CN104991209A - 一种光数字继电保护测试仪检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光数字继电保护测试仪检测方法，包括DSP微控制器、FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块、IEC61850报文解析模块以及以太网控制器，所述FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块分别通过数据线连接DSP微控制器，DSP微控制器还通过一以太网控制器连接有一IEC61850报文解析模块。整个检测装置由上位机软件进行控制和数据处理，软件可实现显示下位机硬件所测量弱信号幅值、相位、频率以及波形；解析FT3报文内部并分析所携带数据正确性；控制下位机硬件实现开入量和开出量动作时间检测；控制PC机网卡捕获IEC61850及GOOSE报文，分析所携带数据正确性。

Description

一种光数字继电保护测试仪检测方法

技术领域

本发明属于仪器仪表和电工技术领域，尤其是一种光数字继电保护测试仪检测方法。

背景技术

目前国内发电厂和变电站都已开始数字化改造升级，原来很多模拟式的设备都被数字设备所替代。继电保护装置也顺势变成数字式，它的检测也催生出光数字继电保护测试仪。光数字继电保护测试仪能模拟电子式互感器及合并单元输出基于IEC61850或FT3通讯协议的电压、电流数字量，也能发送和接收GOOSE报文。只有经检测合格的光数字继电保护测试仪才可用于检测数字继电保护装置。但面对这种新兴的光数字继电保护测试仪，目前市面上还没有有效的检测手段能综合评估其性能，这给数字继电保护装置安全可靠工作带来隐患。

经过检索，发现以下相近已公开专利文献；

一种500KV线路继电保护装置检测方法和系统(CN104483567A)，所述方法包括步骤：接收用户输入的待检继电保护装置的测试顺序以及各预设逻辑保护测试例的测试参数和标准定值；获取当前待检继电保护装置的采样精度，当采样精度大于预设的精度阈值时，根据当前待检继电保护装置对应的逻辑保护测试例和测试参数生成测试序列；输出测试序列至待检继电保护装置，接收待检继电保护装置返回的动作报文，生成当前待检继电保护装置预设格式的检测结果信息；根据测试顺序生成下一继电保护装置的检测结果直到生成所有待检继电保护装置的检测结果。本发明能够有效提高检测的准确度，能够节省测试人员的检测步骤，缩短500KV线路继电保护装置检测所需的时间。

一种电力系统检测技术领域的基于保护信号解析模型的继电保护隐性故障检测方法(CN104391188A)，首先在现有的保护和断路器动作信号的基础上加入保护装置启动信号，并建立保护装置启动信号、保护装置动作信号以及断路器跳闸信号之间关联的解析模型；然后基于上述三种信号的实际状态与期望状态的最大匹配原则，构造反映其中任两者之间差异的目标函数并优化，从而确定故障模式；最后根据保护装置的启动和动作的实际状态与期望状态的差异确定含有隐性故障的保护装置，并在电网发生故障时，使得保护装置检测到特征量而启动并动作，从而驱动相应的断路器跳闸。

经过对比，以上专利技术以及现有技术与本专利申请所要求保护的技术方案均存在较大区别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计科学、操作便捷、准确可靠的光数字继电保护测试仪检测方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：包括DSP微控制器、FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块、IEC61850报文解析模块以及以太网控制器，所述FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块分别通过数据线连接DSP微控制器，DSP微控制器还通过一以太网控制器连接有一IEC61850报文解析模块。

而且，FT3解码模块包括依次顺序连接的光信号输入模块、光电转换模块以及CPLD，CPLD的输出端连接DSP微控制器；利用CPLD实现对FT3协议的高速串行报文解码功能。

而且，弱信号检测模块包括依次顺序连接的小信号模拟量输入模块、信号调理模块、A/D模块、隔离模块，隔离模块连接DSP微控制器；该弱信号检测模块还包括一EEPROM，EEPROM分别连接DSP微控制器；采用高精度16位A/D及外围信号调理电路实现对光数字继电保护测试仪弱信号精度检测；

而且，开关量检测模块包括分别与DSP微控制器连接的开入量检块和开出量模块，采用高速COMS场效应管的电子开关实现开关量检测；

而且，IEC61850报文解析模块包括IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出模块和光电交换机，光电交换机通过以太网控制器连接DSP微控制器；光电交换机还通过网络连接有PC应用程序，利用Winpcap开源库实现IEC61850报文捕获。IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出的光信号经过光电交换机转换为电信号。

而且，具体检测方法如下：

⑴FT3解码模块，利用光电转换模块将串行的FT3光信号转成电信号，送入CPLD进行解码，解码后的数据由DSP微控制器通过网络上传给PC应用程序进行处理；

⑵弱信号检测模块，弱信号经信号调理电路调理后送入A/D转换，DSP微控制器对采用数据进行处理，并将处理后的结果通过网络上传给PC应用程序进行显示；

⑶开关量检测模块，DSP微控制器利用I/O口控制开入量模块和开出量模块，通过DSP内部中断及定时器实现动作时间测量，并将结果通过网络上传给PC应用程序；

⑷IEC61850报文解析模块，IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文经光电交换机转为电信号后接入PC机网卡，PC应用程序利用Winpcap开源库控制PC网卡捕获报文，解析出报文内容，对其携带电压电流数据进行处理并绘制波形。

本发明的优点和积极效果是：

1、本方法检测的弱信号测量精度达到0.05级。

2、本方法可实时解码FT3报文，计算所携带电压电流幅值、相位、频率，绘制波形，进行丢帧分析。

3、本方法的开关量动作时间测量精度达1μs。

4、本方法能够解析IEC61850-9-1、IEC61850-9-2以及GOOSE报文，计算所携带电压电流幅值、相位、频率，并且绘制波形。

5、本发明的整个检测装置由上位机软件进行控制和数据处理，软件可实现显示下位机硬件所测量弱信号幅值、相位、频率以及波形；解析FT3报文内部并分析所携带数据正确性；控制下位机硬件实现开入量和开出量动作时间检测；控制PC机网卡捕获IEC61850及GOOSE报文，分析所携带数据正确性。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种光数字继电保护测试仪检测方法，包括DSP微控制器、FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块、IEC61850报文解析模块以及以太网控制器，所述FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块分别通过数据线连接DSP微控制器，DSP微控制器还通过一以太网控制器连接有一IEC61850报文解析模块；

模块的具体结构如下：

FT3解码模块包括依次顺序连接的光信号输入模块、光电转换模块以及CPLD，CPLD的输出端连接DSP微控制器；利用CPLD实现对FT3协议的高速串行报文解码功能；

弱信号检测模块包括依次顺序连接的小信号模拟量输入模块、信号调理模块、A/D模块、隔离模块，隔离模块连接DSP微控制器；该弱信号检测模块还包括一EEPROM，EEPROM分别连接DSP微控制器；采用高精度16位A/D及外围信号调理电路实现对光数字继电保护测试仪弱信号精度检测；

开关量检测模块包括分别与DSP微控制器连接的开入量检块和开出量模块，采用高速COMS场效应管的电子开关实现开关量检测；

IEC61850报文解析模块包括IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出模块和光电交换机，光电交换机通过以太网控制器连接DSP微控制器；光电交换机还通过网络连接有PC应用程序，利用Winpcap开源库实现IEC61850报文捕获。IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出的光信号经过光电交换机转换为电信号。

整个检测装置由上位机软件进行控制和数据处理，软件可实现显示下位机硬件所测量弱信号幅值、相位、频率以及波形；解析FT3报文内部并分析所携带数据正确性；控制下位机硬件实现开入量和开出量动作时间检测；控制PC机网卡捕获IEC61850及GOOSE报文，分析所携带数据正确性。

具体检测方法如下：

⑴利用光电转换模块将串行的FT3光信号转成电信号，送入CPLD进行解码，解码后的数据由DSP微控制器通过网络上传给PC应用程序进行处理；

⑵弱信号经信号调理电路调理后送入A/D转换，DSP微控制器对采用数据进行处理，并将处理后的结果通过网络上传给PC应用程序进行显示；

⑶DSP微控制器利用I/O口控制开入量模块和开出量模块，通过DSP内部中断及定时器实现动作时间测量，并将结果通过网络上传给PC应用程序；

⑷IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文经光电交换机转为电信号后接入PC机网卡，PC应用程序利用Winpcap开源库控制PC网卡捕获报文，解析出报文内容，对其携带电压电流数据进行处理并绘制波形。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：包括DSP微控制器、FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块、IEC61850报文解析模块以及以太网控制器，所述FT3解码模块、弱信号检测模块、开关量检测模块分别通过数据线连接DSP微控制器，DSP微控制器还通过一以太网控制器连接有一IEC61850报文解析模块。

2.根据权利要求1所述的光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：FT3解码模块包括依次顺序连接的光信号输入模块、光电转换模块以及CPLD，CPLD的输出端连接DSP微控制器；利用CPLD实现对FT3协议的高速串行报文解码功能。

3.根据权利要求1所述的光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：弱信号检测模块包括依次顺序连接的小信号模拟量输入模块、信号调理模块、A/D模块、隔离模块，隔离模块连接DSP微控制器；该弱信号检测模块还包括一EEPROM，EEPROM分别连接DSP微控制器；采用高精度16位A/D及外围信号调理电路实现对光数字继电保护测试仪弱信号精度检测。

4.根据权利要求1所述的光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：开关量检测模块包括分别与DSP微控制器连接的开入量检块和开出量模块，采用高速COMS场效应管的电子开关实现开关量检测。

5.根据权利要求1所述的光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：IEC61850报文解析模块包括IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出模块和光电交换机，光电交换机通过以太网控制器连接DSP微控制器；光电交换机还通过网络连接有PC应用程序，利用Winpcap开源库实现IEC61850报文捕获。IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文发出的光信号经过光电交换机转换为电信号。

6.根据权利要求1所述的光数字继电保护测试仪检测方法，其特征在于：具体检测方法如下：

⑴FT3解码模块，利用光电转换模块将串行的FT3光信号转成电信号，送入CPLD进行解码，解码后的数据由DSP微控制器通过网络上传给PC应用程序进行处理；

⑵弱信号检测模块，弱信号经信号调理电路调理后送入A/D转换，DSP微控制器对采用数据进行处理，并将处理后的结果通过网络上传给PC应用程序进行显示；

⑶开关量检测模块，DSP微控制器利用I/O口控制开入量模块和开出量模块，通过DSP内部中断及定时器实现动作时间测量，并将结果通过网络上传给PC应用程序；

⑷IEC61850报文解析模块，IEC61850-9-1/9-2、GOOSE光报文经光电交换机转为电信号后接入PC机网卡，PC应用程序利用Winpcap开源库控制PC网卡捕获报文，解析出报文内容，对其携带电压电流数据进行处理并绘制波形。