正常工作状态。

本发明具有以下有益效果：

根据本发明的RTDS与智能化继电保护装置接口系统与方法，现有的RTDS仿真系统可以适用于智能化继电保护装置的动模试验，有助于加强对智能化继电保护装置的性能考核，从而保障智能电网二次系统安全、稳定运行。

下面结合本发明的附图和具体实施例，对本发明加以详细的描述。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

附图说明

图1 是本发明的交流模拟量接口示意图；

图2 是本发明的开关量接口示意图；

图3 是本发明的工作原理图。

图中：模拟量小信号输入端口1，采集配置模块2，合并模块3，对时模块4，输出模块5，IEC61850-9-1/2报文输出模块6，IEC60044-8报文输出模块7，控制输出端口8，光电转换模块9，主配置模块10，数字通讯模块11，通道配置模块12，文件配置模块13，用户接口14。

具体实施方式

本发明是一种RTDS与智能化继电保护装置接口系统。包括：

用户接口，用于内部功能模块与外部设备和用户接口之间的通讯。所述交流模拟量接口，包括：模拟小信号输入端口、采集配置模块、对时模块、合并模块、输出模块，其中：模拟小信号输入端口，用于接入RTDS输出的0-10V交流小电压信号，对模拟输出的电子式互感器进行数字化处理。采集配置模块，用于根据用户需要，完成参数配置和系数调整的功能，并将输出送至所述合并模块。合并模块，用于合并多路所述采集配置模块的输出，然后按照IEC61850 9-1/2标准格式和被试继电保护装置的SCD文件配置要求，完成对输出通道和参数的配置。对时模块，用于接入同步时钟源的对时信号，在所述合并模块环节对多路所述采集配置模块发送的数字量信号进行同步处理。输出模块，用于根据用户需要，输出数字报文，给智能化继电保护装置作为模拟量输入。所述模拟小信号输入端口支持同时接入RTDS输出的双AD源。

本发明所述和采集配置模块包括：版本CRC校验功能，用于查看程序的版本号、CRC校验码与FPGA的版本号。额定输入与输出功能，用于根据用户需要，灵活设置模拟量的额定输入与相对应的额定输出的数字量。零漂与系数调整功能，用于进行零漂调整，和在信号传输损耗时，调整通道系数。固化信息功能，用于防止已配置的采样率、零漂、系数等系统参数在装置掉电时丢失，在配置完成后应进行固化操作。

本发明所述输出模块包括：IEC61850-9-1/2报文输出模块，用于适用标准化规约接口的智能化继电保护装置。IEC60044-8报文输出模块，用于适用FT3非标接口的智能化继电保护装置。输出端口，同时支持ST和LC的接口方式。

本发明所述开光量接口模块，包括：光电转换模块、主配置模块、数字通讯模块。其中：光电转换模块，用于将RTDS识别的电平信号与外部数字逻辑信号进行相互转换，转换结果发送至RTDS或所述主配置模块。主配置模块，用于将所述光电转换模块处理后的数字逻辑信号与跟智能化继电保护装置之间的数字通讯信号进行匹配，匹配后发送至所述光电转换模块，或所述的数字通讯模块。数字通讯模块，用于接收或发送标准GOOSE报文，支持ST和LC接口方式。

本发明所述主配置模块，包括：通道配置模块，用于将所述光电转换模块输出的各逻辑信号置入逻辑通道库，或从逻辑通道库导出相应的逻辑信号，发送至所述光电转换模块。文件配置模块，用于将所述逻辑通道库与被试智能化继电保护装置适用的SCD文件进行匹配，建立RTDS电平信号与GOOSE变位的对应关系。

如图1所示，图1为本发明的交流模拟量接口工作原理图。其中，交流模拟量接口包括：模拟量小信号输入端口1，其可以是直接与RTDS输出的0-10V交流小电压信号进行连接的端口，对模拟小信号进行数字化处理；采集配置模块2，其可以是预置的软件程序，预留用户接口完成参数配置和系数调整功能，并将输出送至合并模块3；合并模块3可以预留用户接口导入被试继电保护装置的SCD文件，配置输出通道和参数；对时模块4，其可以接入外部同步对时信号，对多路采集配置模块2发送的数字量信号进行同步处理；输出模块5，可以是ST或LC光纤接口，其根据被试装置的不同可以输出不同规约的数字信号，正常情况下由IEC61850-9-1/2报文输出模块6控制输出端口8；若被试装置需要FT3格式报文，可以人工短接采集配置模块2和IEC60044-8报文输出模块7，由IEC60044-8报文输出模块7控制输出端口8。

如图2所示，其为本发明的开关量接口工作原理图。其中，开关量接口包括：光电转换模块9、主配置模块10、数字通讯模块11。其中，光电转换模块9，可以将RTDS I/O设备提供的电平信号转换为数字逻辑信号，并发送至主配置模块10，而主配置模块10中通道配置模块12可以将数字逻辑信号实时对应写入逻辑通道库；文件配置模块13，可以按被试智能化继电保护装置适用的SCD文件配置输出报文格式；数字通讯模块11，可以是ST或LC光纤接口，输出规定的GOOSE报文给智能继电保护装置。反过程亦然。

现有系统支持的外部设备包括：配置端口，可以选RS-232或USB方式，访问目的是配置通道和导入SCD文件；显示屏，用于显示合并后的输出值和各项配置信息。

如图3所示，现以智能化线路保护装置的动模试验为例说明RTDS与智能化继电保护装置接口系统。试验前，将被试线路保护装置使用的SCD文件通过用户接口14的外设接口，分别导入合并模块3和文件配置模块13；按照试验要求，将线路电流和线路电压通道通过用户接口14的外设接口配置采集配置模块2；按照被试装置的逻辑要求，将线路开关跳闸信号、合闸信号和位置信号通道通过用户接口14的外设接口配置通道配置模块12；将RTDS的GTAO或DDAC板卡按设定通道连接模拟量小信号输入端口1，设定通道与采集配置模块2中电流、电压通道相对应；将RTDS的GTDI和GTDO板卡按设定的通道连接光电转化模块9，设定通道与通道配置模块12相对应；将输出端口8通过光纤与保护装置SV端口连接，数字通讯模块11与保护装置GOOSE端口连接。在RTDS中运行仿真试验模型，模型中一次值通过RTDS的GTAO或DDAC输出电压小信号至模拟量小信号输入端口1，转换为数字量后经过采集配置模块2和合并模块3，三相电流和三相电压数字量在合并模块3进行同步处理并打上时标，同步后的数据包发送至IEC61850-9-1/2报文输出模块6，最后经过光输出模块8提供给保护装置，传输正确性通过显示屏和保护装置显示菜单进行检验。在保护装置中传动跳、合闸出口，GOOSE出口命令通过数字通讯模块11，发送至文件配置模块13，按照SCD文件的配置在逻辑通道库中对应通道配置模块12中的逻辑通道，然后通过光电转换模块9变成24V或5V的电平信号，提供给RTDS的GTDI板卡，在仿真模型中检验跳、合闸命令正确；同时，RTDS的GTDO板卡将上述开关的分、合闸位置通过GTDO的电平信号传送给光电转换模块9，转换后的数字逻辑信号经过通道配置模块12和文件配置模块13，匹配成有效的GOOSE报文，最终通过数字通讯模块11提供给保护装置，在保护装置的开入量菜单检验分、合闸位置信号的正确性。

本发明的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，可以根据具体情况将内部的交流模拟量接口或开关量接口单独使用。此外，本发明还可以应用于诸如智能化安全自动装置等其他基于IEC61850通讯标准、采用光纤接口的设备与RTDS仿真系统的连接试验当中。

Claims

1.RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述交流模拟量接口，包括：模拟小信号输入端口、采集配置模块、对时模块、合并模块、输出模块；其中：

所述模拟小信号输入端口，用于接入RTDS输出的0-10V交流小电压信号，对模拟输出的电子式互感器进行数字化处理；

所述采集配置模块，用于根据用户需要，完成参数配置和系数调整的功能，并将输出送至所述合并模块；

所述合并模块，用于合并多路所述采集配置模块的输出，然后按照IEC61850 9-1/2标准格式和被试继电保护装置的SCD文件配置要求，完成对输出通道和参数的配置；

所述对时模块，用于接入同步时钟源的对时信号，在所述合并模块环节对多路所述采集配置模块发送的数字量信号进行同步处理；

所述输出模块，用于根据用户需要，输出数字报文，给智能化继电保护装置作为模拟量输入。

3.根据权利要求2所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述模拟小信号输入端口支持同时接入RTDS输出的双AD源。

4.根据权利要求2所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述采集配置模块包括：

版本CRC校验功能，用于查看程序的版本号、CRC校验码与FPGA的版本号；

额定输入与输出功能，用于根据用户需要，灵活设置模拟量的额定输入与相对应的额定输出的数字量；

零漂与系数调整功能，用于进行零漂调整，和在信号传输损耗时，调整通道系数；

固化信息功能，用于防止已配置的采样率、零漂、系数等系统参数在装置掉电时丢失，在配置完成后应进行固化操作。

5.根据权利要求2所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述输出模块包括：

IEC61850-9-1/2报文输出模块，用于适用标准化规约接口的智能化继电保护装置；

IEC60044-8报文输出模块，用于适用非标接口的智能化继电保护装置；

输出端口，同时支持ST和LC的接口方式。

6.根据权利要求1所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述开光量接口模块，包括：光电转换模块、主配置模块、数字通讯模块，其中：

光电转换模块，用于将RTDS识别的电平信号与外部数字逻辑信号进行相互转换，转换结果发送至RTDS或所述主配置模块；

主配置模块，用于将所述光电转换模块处理后的数字逻辑信号与跟智能化继电保护装置之间的数字通讯信号进行匹配，匹配后发送至所述光电转换模块，或所述的数字通讯模块；

数字通讯模块，用于接收或发送标准GOOSE报文，支持ST和LC接口方式。

7.根据权利要求6所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述主配置模块，包括：

通道配置模块，用于将所述光电转换模块输出的各逻辑信号置入逻辑通道库，或从逻辑通道库导出相应的逻辑信号，发送至所述光电转换模块；

文件配置模块，用于将所述逻辑通道库与被试智能化继电保护装置适用的SCD文件进行匹配，建立RTDS电平信号与GOOSE变位的对应关系。

8.根据权利要求2和6所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述合并模块和主配置模块包括显示屏幕，用于显示合并后的输出值和各项配置信息。

9.根据权利要求1所述的RTDS与智能化继电保护装置接口系统，其特征在于，所述交流模拟量接口和所述开关量接口包括异常报警功能，用于指示用户模块处于不正常工作状态。