CN110927503B - 一种智能站二次设备检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能站二次设备检测方法、装置及系统。所述方法包括接收云平台下发的测试项目信息；对所述测试项目信息按采样种类进行分类，并按照分类结果将测试项目信息发送给各对应的输入输出模块；根据测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出；据所述正弦波输出或开关量输出获取所述待测二次设备的采样数据信息。本发明提出了继电保护装置和测控装置等的检测技术方案，对二次设备进行现场还原检测，能够准确评估二次设备的质量，保证电力系统的安全稳定运行。

Description

一种智能站二次设备检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电力系统设备检测技术领域，尤其涉及一种智能站二次设备检测方法、装置及系统。

背景技术

智能变电站，简称智能站，是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

电力二次设备是对电力系统内一次设备进行监察，测量，控制，保护，调节的辅助设备，即不直接和电能产生联系的设备，例如保护装置和测控装置。

现有的第三代智能变电站围绕系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保等方向取得了一定成效，特别是在数字化、光纤化方面取得了成效，大量代替了电缆，但是在运行中也暴露了一些问题。目前的变电设备和运检方式与智能化相距甚远，日常工作仍沿袭20年前传统，新技术的优势未能得到充分利用和有效发挥。本着“电网更安全”、“供电更可靠”、“运检更高效”、“全寿命成本更低”的基本原则，需要对第三代智能变电站测试应用技术及相应自动测试技术提出新的测试方案及测试方法，实现智能变电站智能化运检。

发明内容

本发明提供了一种智能站二次设备检测方法、装置及系统，结合第三代智能站二次设备的技术特点开展检测分析，提出继电保护装置和测控装置等的检测技术方案，对二次设备进行现场还原检测，实现保护装置动作逻辑检测，测控装置遥信、遥测、遥控、遥调、SOE等自动化检测，准确评估二次设备的质量，保证电力系统的安全稳定运行。

本发明第一方面提供了一种智能站二次设备检测方法，包括：接收云平台下发的测试项目信息；对所述测试项目信息按采样种类进行分类，并按照分类结果将测试项目信息发送给对应的输入输出模块；控制输入输出模块根据接收的测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出；控制输入输出模块根据所述正弦波输出或开关量输出获取待测二次设备的采样数据信息。

进一步的，接收云平台下发的测试项目信息时，还包括接收外部的对时信号，将对时信号下发给输入输出模块。

进一步的，获取所述待测二次设备的采样数据信息包括：通过各输入输出模块采集所述待测二次设备的采样数据信息，并将采样数据信息进行解析；将解析后的数据发送给所述云平台。

进一步的，所述输入输出模块包括电流模块、电压模块、开关量模块、数字模块，所述方法还包括：通过继电器将所述待测二次设备与电流模块、电压模块、开关量模块进行连接；通过光电交换机将所述待测二次设备与数字模块进行连接。

本发明第二方面提供了一种智能站二次设备检测装置，包括：

主板模块，用于接收云平台下发的测试项目信息，并对所述测试项目信息按采样种类进行分类，按照分类结果将测试项目信息发送给各对应的输入输出模块；

输入输出模块，用于根据接收的测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出，根据所述正弦波输出或开关量输出获取待测二次设备的各采样数据信息。

进一步的，还包括接口切换模块，用于将各输入输出模块通过接口切换连接至待测二次设备。

进一步的，所述接口切换模块包括：继电器，用于将所述待测二次设备与所述输入输出模块中的电流模块、电压模块、开关量模块之间的切换连接；光电交换机，用于通将所述待测二次设备与所述输入输出模块中的数字模块之间的切换连接。

进一步的，所述主板模块还包括对时模块，用于接收外部的对时信号，将对时信号下发给输入输出模块。

进一步的，所述输入输出模块包括：数据采集单元，用于采集待测二次设备的采样数据信息；解析单元，用于解析所采集的数据信息；发送单元，用于解析后的数据发送给主板模块，并由所述主板模块发送给所述云平台。

本发明第三方面提供了一种智能站二次设备检测系统，包括云平台、终端及所述智能站二次设备检测装置，所述云平台通过IP协议与所述的智能站二次设备检测装置连接，所述云平台用于接收所述终端下发的测试项目信息，将所述测试项目信息发送给所述智能站二次设备检测装置，并实时接收所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据。

进一步的，所述云平台还连接有监控分析模块，用于对所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据进行监视及分析。.

本发明对电力二次设备进行现场还原检测，实现了保护装置动作逻辑检测，测控装置遥信、遥测、遥控、遥调、SOE等自动化检测，准确评估了电力二次设备的质量，保证电力系统的安全稳定运行，通过该测试系统，实现了技术专家远程技术指导，现场只需要进行设备连接，即可进行远程操作试验，可一定程度降低现场测试技术门槛。

附图说明

图1是本发明智能站二次设备检测方法的一优选实施例的流程图；

图2是本发明智能站二次设备检测装置的一优选实施例的框架图；

图3是本发明智能站二次设备检测系统的一优选实施例的框架图；

图4是图3所示实施例的检测系统的检测流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种智能站二次设备检测方法、装置及系统，结合第三代智能站二次设备的技术特点开展检测分析，提出继电保护装置和测控装置等的检测技术方案，对二次设备进行现场还原检测，实现保护装置动作逻辑检测，测控装置遥信、遥测、遥控、遥调、SOE等自动化检测，准确评估二次设备的质量，保证电力系统的安全稳定运行。

本发明第一方面提供了一种智能站二次设备检测方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤S1、接收云平台下发的测试项目信息；

步骤S2、对所述测试项目信息按采样种类进行分类，并按照分类结果将测试项目信息发送给对应的输入输出模块；

步骤S3、控制输入输出模块按照分类结果将测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出；

步骤S4、控制输入输出模块根据所述正弦波输出或开关量输出获取所述待测二次设备的采样数据信息。

步骤S1中，测试项目信息包括指令及数据信息，通过4G通信接收云平台下发的指令及数据信息，通过ARM将接收到的指令下达给主板FPGA，并将接收到的数据信息经过ARM逻辑计算后下发给主板FPGA，由主板FPGA进行数据处理分配及光口数据配置等命令操作，并通过主板FPGA下发给各个模块的FPGA。各模块FPGA接收主板FPGA提供的数据信息及时钟信息，将数据信息转变为采样率2000点(最高8000点)正弦波输出或开关量输出。

需要说明的是，指令及数据信息主要指测试项目序列信息、测试项目输出状态逻辑、测试项目输出参数信息以及测试项目接收反馈逻辑判断信息，根据这些信息，主板FPGA可以确定各个输入输出模块应该如何输出。主板FPGA随后将区分开的各输入输出模块需求发送给各输入输出模块。

如图2所示，步骤S2中，输入输出模块主要包括电流模块、电压模块、数字模块、开关量模块，因此，主板FPGA下发指令操作包括：

9-2发送及光口、组数配置、9-2接收及光口、组数配置、Goose发送及光口、组数配置、Goose接收及光口、组数配置、环网协议发送及光口配置、9-2和Goose同时方式、对开关量的操作、对模拟量的操作、模拟量与数字量同时方式(数字量包含：9-2、Goose、环网协议)、多台硬件平台同步触发功能、测试结果数据上传指令以及接口转换模块继电器组切换命令。

开关量模块和数字模块FGPA将接收到的9-2、Goose、环网协议、开关量输入信息标注时间戳，解析并提取，将信息上送至主板FPGA，由主板FGPA提供给ARM进行逻辑处理，并形成闭环测试，记录保护装置动作时间等，将实时数据或测量结果反馈到4G通讯模块或以太网通讯模块，并反馈给云平台。

在一些可选实施方式中，接收云平台下发的测试项目信息时，还包括接收外部的对时信号，用于使不同智能站二次设备检测装置时钟同步。主板模块具备对时模块，接收外部对时信号，并将对时信号通过FPGA下发给输入输出模块的FPGA或给对外设备时钟信号，保证各模块引用同一个时钟源。该实施例中，可以通过GPS、IRIG-B、IEEE1588等对时方案实现多种同步方式，时钟同步精度可达百ns级。

在一些可选实施方式中，获取所述待测二次设备的采样数据信息包括：通过各输入输出模块依次采集所述待测二次设备的采样数据信息，并将采样数据信息进行解析，得到采样数据信息；以及将解析后的采样数据信息发送给所述云平台。

在一些可选实施方式中，所述方法还包括步骤：将各输入输出模块通过接口切换连接至待测二次设备，具体是指：通过继电器将所述待测二次设备与电流模块、电压模块、开关量模块进行连接；以及通过光电交换机将所述待测二次设备与数字模块进行连接。

本发明第二方面提供了一种与上述方法对应的智能站二次设备检测装置，如图2所示，所述检测装置包括：

主板模块，用于接收云平台下发的测试项目信息，并对所述测试项目信息按采样种类进行分类，按照分类结果将测试项目信息发送给对应的输入输出模块；

输入输出模块，用于根据接收的测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出，根据所述正弦波输出或开关量输出获取所述待测二次设备的各采样数据信息。

可选的，还包括接口切换模块，用于将各输入输出模块通过接口切换连接至待测二次设备。

本发明第二方面提供的智能站二次设备检测装置也称为测试平台，是连接云平台与待测二次设备的装置。

本实施例中，所述检测装置还包括4G通讯模块，通过4G通讯模块与云平台进行数据交互，4G通讯模块可以作为主板模块的一个子模块，也可以单独设置，前者中，主板模块包括ARM与主板FPGA，4G通讯模块是测试平台内置的一个ARM系统的一分部，是测试平台内置系统与外接信息交互的端口模块，每个测试平台的ARM系统都有一个唯一的IP地址，测试平台通过4G通讯模块与云平台的互联网通讯模块连接，并将自身IP地址告知云平台，实现准确信息下达与上传，测试结果上传中，测试结果中会存有本测试平台的IP信息，以便云平台区分多台测试平台上传的测试结果。

ARM+FPGA是测试平台的核心部分，ARM负责逻辑计算与逻辑控制，FPGA负责时序控制与命令下发，同时FPGA将接收到开关量等反馈信息返回给ARM参与逻辑控制，同时ARM将测试结果数据实时上传给云平台。本测试平台采用高精度核心处理单元，实现数字报文发送，并行完成数据的收发处理，实现多通道间零延时处理，保证数据的可靠收发，从而保证二次设备的可靠检测。

所述输入输出模块包括电流模块、电压模块、开关量模块和数字模块，输入输出模块接收FPGA提供的时钟信息以及FPGA提供的命令信息，按照时间要求准确的将数据输出。电流模块、电压模块主要功能包括：

1，FPGA及控制总线接口

2，6路高精度18bit DA输出

3，6路交直流电流或交直流电压放大器；

4，内部信号采集，包括上电自检、温度、电源、放大器状态、报警信号

5，放大器电源可调整，内置FLASH，储存插件编号、型号及修正系数。

数字模块的主要功能包括：

1，FPGA及控制总线接口。

2，IEC61850-9-1/2(GOOSE)接口：LC接口，8对。

3，IEC60044-7/8接口：ST接口，6发送,。

开关量模块的主要功能包括：

1，开关量单元与主板模块连接，通过控制总结接口。

2，开入量8对，自动识别空接点和电位接点。

3，开出量4对，快速开出，响应时间小于100us。

接口转换模块是测试平台的对外端口，包含了保护装置接口、测控装置接口、子模块接口，三种不同的接口通过内部继电器切换实现，测试平台一次只能测试一种设备，接口转换模块接收FPGA提供的继电器切换命令实现对外接口的继电器切换功能。

在一些可选实施方式中，所述主板模块还包括对时信号接收单元，用于接收外部的对时信号，以使不同智能站二次设备检测装置时钟同步。

在一些可选实施方式中，所述输入输出模块包括：数据采集单元，用于采集所述待测二次设备的采样数据信息；解析单元，用解析所采集的数据信息；以及发送单元，用于解析后的数据发送给主板模块，并由所述主板模块发送给所述云平台。

在一些可选实施方式中，所述接口切换模块是由多组继电器和光电转换交换机组成，光口全部连接到光电接换机上，被测设备光口也连接到光电交换机上，实现测试平台与被测设备光口通信连接。电压、电流、开关量连接到接口切换装置的继电器切换中，每组切换对应一种被测设备，由FPGA提供切换命，根据FGPA提供的命令，电压、电流、开关量切换到对应的测试设备。

本发明智能站二次设备检测装置的输入输出模块包括电流模块、电压模块、开关量模块、数字模块，这些输入输出模块一端与主板模块连接，另一端通过接口转换模块连接至待测二次设备上，可对保护装置、测控装置、子模块进行连接测试。继续参考图2，各模块之间具备以下特性：

1)电流模块具备至少6路20A的0.05％高精度模拟量电流输出，电压模块具备至少6路120V0.05％高精度模拟量电压输出。可以理解的是，该实施方式中，还可以具有相应的多路高精度放大器，输出模拟量电压电流量。

2)数字模块具备6对百兆光纤接口，可收发61850-9-2报文、Goose报文信息；具备2对千兆光纤接口，可收发环网协议报文。可以理解的是，该实施方式中，测试平台可实现环网协议模拟输出，实现模拟量与数字量同步输出功能

3)数字模块具备8路开关量输入接口、8对开关量输出接口，用于测试保护装置动作时间与测控装置遥信节点。

4)同时也具备光IRIG-B、GPS、IEEE1588对时接口。

本发明第三方面提供了一种智能站二次设备检测系统，如图3所示，包括云平台、移动终端及如上所述的智能站二次设备检测装置，所述云平台通过IP协议与所述的智能站二次设备检测装置连接，所述云平台用于接收所述移动终端下发的测试项目信息，将所述测试项目信息发送给所述智能站二次设备检测装置，并实时接收所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据。

在一些可选实施方式中，所述云平台还连接有监控分析模块，用于对所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据进行监视及分析。

在一些可选实施方式中，本发明的二次设备检测系统中的检测平台(智能站二次设备检测装置)还设置有移动小车架构，移动小车架构带有滑轮，能够带动检测平台移动至待检测二次设备处，并连接各二次设备，测试平台自带服务器系统，具备运行逻辑计算程序的功能，所有功能逻辑计算，控制逻辑都在测试平台中，移动终端是软件APP载体，是测试命令下发设备。

移动终端通过4G与云平台连接，通过云平台中互联网通讯服务器与测试平台交互并给测试平台下达控制命令；测试平台测试中通过互联网通讯服务器数据交互，反馈测试数据及测试结果，并由互联网通讯服务器反馈给云主机，云主机将测试结果反馈给移动终端，或反馈给其他数据访问申请者。

本系统具备多台装置同步运行测试功能，系统可是1台设备，也可是多台设备，多台设备同步输出时，需要外接对时同步。如图3所示，测试平台通过外接对时方式，实现同步时钟传输，可实现多台装置同步并联输出。

本实施例中，测试系统可通过4G、互联网、wifi方式进行远程控制。4G方式通过云平台方式实现远距离控制，wifi方式适用于本地短距离内的无线控制。

本实施例中，该检测系统由移动终端进行远程控制操作，移动终端通过4G网络或无线网络与云平台通讯，移动终端负责测试项目编辑及测试项目下发，并实时接收云端返回的测试结果。参考图4，云主机与互联网通讯服务器一起构成了云平台，云主机存储数据，与移动终端和监控分析系统通讯，实现数据访问与交互，互联网通讯服务器是4G通讯程序，通过测试平台IP寻找与互联网通讯服务器连接的测试设备，并将移动终端下发的测试项目下发给测试平台，同时互联网通讯服务器也实时接收测试平台返回的测试结果数据，并上传给云主机。

本发明对电力二次设备进行现场还原检测，实现了保护装置动作逻辑检测，测控装置遥信、遥测、遥控、遥调、SOE等自动化检测，准确评估了电力二次设备的质量，保证电力系统的安全稳定运行。通过该测试系统，实现了技术专家远程技术指导，现场只需要进行设备连接，即可进行远程操作试验，可一定程度降低现场测试技术门槛。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能站二次设备检测方法，其特征在于，包括：

接收云平台下发的测试项目信息；

对所述测试项目信息按采样种类进行分类，并按照分类结果将测试项目信息发送给对应的输入输出模块；

控制输入输出模块根据测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出；

控制输入输出模块根据所述正弦波输出或开关量输出获取待测二次设备的采样数据信息；

所述测试项目信息包括指令及数据信息，主板模块通过4G通信接收云平台下发的指令及数据信息，通过主板模块的ARM将接收到的指令下达给主板模块的FPGA，并将接收到的数据信息经过ARM逻辑计算后下发给主板模块的FPGA，由主板模块的FPGA进行数据处理分配及光口数据配置操作，并通过主板模块的FPGA下发给各个输入输出模块的FPGA，各输入输出模块的FPGA接收主板模块的FPGA提供的数据信息及时钟信息，将数据信息转变为设定采样率的正弦波输出或开关量输出；

所述指令及数据信息包括测试项目序列信息、测试项目输出状态逻辑、测试项目输出参数信息以及测试项目接收反馈逻辑判断信息，主板FPGA根据所述指令及数据信息确定各个输入输出模块如何输出，主板FPGA随后将区分开的各输入输出模块需求发送给各输入输出模块；

所述输入输出模块包括电流模块、电压模块、开关量模块、数字模块，所述方法还包括：通过继电器将所述待测二次设备与电流模块、电压模块、开关量模块进行连接；通过光电交换机将所述待测二次设备与数字模块进行连接。

2.根据权利要求1所述的智能站二次设备检测方法，其特征在于，接收云平台下发的测试项目信息时，还包括接收外部的对时信号，将对时信号下发给输入输出模块。

3.根据权利要求1所述的智能站二次设备检测方法，其特征在于，获取所述待测二次设备的采样数据信息，包括：通过各输入输出模块采集所述待测二次设备的采样数据信息，并将采样数据信息进行解析；将解析后的数据发送给所述云平台。

4.一种智能站二次设备检测装置，其特征在于，包括：

主板模块，用于接收云平台下发的测试项目信息，并对所述测试项目信息按采样种类进行分类，按照分类结果将测试项目信息发送给对应的输入输出模块；

输入输出模块，用于根据接收的测试项目信息生成设定采样率的正弦波输出或开关量输出，根据所述正弦波输出或开关量输出获取待测二次设备的各采样数据信息；

所述测试项目信息包括指令及数据信息，主板模块通过4G通信接收云平台下发的指令及数据信息，通过主板模块的ARM将接收到的指令下达给主板模块的FPGA，并将接收到的数据信息经过ARM逻辑计算后下发给主板模块的FPGA，由主板模块的FPGA进行数据处理分配及光口数据配置操作，并通过主板模块的FPGA下发给各个输入输出模块的FPGA，各输入输出模块的FPGA接收主板模块的FPGA提供的数据信息及时钟信息，将数据信息转变为设定采样率的正弦波输出或开关量输出；

所述指令及数据信息包括测试项目序列信息、测试项目输出状态逻辑、测试项目输出参数信息以及测试项目接收反馈逻辑判断信息，主板FPGA根据所述指令及数据信息确定各个输入输出模块如何输出，主板FPGA随后将区分开的各输入输出模块需求发送给各输入输出模块；

还包括接口切换模块，用于将各输入输出模块通过接口切换连接至待测二次设备，所述接口切换模块包括：继电器，用于将所述待测二次设备与所述输入输出模块中的电流模块、电压模块、开关量模块之间的切换连接；光电交换机，用于通将所述待测二次设备与所述输入输出模块中的数字模块之间的切换连接。

5.根据权利要求4所述的智能站二次设备检测装置，其特征在于，所述主板模块还包括对时模块，用于接收外部的对时信号，将对时信号下发给输入输出模块。

6.根据权利要求4所述的智能站二次设备检测装置，其特征在于，所述输入输出模块包括：

数据采集单元，用于采集待测二次设备的采样数据信息；

解析单元，用于解析所采集的数据信息；

发送单元，用于解析后的数据发送给主板模块，并由所述主板模块发送给所述云平台。

7.一种智能站二次设备检测系统，其特征在于，包括云平台、终端及如权利要求4-6中任一项所述的智能站二次设备检测装置，所述云平台通过IP协议与所述的智能站二次设备检测装置连接，所述云平台用于接收所述终端下发的测试项目信息，将所述测试项目信息发送给所述智能站二次设备检测装置，并实时接收所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据。

8.如权利要求7所述的智能站二次设备检测系统，其特征在于，所述云平台还连接有监控分析模块，用于对所述智能站二次设备检测装置返回的测试结果数据进行监视及分析。

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