CN109900994A - 智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法，智能变电站二次回路的传输延时主要由电子式互感器对采样信号的预处理、积分器的处理延时、合并单元的同步操作及数据处理操作延时以及交换网络的传输延时等几个部分构成。本发明设计智能变电站二次回路综合性能测试高精度对时同步实现方法、报文采集模块硬件设计、开关量采集模块及其控制系统。本发明实现对智能变电站二次回路综合性能精确测试，为电子式互感器的非同步误差校验提供技术支持。

Description

智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法

技术领域

本发明涉及电子电路控制领域，尤其涉及一种智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法。

背景技术

智能变电站二次系统由智能组件组成，主要包括保护装置、测控装置、智能终端与合并单元等，其主要特征是数据采集数字化、信息交互网络化。这些技术的改变不可避免的会对智能变电站二次回路的综合性能产生影响。例如，速断保护的跳闸延时反而长于传统变电站，同步装置的不稳定有可能导致线路/变压器差动保护误动。导致影响的原因主要体现在以下方面：

(1)环节的增多势必增大信息传输的延时，与传统变电站相比，智能变电站二次回路中的数据转换和信息传输的环节增多了。A/D和D/A的转换、光电信号的转换、以太交换网络的竞争等待、报文的编码与解码、交换机的报文接收与转发都存在一定的延时。设备和处理环节的增多显然不利于信息快速及时的传输。

(2)交换网络的竞争机制导致信息传输延时的不确定性，就实时性而言，传统变电站的点对点直连的信息传输模式优于智能变电站的交换网络模式。因为前者是独享带宽，而后者是共享带宽。需要强调的是，尽管采用交换技术在一定程度上提高了以太网通信的时延确定性，但是并不能满足智能变电站中最苛刻应用的要求。特别是在电网故障或系统规模扩大时，若对网络中某一资源(如缓冲区、带宽、处理能力)的需求超过了该资源所能提供的可用部分，将出现报文超时到达，甚至报文丢失，不能保证时延的确定性。

(3)信息共享与分布采样带来了数据同步性的问题为避免电气量的相位和幅值产生误差，保护控制设备需要在同一时间点上获得采样数据，如差动保护和距离保护。传统变电站的保护控制设备将需要的电量通过电缆引至装置，由二次设备完成各电量的同步采样，因此基本不存在数据的时间同步问题。但是，由于智能变电站基于信息共享和分布采样的设计原则，各电量数据经电子式互感器分别采样、转换为数字量，并通过过程层网络送至保护控制设备。因此，智能变电站面临分布式传感系统都必须面对的数据同步性的问题，即其要保证所有的分布传感器单元的采样数据信息严格同步。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种智能变电站二次回路综合性能测试系统，包括：工作电源端连接断路器一端，断路器另一端连接智能终端电源端，智能终端数据交互端连接交换机信号交互端，交换机数据交互端还设置数据保护装置，交换机数据接收端还连接合并单元，合并单元连接电子式互感器信号交互端，电子式互感器信号采集端连接多类型数据采集单元，通过电子式互感器对采样信号进行预处理；

所述多类型数据采集单元包括：高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块；

所述高精度对时同步模块，用于与智能终端中的GPS接收机同步，通过解析智能终端GPS接收机传来的IRIG-B码或脉冲信号对时同步功能，并将脉冲及时间信息发送至高精度对时板，以便维护智能终端内时钟和各通道数据打上时间戳；

报文采集模块，用于将高精度对时板中对时信号进行报文收集，并收集的对时信息和二次回路信息发送到智能终端，每次该报文采集模块工作后FPGA加载程序数据，将采集的报文发送到智能终端；

开关量采集模块，用于开关量调理电路设有防护措施，在模拟量接反或击穿的情况下，能够很好的保护系统不受损坏，对于智能变电站中工作信号进行采集整理，获取智能变电站的开关量工作信号。

通过智能终端收集合并单元以及多类型数据采集单元、高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块的相应数据，对智能变电站二次回路综合性能进行测试，从而实现智能变电站二次回路综合性能精确测试，为电子式互感器的非同步误差校验提供技术支持。

优选的，还包括：硬件信息处理单元，用于通过FPGA芯片进行信息采集过程中精确对时使用，进行Goose报文解析，SV报文解析，对采集的电网信息格式进行归一化；

综合性能分析单元，用于通过差值算法、拟合算法、统计算法、延时分析算法和同步分析算法进行性能分析。

优选的，所述高精度对时板包括：通过电源端连接电源模块输入端，电源模块输出端连接FPGA芯片电源端，FPGA芯片的电B码信号接收端连接电B码信号发送端，FPGA芯片的光B码信号接收端连接光B码信号发送端，高精度晶振电源端连接3.3V电源端，高精度晶振信号端连接FPGA芯片晶振信号端，FPGA芯片信号指示端连接指示灯，FPGA脉冲输出端连接脉冲信号接收端，FPGA时间信号输出端连接并行时间信号接收端。

优选的，开关量采集模块包括：第一开关量输入信号端连接保护电路第一开关量输入端，第二开关量输入信号端连接保护电路第二开关量输入端，保护电路输出端连接第一调理电路输入端，第一调理电路输出端连接第一隔离电路输入端，第一隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第一信号端，第一空节点输入信号端连接电源电路第一空节点输入端，第二空节点输入信号端连接电源电路第二空节点输入端，电源电路输出端连接第二调理电路输入端，第二调理电路输出端连接第二隔离电路输入端，第二隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第二信号端，通过开关量信号采集芯片连接LED驱动电路，通过LED驱动电路对LED指示灯进行信号展示。

优选的，还包括：在报文采集模块中通过对时解码模块生成IRIG-B码进行解码操作，将解码数据发送到时间标定模块，时间标定模块通过高精度对时同步模块获取相应时间标定数据，智能终端对系统配置模块进行数据配置，将配置后的数据通过数据采集模块进行采集操作，数据采集模块获取电网模拟量数据、电网开关量数据、电网FT3数据以及电网报文数据。

优选的，还包括：智能终端将收集的开关量数据以及报文数据进行归一化数据整理，传送到数据存储模块，通过TCP/IP通讯协议将电网数据传送到云端网络。

优选的，还包括：云端网络获取到变电站电网数据后，进行电网数据提取，通过性能测试算法分析之后，将分析之后的数据存储在数据库，由智能终端进行实时调用，并进行显示操作。

本发明还公开一种智能变电站二次回路综合性能测试系统的工作方法，包括如下步骤：

S1，高精度对时板需要能够与智能站中的GPS接收机同步，通过解析站内GPS接收机传来的IRIG-B码或1pps秒脉冲信号实现最基本的对时同步功能，并将秒脉冲及时间信息发送给FPGA芯片，以便维护系统内时钟和给各通道数据打上时间戳；并且高精度对时板能够在失去GPS对时信号时发出对时告警；

FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中，FPGA芯片是基于RAM原理，原来烧入的逻辑结构在掉电后不会保留，所以需要在ROM中存放着FPGA芯片的程序和配置数据，在每次供电后供FPGA芯片加载程序数据；

S2，报文采集模块中含有SDRAM以及ROM芯片，与FPGA芯片一起构建一个嵌入式最小系统；FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中；

开关量采集模块进行相关模拟量的输出，有FPGA芯片根据高精度对时板、报文采集模块和开关量采集模块以及电源等系统工作的状态实时驱动开关量信号采集芯片的各个管脚；开关量信号采集芯片的开关量输出信号经过LED灯驱动电路对各个LED进行驱动，以实现系统状态的实时可靠的显示。

优选的，所述S1包括：

S1-1，设置两个晶振周期计数值，这两个计数值同时按内部晶振的周期进行计数，其中一个晶振周期计数值称为10ms晶振计数值，另一个晶振周期计数值称为1s晶振计数值；

S1-2，使用10ms脉冲信号对10ms晶振计数值校零，并求得相应的误差值ΔK，该10ms脉冲信号来自于采用高精度晶振对GPS接收机的IRIG-B编码信号进行高精度解析的高精度对时模块，可以作为时间间隔固定的标准时钟源；

S1-3，用上述误差值ΔK补偿1s晶振计数值以维护其计数值的准确性，补偿算法使用本发明指出的自适应动态平均值补偿算法；

该方法通过在1秒内多次利用10ms脉冲信号对内部晶振周期计数值的不断校正，从而保证计数值在1秒内甚至多秒内的准确性。

优选的，所述S2包括：

S2-1，智能终端监控智能变电站，通过交换机获取合并单元的报文采集模块和开关量采集模块的采样值，通过电子式互感器获取高精度对时同步模块的对时数据，并进行对时校验；

智能变电站中智能终端是利用智能终端的数据存储内容发送GOOSE报文解析数据和SV报文解析数据以及触发合并单元；

所述智能终端通过硬件信息处理单元获取智能变电站二次回路工作异常信息并反馈GOOSE报文的目的地、反馈异常信息来源、时间间隔特征，确认高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块获取智能变电站动作行为的正确性，形成综合性能测试；

智能终端接入智能变电站中，通过解析GOOSE报文，SV报文，并进行信息格式归一化处理，通过多类型数据采集单元向电子式互感器发送测试控制命令来驱动二次回路测试数据模拟输出，电子式互感器通过高精度对时同步模块获取时钟对时响应，通过合并单元将对时信息、报文信息和开关量信息进行数据融合，传输到智能终端用于验证测试结果，按照综合测试输出要求改变电子式互感器采样工作方法验证智能终端进行综合测试的结果，对报文数据和开关量数据通过交换机接口进行输出；

S2-2，合并单元向保护控制装置发送带检修品质的采样值报文；综合性能分析单元解析SCD文件，通过智能变电站获取的对时信息、开关量信息和报文信息进行数据解析，依据数据的传输方向，生成GOOSE报文、SV报文数据形成待测试数据，并记录电子式互感器所收集的智能变电站拓扑关系；设置SV报文输出值和GOOSE报文输出值的测试参数；启动测试后，对SV报文输出值和GOOSE报文输出值进行测试控制，使得待测对时信息、报文信息和开关量信息进入测试模式，等待智能终端获取相应信息；合并单元读取智能终端对于测试过程的对时信息、报文信息和开关量信息，从智能终端测试相应信息是否为准确值；智能终端再次从合并单元读取多类型数据采集单元、硬件信息处理单元和综合性能分析单元解析的数据；并根据S1建立的对时规则，从而判断对时信息、报文信息和开关量信息是否有相应变化来判定综合性能测试的正确性；根据智能变电站电压从高到低的次序，完成全部综合测试过程并进行显示操作；

S2-3，智能终端进行综合测试数据判别过程中发送带有检修信号的GOOSE报文和SV报文通过电子式互感器发送到硬件信息处理单元；

所述多类型信息采集单元中高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块中各数据端口进行数据获取异常电压、异常短路和异常电流，以及多类型信息采集单元进行数据屏蔽，获取智能变电站配置描述的GOOSE报文和SV报文，并提取SCD文件中针对IED设备的配置描述；如果GOOSE报文和SV报文配置数据与预存的硬件信息处理单元中数据一致，则提取所述配置数据中的采样值传输SV报文和面向通用对象的智能变电站GOOSE报文，并根据GOOSE配置和SV配置生成GOOSE报文和SV报文；接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；分别发送SV报文、GOOSE报文和保护逻辑校验报文至合并单元；接收准备检测的智能终端返回的异常报文，若所述异常报文与预存的异常参考报文一致，则判定所述综合性能测试工作正常；将所述GOOSE报文和SV报文通过综合性能分析单元进行过程验证；

在获取待检多类型信息采集单元的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD文件后，获取智能变电站的二次回路的实际综合性能分析单元中进行综合性能测试划分和负载响应时间；如果所述综合性能测试数据与预设性能测试数据不一致，则停止智能变电站二次回路测试，并将数据通过开关量采集模块进行信号显示；

S2-4，智能终端进行跳闸动作并将异常状态通过跳闸反馈GOOSE报文反馈给电子式互感器：电子式互感器根据动作指令和跳闸反馈GOOSE报文和SV报文确认动作行为的正确性，形成闭环测试；建立二次回路测试工作；分别测量提取对类型数据采集单元、高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块的相应信息数据；对于智能变电站的电磁扰动、异常短路、异常电压、异常电路以及异常跳闸形成GOOSE报文和SV报文，根据智能变电站二次回路的实际工作场景及空间拓扑，建立二次回路工作推进模型；通过电子式互感器对所测的瞬态电压、电路进行数据测试；对多类型信息采集单元和硬件信息处理单元及合并单元测量获得其阻抗频响特性；对阻抗分析进行测量二次回路短路和开路两种情况下智能变电站的输入阻抗，进而屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；防止智能变电站周围电磁场对综合测量的电子式互感器进行电磁干扰。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明包括设计智能变电站二次回路综合性能测试高精度对时同步实现方法、报文采集模块硬件设计、开关量采集模块及其控制系统。本发明实现对智能变电站二次回路综合性能精确测试，为电子式互感器的非同步误差校验提供技术支持。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明智能变电站二次回路综合性能测试系统示意图；

图2为本发明高精度对时板卡结构图；

图3为本发明开关量采集模块结构示意图；

图4为本发明报文采集模块硬件结构示意图；

图5为本发明控制系统工作示意图；

图6为本发明实验数据图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-6所示，智能变电站二次回路的传输延时主要由电子式互感器对采样信号的预处理、高精度对时同步模块处理延时、合并单元的同步操作及数据处理操作延时以及交换网络的传输延时等几个部分构成。

所述多类型数据采集单元包括：高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块；

所述高精度对时同步模块，用于与智能终端中的GPS接收机同步，通过解析智能终端GPS接收机传来的IRIG-B码或脉冲信号对时同步功能，并将脉冲及时间信息发送至高精度对时板，以便维护智能终端内时钟和各通道数据打上时间戳；

报文采集模块，用于将高精度对时板中对时信号进行报文收集，并收集的对时信息和二次回路信息发送到智能终端，每次该报文采集模块工作后FPGA加载程序数据，将采集的报文发送到智能终端；

开关量采集模块，用于开关量调理电路设有防护措施，在模拟量接反或击穿的情况下，能够很好的保护系统不受损坏，对于智能变电站中工作信号进行采集整理，获取智能变电站的开关量工作信号。

通过智能终端收集合并单元以及多类型数据采集单元、高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块的相应数据，对智能变电站二次回路综合性能进行测试，从而实现智能变电站二次回路综合性能精确测试，为电子式互感器的非同步误差校验提供技术支持。

优选的，还包括：硬件信息处理单元，用于通过FPGA芯片进行信息采集过程中精确对时使用，进行Goose报文解析，SV报文解析，对采集的电网信息格式进行归一化；

综合性能分析单元，用于通过差值算法、拟合算法、统计算法、延时分析算法和同步分析算法进行性能分析。

优选的，所述高精度对时板包括：通过电源端连接电源模块输入端，电源模块输出端连接FPGA芯片电源端，FPGA芯片的电B码信号接收端连接电B码信号发送端，FPGA芯片的光B码信号接收端连接光B码信号发送端，高精度晶振电源端连接3.3V电源端，高精度晶振信号端连接FPGA芯片晶振信号端，FPGA芯片信号指示端连接指示灯，FPGA脉冲输出端连接脉冲信号接收端，FPGA时间信号输出端连接并行时间信号接收端。该晶振能够准确进行时间对时，电路组合设计精巧，工作稳定顺畅。

优选的，开关量采集模块包括：第一开关量输入信号端连接保护电路第一开关量输入端，第二开关量输入信号端连接保护电路第二开关量输入端，保护电路输出端连接第一调理电路输入端，第一调理电路输出端连接第一隔离电路输入端，第一隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第一信号端，第一空节点输入信号端连接电源电路第一空节点输入端，第二空节点输入信号端连接电源电路第二空节点输入端，电源电路输出端连接第二调理电路输入端，第二调理电路输出端连接第二隔离电路输入端，第二隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第二信号端，通过开关量信号采集芯片连接LED驱动电路，通过LED驱动电路对LED指示灯进行信号展示。设置双调理电路以及双隔离电路能够完成对输入的电能分别进行调理和隔离，从而保护电路元器件不受伤害。

优选的，还包括：在报文采集模块中通过对时解码模块生成IRIG-B码进行解码操作，将解码数据发送到时间标定模块，时间标定模块通过高精度对时同步模块获取相应时间标定数据，智能终端对系统配置模块进行数据配置，将配置后的数据通过数据采集模块进行采集操作，数据采集模块获取电网模拟量数据、电网开关量数据、电网FT3数据以及电网报文数据。

优选的，还包括：智能终端将收集的开关量数据以及报文数据进行归一化数据整理，传送到数据存储模块，通过TCP/IP通讯协议将电网数据传送到云端网络。

优选的，还包括：云端网络获取到变电站电网数据后，进行电网数据提取，通过性能测试算法分析之后，将分析之后的数据存储在数据库，由智能终端进行实时调用，并进行显示操作。

所述系统包括以下步骤：

步骤一，高精度对时同步板卡硬件，需能够维护系统内时钟，使之实现精度可达10ns的高精度时钟，以满足测试系统在使用时的需求。系统设计中，高精度对时同步板卡需要能够与智能站中的GPS接收机同步，通过解析站内GPS接收机传来的IRIG-B码或1pps秒脉冲信号实现最基本的对时同步功能，并将秒脉冲及时间信息发送给测试系统的FPGA层，以便维护系统内时钟和给各通道数据打上时间戳。并且高精度板卡能够在失去GPS对时信号时发出对时告警(指示灯)，以便工作人员检查。

针对智能变电站数据采集的时间的高精度性和高同步性要求，对时同步方法采用一种自适应方法来对晶振频率的误差进行相关补偿。该方法采用外部高精度对时模块输出10ms脉冲信号，装置利用10ms脉冲信号对内部晶振频率的计数值进行校正。外部高精度对时模块采用高精度的晶振，精度小于1PPM，从而保证10ms脉冲信号具有较高精度，并且具备自守时能力，即当失去GPS接收机的IRIG-B编码信号，该模块仍能够精确计时。装置内部晶振的计数值校正方法如下：

第一步，设置两个晶振周期计数值，这两个计数值同时按内部晶振的周期进行计数，其中一个晶振周期计数值称为10ms晶振计数值，另一个晶振周期计数值称为1s晶振计数值。

第二步，使用10ms脉冲信号对10ms晶振计数值校零，并求得相应的误差值ΔK，该10ms脉冲信号来自于采用高精度晶振对GPS接收机的IRIG-B编码信号进行高精度解析的高精度对时模块，可以作为时间间隔固定的标准时钟源。

第三步，用上述误差值ΔK补偿1s晶振计数值以维护其计数值的准确性，补偿算法使用本发明指出的自适应动态平均值补偿算法。

该方法通过在1秒内多次利用10ms脉冲信号对内部晶振周期计数值的不断校正，从而保证计数值在1秒内甚至多秒内的准确性。

步骤二，报文采集模块，报文采集模块中还含有SDRAM以及ROM芯片，与FPGA一起构建一个嵌入式最小系统。FPGA软核可将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到软核中，节省FPGA中资源的开销。FPGA是基于RAM原理，原来烧入的逻辑结构在掉电后不会保留，所以需要在ROM中存放着FPGA的程序和配置数据，在每次模块上电后供FPGA加载程序数据。

报文采集模块中还含有SDRAM以及ROM芯片，与FPGA一起构建一个嵌入式最小系统。FPGA软核可将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到软核中，节省FPGA中资源的开销。FPGA是基于RAM原理，原来烧入的逻辑结构在掉电后不会保留，所以需要在ROM中存放着FPGA的程序和配置数据，在每次模块上电后供FPGA加载程序数据。

IEC 60044报文采集模块对FT3光信号的接收离不开AVAGO公司光串口模块，该光串口模块是近年来刚上市的HFBR2419TZ，其输出电信号稳定，外围电路简单，较HFBR2416TZ要可靠的多。另外，在模块中同样采用了高精度TCXO，为FPGA模块提供精确的时钟信号。模块中还用了多个电源转换模块，其中包括TPS54325、1951等芯片，将外部12V电压转换成5V、3.3V和1.2V电压，供给光串口模块、晶振和FPGA等器件。IEC60044报文采集模块与测试系统之间的通讯通过DB-15接口，采用标准SPI模式0通讯方式，通讯可靠，安全性高。

步骤三，开关量采集模块，本测试仪开关量采集模块设计有2路带电开关量输入接口及2路空接点输入接口。开关量信号经输入接口后进入面板的调理电路、隔离电路，最终将信号输送给开关量信号采集芯片NI 9403开关量接口。在开关量调理电路中，设有防护措施，在模拟量接反或击穿的情况下，能够很好的保护系统不受损坏。

步骤四，面板硬件设计，硬件上，同样采用开关量信号采集芯片NI 9403开关量输入输出板卡进行相关模拟量的输出，由测试系统FPGA层根据各个板卡以及电源等系统工作的状态实时驱动开关量信号采集芯片NI 9403的各个管脚。NI 9403的开关量输出信号经过LED灯驱动电路对各个LED进行驱动，以实现系统状态的实时可靠的显示。

步骤五，根据系统硬件结构特点，软件结构主要分为三层：底板FPGA层，主要用于数据采集的控制；RT控制器层，主要用于数据的归一化和与上位机通讯；上位机PC层，主要用于存储海量数据以及进行数据分析与结果展示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，包括：工作电源端连接断路器一端，断路器另一端连接智能终端电源端，智能终端数据交互端连接交换机信号交互端，交换机数据交互端还设置数据保护装置，交换机数据接收端还连接合并单元，合并单元连接电子式互感器信号交互端，电子式互感器信号采集端连接多类型数据采集单元，通过电子式互感器对采样信号进行预处理；

所述多类型数据采集单元包括：高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块；

所述高精度对时同步模块，用于与智能终端中的GPS接收机同步，通过解析智能终端GPS接收机传来的IRIG-B码或脉冲信号对时同步功能，并将脉冲及时间信息发送至高精度对时板，以便维护智能终端内时钟和各通道数据打上时间戳；

报文采集模块，用于将高精度对时板中对时信号进行报文收集，并收集的对时信息和二次回路信息发送到智能终端，每次该报文采集模块工作后FPGA加载程序数据，将采集的报文发送到智能终端；

开关量采集模块，用于开关量调理电路设有防护措施，在模拟量接反或击穿的情况下，能够很好的保护系统不受损坏，对于智能变电站中工作信号进行采集整理，获取智能变电站的开关量工作信号。

2.根据权利要求1所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，还包括：硬件信息处理单元，用于通过FPGA芯片进行信息采集过程中精确对时使用，进行Goose报文解析，SV报文解析，对采集的电网信息格式进行归一化；

综合性能分析单元，用于通过差值算法、拟合算法、统计算法、延时分析算法和同步分析算法进行性能分析。

3.根据权利要求1所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，所述高精度对时板包括：通过电源端连接电源模块输入端，电源模块输出端连接FPGA芯片电源端，FPGA芯片的电B码信号接收端连接电B码信号发送端，FPGA芯片的光B码信号接收端连接光B码信号发送端，高精度晶振电源端连接3.3V电源端，高精度晶振信号端连接FPGA芯片晶振信号端，FPGA芯片信号指示端连接指示灯，FPGA脉冲输出端连接脉冲信号接收端，FPGA时间信号输出端连接并行时间信号接收端。

4.根据权利要求1所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，开关量采集模块包括：第一开关量输入信号端连接保护电路第一开关量输入端，第二开关量输入信号端连接保护电路第二开关量输入端，保护电路输出端连接第一调理电路输入端，第一调理电路输出端连接第一隔离电路输入端，第一隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第一信号端，第一空节点输入信号端连接电源电路第一空节点输入端，第二空节点输入信号端连接电源电路第二空节点输入端，电源电路输出端连接第二调理电路输入端，第二调理电路输出端连接第二隔离电路输入端，第二隔离电路输出端连接开关量信号采集芯片第二信号端，通过开关量信号采集芯片连接LED驱动电路，通过LED驱动电路对LED指示灯进行信号展示。

5.根据权利要求1-3任一项所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，还包括：在报文采集模块中通过对时解码模块生成IRIG-B码进行解码操作，将解码数据发送到时间标定模块，时间标定模块通过高精度对时同步模块获取相应时间标定数据，智能终端对系统配置模块进行数据配置，将配置后的数据通过数据采集模块进行采集操作，数据采集模块获取电网模拟量数据、电网开关量数据、电网FT3数据以及电网报文数据。

6.根据权利要求1-3任一项所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，还包括：智能终端将收集的开关量数据以及报文数据进行归一化数据整理，传送到数据存储模块，通过TCP/IP通讯协议将电网数据传送到云端网络。

7.根据权利要求6所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，还包括：云端网络获取到变电站电网数据后，进行电网数据提取，通过性能测试算法分析之后，将分析之后的数据存储在数据库，由智能终端进行实时调用，并进行显示操作。

8.一种智能变电站二次回路综合性能测试系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，高精度对时板需要能够与智能站中的GPS接收机同步，通过解析站内GPS接收机传来的IRIG-B码或1pps秒脉冲信号实现最基本的对时同步功能，并将秒脉冲及时间信息发送给FPGA芯片，以便维护系统内时钟和给各通道数据打上时间戳；并且高精度对时板能够在失去GPS对时信号时发出对时告警；

FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中，FPGA芯片是基于RAM原理，原来烧入的逻辑结构在掉电后不会保留，所以需要在ROM中存放着FPGA芯片的程序和配置数据，在每次供电后供FPGA芯片加载程序数据；

S2，报文采集模块中含有SDRAM以及ROM芯片，与FPGA芯片一起构建一个嵌入式最小系统；FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中；

开关量采集模块进行相关模拟量的输出，有FPGA芯片根据高精度对时板、报文采集模块和开关量采集模块以及电源等系统工作的状态实时驱动开关量信号采集芯片的各个管脚；开关量信号采集芯片的开关量输出信号经过LED灯驱动电路对各个LED进行驱动，以实现系统状态的实时可靠的显示。

9.根据权利要求8所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统的工作方法，其特征在于，所述S1包括：

S1-1，设置两个晶振周期计数值，这两个计数值同时按内部晶振的周期进行计数，其中一个晶振周期计数值称为10ms晶振计数值，另一个晶振周期计数值称为1s晶振计数值；

S1-2，使用10ms脉冲信号对10ms晶振计数值校零，并求得相应的误差值ΔK，该10ms脉冲信号来自于采用高精度晶振对GPS接收机的IRIG-B编码信号进行高精度解析的高精度对时模块，可以作为时间间隔固定的标准时钟源；

S1-3，用上述误差值ΔK补偿1s晶振计数值以维护其计数值的准确性，补偿算法使用本发明指出的自适应动态平均值补偿算法；

该方法通过在1秒内多次利用10ms脉冲信号对内部晶振周期计数值的不断校正，从而保证计数值在1秒内甚至多秒内的准确性。

10.根据权利要求8所述的智能变电站二次回路综合性能测试系统的工作方法，其特征在于，所述S2包括：

S2-1，智能终端监控智能变电站，通过交换机获取合并单元的报文采集模块和开关量采集模块的采样值，通过电子式互感器获取高精度对时同步模块的对时数据，并进行对时校验；

智能变电站中智能终端是利用智能终端的数据存储内容发送GOOSE报文解析数据和SV报文解析数据以及触发合并单元；

所述智能终端通过硬件信息处理单元获取智能变电站二次回路工作异常信息并反馈GOOSE报文的目的地、反馈异常信息来源、时间间隔特征，确认高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块获取智能变电站动作行为的正确性，形成综合性能测试；

智能终端接入智能变电站中，通过解析GOOSE报文，SV报文，并进行信息格式归一化处理，通过多类型数据采集单元向电子式互感器发送测试控制命令来驱动二次回路测试数据模拟输出，电子式互感器通过高精度对时同步模块获取时钟对时响应，通过合并单元将对时信息、报文信息和开关量信息进行数据融合，传输到智能终端用于验证测试结果，按照综合测试输出要求改变电子式互感器采样工作方法验证智能终端进行综合测试的结果，对报文数据和开关量数据通过交换机接口进行输出；

S2-2，合并单元向保护控制装置发送带检修品质的采样值报文；综合性能分析单元解析SCD文件，通过智能变电站获取的对时信息、开关量信息和报文信息进行数据解析，依据数据的传输方向，生成GOOSE报文、SV报文数据形成待测试数据，并记录电子式互感器所收集的智能变电站拓扑关系；设置SV报文输出值和GOOSE报文输出值的测试参数；启动测试后，对SV报文输出值和GOOSE报文输出值进行测试控制，使得待测对时信息、报文信息和开关量信息进入测试模式，等待智能终端获取相应信息；合并单元读取智能终端对于测试过程的对时信息、报文信息和开关量信息，从智能终端测试相应信息是否为准确值；智能终端再次从合并单元读取多类型数据采集单元、硬件信息处理单元和综合性能分析单元解析的数据；并根据S1建立的对时规则，从而判断对时信息、报文信息和开关量信息是否有相应变化来判定综合性能测试的正确性；根据智能变电站电压从高到低的次序，完成全部综合测试过程并进行显示操作；

S2-3，智能终端进行综合测试数据判别过程中发送带有检修信号的GOOSE报文和SV报文通过电子式互感器发送到硬件信息处理单元；

所述多类型信息采集单元中高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块中各数据端口进行数据获取异常电压、异常短路和异常电流，以及多类型信息采集单元进行数据屏蔽，获取智能变电站配置描述的GOOSE报文和SV报文，并提取SCD文件中针对IED设备的配置描述；如果GOOSE报文和SV报文配置数据与预存的硬件信息处理单元中数据一致，则提取所述配置数据中的采样值传输SV报文和面向通用对象的智能变电站GOOSE报文，并根据GOOSE配置和SV配置生成GOOSE报文和SV报文；接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；分别发送SV报文、GOOSE报文和保护逻辑校验报文至合并单元；接收准备检测的智能终端返回的异常报文，若所述异常报文与预存的异常参考报文一致，则判定所述综合性能测试工作正常；将所述GOOSE报文和SV报文通过综合性能分析单元进行过程验证；

在获取待检多类型信息采集单元的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD文件后，获取智能变电站的二次回路的实际综合性能分析单元中进行综合性能测试划分和负载响应时间；如果所述综合性能测试数据与预设性能测试数据不一致，则停止智能变电站二次回路测试，并将数据通过开关量采集模块进行信号显示；

S2-4，智能终端进行跳闸动作并将异常状态通过跳闸反馈GOOSE报文反馈给电子式互感器：电子式互感器根据动作指令和跳闸反馈GOOSE报文和SV报文确认动作行为的正确性，形成闭环测试；建立二次回路测试工作；分别测量提取对类型数据采集单元、高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块的相应信息数据；对于智能变电站的电磁扰动、异常短路、异常电压、异常电路以及异常跳闸形成GOOSE报文和SV报文，根据智能变电站二次回路的实际工作场景及空间拓扑，建立二次回路工作推进模型；通过电子式互感器对所测的瞬态电压、电路进行数据测试；对多类型信息采集单元和硬件信息处理单元及合并单元测量获得其阻抗频响特性；对阻抗分析进行测量二次回路短路和开路两种情况下智能变电站的输入阻抗，进而屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；防止智能变电站周围电磁场对综合测量的电子式互感器进行电磁干扰。