CN205721964U - 一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台 - Google Patents
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Abstract
一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，包括ARM&DSP中心模块、FPGA报文转换模块、外部通讯接口。所述ARM&DSP中心模块与FPGA报文转换模块通过数据总线互联，FPGA报文转换模块与外部通讯接口实现互联。本实用新型负责基于SCD文件比对结果对变电站IED保护设备在GOOSE、SV收发等方面进行针对性检修，属于虚回路校验决策系统的最终执行环节，验证平台可实现自动和手动检修功能，保证了调试试验无遗漏无重复，既缩短调试周期，又确保了调试质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统智能变电站继电保护技术领域，具体是涉及一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台。
背景技术
随着电网技术的发展，智能变电站技术在全世界范围内获得了广泛的应用。IEC61850标准是智能变电站通讯规范的基础，它通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，指导变电站自动化的设计、开发、工程、维护各个领域。其中SCD文件描述了站内所有IED实例配置和通讯参数、IED设备之间的通讯配置及信号连线等信息。所以无论是新建站的调试还是已投运站的后期维护升级等，SCD文件与装置配置信息的一致性，都是保证站内信息互通的基本。因此，SCD文件的规范性和正确性是智能变电站安全运行的关键因素，然而在我国目前的智能变电站建设过程中，由于缺乏统一有效的管理控制手段，SCD文件可能被多方依据其需要频繁修改，最终可能导致以下结果：1）频繁更新后的SCD文件正确性难以保证；2）装置实例化频繁更新，导致调试工作无序、重复性开展，工程调试质量难以确保，成为影响变电站调试及建设工期的首要因素。
目前国内外对SCD文件的研究仅限于保护厂家开发的相关配置工具，生成的SCD文件必须使用专门的解析软件打开，且打开后文件多为软件代码，很不易于理解。而现场调试人员所重点关注的检修策略是在SCD对比基础上产生的，而根据新旧SCD文件中虚端子连线的变化，依托检修策略验证平台数据通信接口，驱动验证平台对修改的虚端子回路进行校验，对各种类型保护设备进行方案验证并提供专家性指导更是本领域需要重点突破的技术难点。因此开发可实现SCD文件比对后的功能验证平台对智能变电站工程调试帮助甚大，可避免工程调试中的重复、方法错误、少项漏项等问题。
发明内容
本实用新型的目的是，针对目前智能变电站建设过程中SCD文件调试存在的问题，提供一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，它能够负责基于SCD文件比对结果对变电站IED保护设备在GOOSE、SV收发等方面进行针对性检修，属于虚回路校验决策系统的最终执行环节，验证平台可实现自动和手动检修功能，保证了调试试验无遗漏无重复，既缩短调试周期，又确保了调试质量。
为达到本实用新型的目的，采用的技术方案是：一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，该验证平台包含ARM&DSP中心模块、FPGA报文转换模块、外部通讯接口，所述ARM&DSP中心模块与FPGA报文转换模块通过数据总线互联，FPGA报文转换模块与外部通讯接口实现互联。
所述ARM&DSP中心模块中的ARM处理器负责用作和外部PC机通信，采用200兆赫ARM920T内核处理器，内置如SDRAM、FLASE、1/10/100M以太网MAC、Boot ROM和实时时钟等，支持IEC61850标准的光纤信号输出。
所述ARM&DSP中心模块中的DSP负责接收上位机下达的检测命令，并与FPGA通过高速数据总线进行数据交互，采用浮点型号TMS320VC5416芯片，计算速率最高达160MI/s，支持8M×16bit扩展寻址空间，内置128k×16bit的RAM和16k×16bit的ROM以及3个多通道缓冲串口。
所述FPGA报文转换模块负责数字报文的接收和发送，采用Virtex-6系列45mm工艺产品，GTX和GTH收发器采样速率最高分别达6.6Gb/s和11Gb/s，并提供零延迟缓冲、频率合成、时钟相位偏移、输入抖动过滤和相匹配时钟拆分功能。
所述外部通讯接口包含8路100M光纤ST通讯接口，可同时发送6组SV、15组GOOSE，接收6组GOOSE，收发IEEE1588报文。
所述外部通讯接口包含8路100M光纤ST通讯接口，第1路~第4路光纤通讯接口可用于测量接收光功率。
所述外部通讯接口包含8路独立可配置的硬接点开入开出，开出接点响应速度优于100us，开入接点响应速度优于10us，开入量最大承受输入电压不低于250V（DC）。
所述外部通讯接口包含1路光IRIG-B码/PPS输入接口，2路独立的光IRIG-B码/PPS输出接口，输出精准准确度优于50ns。
所述外部通讯接口包含12路标准源输出是模拟6路电压和6路电流的标准源输出，最高电压120V，最大电流6A。
所述验证平台具备IEC60044-8(FT3)、IEC61850-9-1或 IEC61850-9-2报文输出及探测，GOOSE报文输出及探测和模拟量开入开出等功能。
本实用新型所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台的整体工作原理是：
开启工作电源后，ARM&DSP中心模块与客户PC机、被测试系统建立通讯链路；链路初始化正常后，由ARM&DSP中心模块通过以太网接收来自客户命令并把接收到的命令下达给DSP；DSP产生相应的数字信号，并通过和FPGA之间的地址总线、数据总线、控制信号把数据及命令下发给FPGA报文转换模块；FPGA报文转换模块根据接收到的数据及光口、12路标准源配置情况确定光收发模块及模拟量开入开出操作种类，其中含：采样值发送及光口、组数配置，采样值接收及光口、组数配置，GOOSE发送及光口、组数配置，GOOSE接收及光口、组数配置，FT3发送及光口配置，12路标准源发送配置；外部通讯接口会对接收到的采样值、GOOSE数据重新组装发送至FPGA报文转换模块并送DSP进行解析；ARM&DSP中心模块探测结果并上报，结束对外通信功能。
本实用新型的有益效果在于：本验证平台自带工控机，可内控也可外接PC控制，实现方式灵活；验证平台功能可覆盖智能变电站所有类型保护装置、智能终端和合并单元等，使用范围广泛；检修决策验证平台采用闭环控制实现自动测试，执行高效可靠，即避免了智能变电站工程调试过程中出现重复性工作，又保证了调试工作的全面性开展，提高智能变电站调试效率。
附图说明
图1为本实用新型一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台的整体结构框图；
图2为本实用新型一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台的12路标准源电流输出模块原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所述的一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台进行详细的说明。
本实用新型的整体结构框图如图1所示，检修决策验证平台包含ARM&DSP中心模块、FPGA报文转换模块、外部通讯接口组成，所述ARM&DSP中心模块与FPGA报文转换模块通过数据总线互联，FPGA报文转换模块与外部通讯接口实现互联。
ARM处理器选用EP9315芯片作为核心控制器，拥有先进的200兆赫ARM920T内核处理器，ARM920T的32位微处理器结构带有一个5阶管线，带有的一个1/10/100Mbps的以太网接口，并通过外扩的MAC和光纤转换芯片实现IEC61850标准的光纤信号输出，内置如SDRAM、FLASE、1/10/100M以太网MAC、Boot ROM和实时时钟等，是用于变电站虚回路校验的检修决策平台及控制方法的控制中心。
DSP采用浮点型号TMS320VC5416芯片，是一款16bit定点高性能DSP，计算速率最高达160MI/s，3条16bit数据存储器总线和1条程序存储器总线，1个40bit桶形移位器和2个40bit累加器，1个17×17乘法器和1个40bit专用加法器，最大8M×16bit的扩展寻址空间，内置128k×16bit的RAM和16k×16bit的ROM及3个多通道缓冲串口。
FPGA报文转换模块负责数字报文的接收和发送，采用Virtex-6系列45mm工艺产品，性能优越容量大，具有可编程及面向DSP、存储器和连接功能支持的集成式模块合理组合，功耗比上一代产品降低50%，其内置GTX和GTH收发器采样速率最高分别达6.6Gb/s和11Gb/s，并提供零延迟缓冲、频率合成、时钟相位偏移、输入抖动过滤和相匹配时钟拆分功能，是整个硬件部分的核心部件。
外部通讯接口包含8路100M光纤ST通讯接口，可同时发送6组SV、15组GOOSE，接收6组GOOSE，收发IEEE1588报文，且第1路~第4路光纤通讯接口可用于测量接收光功率；8路独立的 IEC60044-7/8（FT3）规范采样值输出口，满足国网最新标准；8路独立可配置的硬接点开入开出，开出接点响应速度优于100us，开入接点响应速度优于10us，开入量最大承受输入电压不低于250V（DC）；1路光IRIG-B码/PPS输入接口，2路独立的光IRIG-B码/PPS输出接口，输出精准准确度优于50ns；12路标准源输出可模拟6路电压和6路电流的标准源输出，最高电压120V，最大电流6A；2路PC通讯口采用100M自适应RJ45以太网接口。
12路标准源电流输出模块原理图，如图2所示，采用工频变压器不同负载的变换来模拟产生电流。电流输出模块包括单相工频变压器和负载控制模块，当S1和S2都关断时，工频变压器的负载为R1和R2；当S1和S2都导通时，工频变压器的负载R2被短接，其负载仅为R1；这样通过控制负载R2的投退来模拟电流的发生。其中，单相工频变压器的变比为36，连接于单相220 V工频试验电源，其输出电压为6.11 V；负载R1选用RXLG-200W-0.2ΩJ型（0.2Ω、200 W）铝壳电阻器，负载R2选用RXLG-20W-2ΩJ型（2Ω、20W）铝壳电阻器；当S1、S2全关断时，变压器输出电流为2.78 A，当S1、S2全导通时，变压器输出电流为30.56 A。开关S1、S2为IGBT开关器件，选用SEMIKRON公司SK80GM063模块，其在25℃时的关断电压为600V，导通电流为81A，开关导通时间为45ns。D1、D2为IGBT的反并联二极管。C1、C2为并联于IGBT两端的无感电容，实现电路运行时的零电压开关，用于保护电路中的IGBT器件和降低其开关损耗。本转换电路IGBT的控制触发信号采用DSP芯片的中断产生，触发脉冲同时施加于开关器件S1、S2 的门极。
Claims (9)
1.一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述平台包括ARM&DSP中心模块、FPGA报文转换模块以及外部通讯接口；所述ARM&DSP中心模块与FPGA报文转换模块通过数据总线互联；所述FPGA报文转换模块与外部通讯接口实现互联。
2.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述ARM&DSP中心模块中的ARM处理器负责用作和外部PC机通信，采用200兆赫ARM920T内核处理器，内置SDRAM、FLASE、1/10/100M以太网MAC、Boot ROM和实时时钟，支持IEC61850标准的光纤信号输出。
3.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述ARM&DSP中心模块中的DSP负责接收上位机下达的检测命令，并与FPGA通过高速数据总线进行数据交互，采用浮点型号TMS320VC5416芯片，计算速率最高达160MI/s，支持8M×16bit扩展寻址空间，内置128k×16bit的RAM和16k×16bit的ROM以及3个多通道缓冲串口。
4.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述FPGA报文转换模块负责数字报文的接收和发送，采用Virtex-6系列45mm工艺产品，GTX和GTH收发器采样速率最高分别达6.6Gb/s和11Gb/s，并提供零延迟缓冲、频率合成、时钟相位偏移、输入抖动过滤和相匹配时钟拆分功能。
5.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述外部通讯接口包含8路100M光纤ST通讯接口，可同时发送6组SV、15组GOOSE，接收6组GOOSE，收发IEEE1588报文。
6.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述外部通讯接口包含8路100M光纤ST通讯接口，第1路~第4路光纤通讯接口可用于测量接收光功率。
7.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述外部通讯接口包含8路独立可配置的硬接点开入开出，开出接点响应速度优于100us，开入接点响应速度优于10us，开入量最大承受输入直流电压不低于250V。
8.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述外部通讯接口包含1路光IRIG-B码/PPS输入接口，2路独立的光IRIG-B码/PPS输出接口，输出精准准确度优于50ns。
9.根据权利要求1所述一种用于变电站虚回路校验的检修决策验证平台，其特征在于，所述外部通讯接口包含12路标准源输出是模拟6路电压和6路电流的标准源输出，最高电压120V，最大电流6A。
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|---|---|---|---|---|
| CN110297148A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-01 | 江苏凌创电气自动化股份有限公司 | 一种用于pcs储能的测试系统 |
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