CN104836626A - 数字化变电站分布式测试系统 - Google Patents

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刘明忠
常晓青
曹卫国
王涵宇
马敏杰
李鹏
郑永康
丁宣文
孟雷
冯世林
杨勇波
陈迟
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NANJING WUCAIZHIDIAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
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NANJING WUCAIZHIDIAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种数字化变电站分布式测试系统,包括连接到站控层以太网络的系统集成测试平台和一个以上分布式测试单元;分布式测试单元包括分别连接到CPU模块的第一以太网模块、第二以太网模块、SV/GOOSE报文编码及解码模块、电子合并单元模拟模块、B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块和锂电池管理控制模块;第一以太网模块还连接到站控层以太网络,SV/GOOSE报文编码及解码模块还通过以太网接口连接到过程层网络。本发明通过系统集成测试平台和分布式测试单元的配合,将实现智能变电站信号的组织、分配和传输功能的合并单元、网络、交换机、系统配置文件等视为一个功能体,纳入二次设备的测试范围,提高了试验的完整性和真实性。

Description

数字化变电站分布式测试系统
技术领域
本发明涉及数字化变电站的测试领域,特别是一种数字化变电站的分布式测试系统。
背景技术
从2005年开始,国内数字化变电站的新技术、国际标准、电力企业标准以及电力行业标准,都在全面发展。数字化变电站与常规变电站相比,变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化,基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。常规变电站的测试中,模拟信号的组织、分配和传输环节直观、简单,只需要用模拟信号源代替电压和电流互感器的输入信号,即可开展对二次设备进行测试。除回路外,二次系统功能检查主要针对装置本体。数字化变电站从一次到二次智能设备种类繁多,包括智能终端、合并单元、智能网关、数字化保护装置等各种类型;采用的IEC61850通信规范复杂,包括GOOSE、SV/60044-8、MMS等各种规范;因此数字化变电站的测试、验收、检修工作也比以往更加繁杂,包括正常保护逻辑测试、IEC61850的协议规范(MMS、GOOSE、SV/60044-8)的模型测试、各种异常网络状况下的保护逻辑测试、各种数字化链路的信号检查等。在智能化站的验收工作中在这些测试中正常的功能逻辑测试已经不是测试的重点和难点,测试工作更多的关注在IEC61850的协议规范测试,以及各种异常情况下验证各种智能终端设备的行为;而在以后的定期检修工作中,应该更重视各种数字化链路的信号检查等。这些工作纷繁复杂,是常规变电站测试、检修中不曾出现的情况,正是这些测试变成了数字化智能设备的难点,随着智能化站的增加,以后的检修工作将是一个严重的考验。采用与常规测试方法相似的单装置测试方式缺乏对被测装置输入、输出信号的分配、组织和传输环节的检验,试验缺乏完整性。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字化变电站分布式测试系统,以克服现有技术中测试缺乏完整性的缺陷。
实现本发明目的的技术方案如下:一种数字化变电站分布式测试系统,包括连接到站控层以太网络的系统集成测试平台;还包括一个以上分布式测试单元;所述分布式测试单元包括CPU模块,还包括一个以上第一以太网模块、一个以上第二以太网模块、一个以上SV/GOOSE报文编码及解码模块和一个以上电子合并单元模拟模块,还包括B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块和锂电池管理控制模块;所述第一以太网模块、第二以太网模块、SV/GOOSE报文编码及解码模块、电子合并单元模拟模块、B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块和锂电池管理控制模块分别连接到CPU模块;第一以太网模块还连接到站控层以太网络,SV/GOOSE报文编码及解码模块还通过以太网接口连接到过程层网络。
其中,所述CPU模块采用型号为OMAP138的处理器。
进一步地,所述站控层以太网络包括站控层A网和站控层B网,所述过程层以太网络包括过程层A网和过程层B网;还包括三个分布式测试单元;所述分布式测试单元中,包括两个第一以太网模块、两个SV/GOOSE报文编码及解码模块和两个电子合并单元模拟模块;两个第一以太网模块分别连接到站控层A网和站控层B网,两个SV/GOOSE报文编码及解码模块分别通过以太网接口连接到过程层A网和过程层B网。
本发明的有益效果是:本发明通过系统集成测试平台和分布式测试单元的配合,将实现智能变电站信号的组织、分配和传输功能的合并单元、网络、交换机、系统配置文件等视为一个功能体,纳入二次设备的测试范围,提高了试验的完整性和真实性。
附图说明
图1是数字化变电站分布式测试系统的结构图。
图2是分布式测试单元的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的解释。
参见图1,数字化变电站分布式测试系统由系统集成测试平台和一个以上的分布式测试单元构成。
其中,系统集成测试平台:可以通过导入全站SCD文件获取全站的配置信息,通过网络连接至站控层以太网络,可以实时监测和记录整个数字化变电站站控层的所有数据,并根据SCD中的相关信息判断数据的合理性和正确性;同时通过内部互联以太网络连接分布式测试单元,根据SCD文件独立对每个测试单元进行配置和命令,配合集成测试平台完成对全站监控测试和针对数字化变电站内某一特定的IED设备进行监控和测试。
分布式测试单元的结构如图2所示:包括CPU模块、第一以太网模块、第二以太网模块、过程层SV/GOOSE报文编码及解码模块、电子合并单元模拟模块、B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块以及大容量锂电池管理控制模块。其中,CPU模块:负责接收系统集成测试平台下发的配置文本并对其进行解析、通过配置文件对模拟的合并单元、开关和刀闸参数进行配置、与系统集成测试平台进行数据交互、实现相应测试动作、同时实现人机界面菜单处理及各功能子模块的管理和控制。第一以太网模块和第二以太网模块:两组独立的以太网通讯接口,第一以太网通讯口连接至站控层以太网络,通过站控层以太网络收发被测装置的站控层MMS报文,第二以太网通讯口用于分布式测试单元的互联,通过互联网络收发系统集成测试平台的内部命令和SCL配置文件。以太网通讯控制模块通过MII接口和CPU模块相连。过程层SV/GOOSE报文编码及解码模块:根据系统集成测试平台的配置文件和相关命令,实现过程层设备的SV/GOOSE报文编码及解码,具体包括设置各元件(线路、母线)多个状态序列下的电压、电流值,模拟多组电子互感器或者合并单元输出采样报文,实现智能变电站在运行和故障状态下的模拟;能够订阅智能操作箱发出的GOOSE报文、能够模拟合并单元发布GOOSE报文、通过接收和解析GOOSE报文,实时显示各状态下的开关和刀闸位置状态;过程层SV/GOOSE报文编码及解码模块和CPU模块相连,还通过以太网接口和过程层以太网络相连。电子合并单元模拟模块:根据系统集成测试平台的配置文件和相关命令,实现电子合并单元的模拟,支持品质、检修、延迟变化等各种异常态采样报文;电子合并单元模拟模块和CPU模块相连。B码对时及1588对时接收模块:实现B码对时和1588对时;B码对时及1588对时接收模块和CPU模块相连。人机接口控制模块:包括键盘输入和彩色液晶显示,用于就地的命令输入和状态显示。
图1示出了一个具体的测试系统的连接。在数字化变电站中,合并单元A和合并单元B将电子式电压互感器和电子式电流互感器的采样值通过过程层A网和B网送至测控装置、保护装置A、保护装置B、录波装置和计量设备;智能终端A和智能终端B将机构设备的相关信息通过过程层A网和B网送至测控装置、保护装置A、保护装置B和录波装置;间隔层设备如测控装置、保护装置、录波装置通过站控层A网和B网将相关信息送至监控后台、保信子站等站控层设备。在本测试系统中,系统集成测试平台通过导入全站SCD文件获取全站的配置信息,获得站控层和间隔层的IED设备信息。通过站控层A网将相关配置信息发送至分布式测试单元1、分布式测试单元2和分布式测试单元3。分布式测试单元1在此测试系统中可根据需要模拟替代合并单元A或合并单元B以及智能终端A或智能终端B。在此情况下,配合系统集成测试平台可完成1)SMV采样测试,包括组网IEC61850-9-2以及点对点IEC61850-9-2环境下的测试,包含下述内容:SV报文链路检测、SV采样功能检测、SV特殊功能测试(包括检修、丢帧、乱序、抖动、品质变化、延迟变化、数据异常等等)、互操作测试。2)GOOSE规范测试,包括GOOSE报文链路检查、GOOSE开入开出功能性测试、GOOSE报文检修功能测试、GOOSE传输性能测试、GOOSE服务测试、互操作测试。3)网络压力测试,主要测试在网络风暴或者网络流量非常大的情况下,数字化智能设备的反应行为。分布式测试单元2可模拟电子式互感器,输出符合国网标准格式的远端模块规范的采样值数据,进行电子式互感器模拟,支持品质、检修、延迟变化等各种异常态采样报文及模拟递变、振荡、谐波等各种交流故障模型,配合系统集成测试平台可完成对合并单元的相关测试。分布式测试单元3可模拟智能操作机构,配合系统集成测试平台完成智能终端的相关测试。
SV/GOOSE报文编码及解码模块有两个,每个可支持6个控制块的IEC61850-9-2帧格式的采样值报文和12个符合GOOSE协议规范的GOOSE控制块数据的发布以及最多6个GOOSE控制块订阅,SV/GOOSE报文编码及解码模块通过UPP接口与主CPU模块连接。
以太网模块有两个,其中一个以太网模块通过站控层以太网络负责收发被测装置的站控层MMS报文,另一个以太网模块用于分布式测试单元的内部互联,负责系统集成测试平台的内部命令和SCL配置文件交互。以太网模块通过MII接口和主CPU模块连接。
电子合并单元模拟模块有两个,可输出符合国网标准格式的远端模块规范的采样值数据,支持60044-8采样值报文输出,支持品质、检修、延迟变化等各种异常态采样报文,以配合该格式输入的数字化智能设备的异常测试,电子合并单元模拟模块通过Loaclbus接口和CPU模块连接。
人机接口控制模块包括键盘输入和液晶显示,用于人机界面操作的输入信号;键盘输入回路包括30个按键输入,液晶显示回路,实现装置状态的显示、参数和定值的设置等功能;人机接口控制模块与CPU模块连接。
锂电池管理模块支持双电池组管理,每组电池可支持最大容量为20000mAH的电池组,总共支持40000mAH,可保证设备连续工作20小时以上,满足现场实际测试需求,锂电池管理模块通过RS232接口和CPU模块连接。
对时模块支持1588及B码对时信号的检测,可以和集成测试平台实现及被测对象实现同步,对时模块与CPU模块连接。
CPU模块采用TI(Texas Instruments德州仪器)公司的OMAP138处理器,该CPU为ARM+DSP的双核CPU,包含456M的ARM926EJ MPU和456M的C674X浮点DSP,自带以太网控制器和LCD控制器,支持UPP高速通讯接口。CPU模块负责所有的数据处理、逻辑判别、键盘扫描、人机界面菜单处理以及对系统集成测试平台的通讯处理。

Claims (3)

1.一种数字化变电站分布式测试系统,其特征在于,包括连接到站控层以太网络的系统集成测试平台;还包括一个以上分布式测试单元;所述分布式测试单元包括CPU模块,还包括一个以上第一以太网模块、一个以上第二以太网模块、一个以上SV/GOOSE报文编码及解码模块和一个以上电子合并单元模拟模块,还包括B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块和锂电池管理控制模块;所述第一以太网模块、第二以太网模块、SV/GOOSE报文编码及解码模块、电子合并单元模拟模块、B码对时及1588对时接收模块、人机接口控制模块和锂电池管理控制模块分别连接到CPU模块;第一以太网模块还连接到站控层以太网络,SV/GOOSE报文编码及解码模块还通过以太网接口连接到过程层网络。
2.如权利要求1所述的数字化变电站分布式测试系统,其特征在于,所述CPU模块采用型号为OMAP138的处理器。
3.如权利要求1或2所述的数字化变电站分布式测试系统,其特征在于,所述站控层以太网络包括站控层A网和站控层B网,所述过程层以太网络包括过程层A网和过程层B网;还包括三个分布式测试单元;所述分布式测试单元中,包括两个第一以太网模块、两个SV/GOOSE报文编码及解码模块和两个电子合并单元模拟模块;两个第一以太网模块分别连接到站控层A网和站控层B网,两个SV/GOOSE报文编码及解码模块分别通过以太网接口连接到过程层A网和过程层B网。
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