CN207650333U - 一种新型电力故障录波监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型电力故障录波监测系统，包括监测终端、前置管理机和远程监测主站；监测终端包括光纤数据采集模块、状态量采集模块和数据处理模块，光纤数据采集模块用于采集SV、GOOSE和FT3报文数据，通过PCI‑E背板总线传输至数据处理模块；光纤数据采集模块包括用于采集SV、GOOSE报文数据的SV/GOOSE数据采集模块和用于采集FT3报文数据的FT3数据采集模块；状态量采集模块用于采集模拟量和开关量的原始录波数据，传输至数据处理模块；数据处理模块通过PCI‑E背板总线与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，接收和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，完成故障录波，将录波数据传输至前置管理机；远程监测主站包括网络交换机、WEB终端和数据库服务器。

Description

一种新型电力故障录波监测系统

技术领域

本实用新型属于故障录波领域，具体涉及一种新型电力故障录波监测系统。

背景技术

目前电力系统正朝着网络规模的不断扩大和区域互联的趋势发展，电力系统会越来越复杂。在紧密相连的互联电力系统中，一个局部故障能迅速向全系统传播，会导致大面积停电。同时，在电力市场环境下，电力运营既要保持公平竞争、实现经济效益的最大化，又要保证系统的安全运行，这就给电力系统安全稳定运行提出了新的挑战。在这种情况下，迫切要求新型的电力故障录波监测系统，在进一步提高系统可靠性的基础上，满足互联系统在发生大范围、长过程严重故障后事故分析的需要，实现稳态、动态、暂态全过程不间断记录全部电气量的功能，同时满足事故发生后稳定分析的需要，实现广域意义上的同步测量功能。

目前的故障录波装置受存储容量、采样速率和通信速度的限制，只能实现故障情况下的数据记录功能，所记录的数据都是独立的、在时域上没有相互联系的暂态数据，适合于局部的、单独故障的事故分析，对于互联系统下的大范围、长过程的故障分析无能为力，不同变电站的录波数据没有可比性和同步性，无法为故障后的稳定分析提供可靠的数据来源。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型电力故障录波监测系统，通过监控终端采集和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并进行故障录波，将录波数据传输至前置管理机，前置管理机通过以太网将录波数据传输至远程监测主站，工作人员能够通过远程监测主站查看录波数据，能够随时了解变电站的运行情况，实现了对数据的存储以及电力系统实时监测。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型电力故障录波监测系统，包括监测终端、前置管理机和远程监测主站；所述监测终端包括壳体、设置在壳体内的光纤数据采集模块、状态量采集模块和数据处理模块，所述光纤数据采集模块，用于采集SV、GOOSE和FT3报文数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块；所述光纤数据采集模块包括用于采集SV、GOOSE报文数据的SV/GOOSE数据采集模块和用于采集FT3报文数据的FT3数据采集模块；所述状态量采集模块，用于采集模拟量和开关量的原始录波数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块；所述数据处理模块通过PCI-E背板总线与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，接收和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，完成故障录波，通过无线网络将数据传输至前置管理机；所述远程监测主站包括网络交换机、WEB终端和数据库服务器，所述前置管理机通过以太网与网络交换机连接，所述网络交换机通过以太网分别与WEB终端、数据库服务器连接。

进一步的，所述数据处理模块包括第一FPGA控制器、ARM处理器、通讯单元电路、DDR3SDRAM存储器、SATA硬盘和电源电路，所述第一FPGA控制器和ARM处理器通过SPI总线接口串联连接，所述第一FPGA控制器通过PCI-E背板总线分别与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，用于接收SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并将数据存储在DDR3SDRAM存储器中，所述ARM处理器从DDR3SDRAM存储器中读取数据进行故障录波，通过第一FPGA控制器将录波数据存储在SATA硬盘中，同时通讯单元电路将录波数据传输至前置管理机。

进一步的，所述壳体的前面板上设置有第一状态指示灯、启动按键和复位按键；所述第一状态指示灯、启动按键和复位按键分别与数据处理模块连接；所述第一状态指示灯包括运行指示灯、录波启动指示灯、内存记录指示灯、装置异常指示灯和告警指示灯。

进一步的，所述壳体的后面板上设置有第二状态指示灯、电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口、网络接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源电路连接，所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，所述网络接口与SV/GOOSE数据采集模块连接，所述FT3信号输入接口与FT3数据采集模块连接。

进一步的，所述第二状态指示灯包括包括电源指示灯、板卡运行指示灯、数据接入状态指示灯、FT3接入信号指示灯和网络接口指示灯。

进一步的，所述状态量采集模块包括第二FPGA控制器、A/D转换电路和光电隔离电路，所述A/D转换电路与16路的模拟量输入接口连接，采集16路模拟量信号并转换为数字信号传输至第二FPGA控制器；所述光电隔离电路与32路的开关量输出接口连接，采集32路开关量信号传输至第二FPGA控制器，所述第二FPGA控制器通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块。

进一步的，所述SV/GOOSE数据采集模块包括第三FPGA控制器、SV接收模块、GOOSE接收模块和网口模块，所述网口电路与网络接口连接，所述SV接收模块和GOOSE接收模块分别与网口电路连接，用于接收SV和GOOSE报文数据，并发送至第三FPGA控制器，所述第三FPGA控制器通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块。

进一步的，所述FT3数据采集模块包括依次连接的光电转换电路、第四FPGA控制器和FT3解码模块，所述光电转换电路与FT3信号输入接口连接，接收FT3报文数据经第四FPGA控制器传输至FT3解码模块，通过FT3解码模块解码后再传输至第四FPGA控制器，第四FPGA控制器通过PCI-E背板总线将解码后的FT3数据传输至数据处理模块。

进一步的，所述数据处理模块还包括与第一FPGA控制器相连接的同步时钟电路，所述同步时钟电路设有B码对时电路。

进一步的，所述远程监测主站还包括通信服务器，所述通信服务器通过以太网与网络交换机连接，所述通信服务器还与电话网络连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过监控终端采集和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并进行故障录波，将录波数据传输至前置管理机，前置管理机通过以太网将录波数据传输至远程监测主站，工作人员能够通过远程监测主站查看录波数据，能够随时了解变电站的运行情况，实现了对数据的存储以及电力系统实时监测；

(2)本实用新型通过网络交换机建立前置管理机与远程监测主站之间的通信连接，实现了数字网络传输电力故障录波数据，提高了传输效率；

(3)本实用新型监控终端采用多核多线程处理器，结构紧凑、易于扩展、充分保证装置具有强大的数据吞吐及处理能力；实现了高性能、高可靠性、低功耗、免风扇的整机一体化工业级设计，同时实现报文记录与故障录波功能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型实施例公开的新型电力故障录波监测系统结构框图；

其中，1、监测终端，2、前置管理机，3、远程监测主站，31、网络交换机，32、WEB终端，33、数据库服务器，34、通信服务器，35、电话网络，4、数据处理模块，41、第一FPGA控制器，42、ARM处理器，43、通讯单元电路，44、DDR3SDRAM存储器，45、SATA硬盘，5、状态量采集模块，51、第二FPGA控制器，52、A/D转换电路，53、光电隔离电路，6、SV/GOOSE数据采集模块，61、第三FPGA控制器，62、SV接收模块，63、GOOSE接收模块，64、网口模块，7、FT3数据采集模块，71、光电转换电路，72、第四FPGA控制器，73、FT3解码模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种新型电力故障录波监测系统，该电力故障录波监测系统包括监测终端1、前置管理机2和远程监测主站3。

所述监测终端1包括壳体、设置在壳体内的光纤数据采集模块、状态量采集模块5和数据处理模块4，所述光纤数据采集模块，用于采集SV、GOOSE和FT3报文数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块；所述光纤数据采集模块包括用于采集SV、GOOSE报文数据的SV/GOOSE数据采集模块6和用于采集FT3报文数据的FT3数据采集模块7；所述状态量采集模块5，用于采集模拟量和开关量的原始录波数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块4；所述数据处理模块4通过PCI-E背板总线与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，接收和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，完成故障录波，通过无线网络将数据传输至前置管理机2。

在本实施例中，所述数据处理模块4包括第一FPGA控制器41、ARM处理器42、通讯单元电路43、DDR3SDRAM存储器44、SATA硬盘45和电源电路，所述第一FPGA控制器41和ARM处理器42通过SPI总线接口串联连接，所述DDR3SDRAM存储器44分别与第一FPGA控制器41、ARM处理器42连接，所述通讯单元电路43与ARM处理器42连接，所述SATA硬盘45与第一FPGA控制器41连接，所述电源电路用于为整个监测终端提供电源。所述第一FPGA控制器41通过PCI-E背板总线分别与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，用于接收SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并将数据存储在DDR3SDRAM存储器44中，所述ARM处理器42从DDR3SDRAM存储器44中读取数据进行故障录波，通过第一FPGA控制器41将录波数据存储在SATA硬盘45中，同时通过通讯单元43将具备数据传输至前置管理机2；所述通讯单元电路43包括USB接口电路和以太网接口电路。

在本实施例中，所述监测终端1的壳体的前面板上设置有第一状态指示灯、启动按键和复位按键；所述第一状态指示灯、启动按键和复位按键分别与数据处理模块连接；所述第一状态指示灯包括运行指示灯、录波启动指示灯、内存记录指示灯、装置异常指示灯和告警指示灯。

所述监测终端1的壳体的后面板上设置有第二状态指示灯、电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口、网络接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源电路连接，用于为整个监测终端提供电源；所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，用于接收模拟量和开关量信号；所述网络接口与SV/GOOSE数据采集模块连接，用于接收SV/GOOSE报文数据；所述FT3信号输入接口与FT3数据采集模块连接，用于接收FT3报文数据；所述第二状态指示灯与数据处理模块连接，包括电源指示灯、板卡运行指示灯、数据接入状态指示灯、FT3接入信号指示灯和网络接口指示灯。

在本实施例中，所述状态量采集模块5包括第二FPGA控制器51、A/D转换电路52和光电隔离电路53，所述A/D转换电路52和光电隔离电路53分别与第二FPGA控制器51连接，所述第二FPGA控制器51通过PCI-E背板总线与数据处理模块的第一FPGA控制器41连接。所述A/D转换电路52与16路的模拟量输入接口连接，采集16路模拟量信号并转换为数字信号传输至第二FPGA控制器51；所述光电隔离电路53与32路的开关量输出接口连接，采集32路开关量信号传输至第二FPGA控制器51，所述第二FPGA控制器51通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块的第一FPGA控制器41。

所述SV/GOOSE数据采集模块6包括第三FPGA控制器61、SV接收模块62、GOOSE接收模块63和网口模块64，所述网口模块与网络接口连接；所述SV接收模块62与网口模块64连接，用于收发SV报文数据及对SV报文数据解码，所述SV接收模块采用处理器；所述GOOSE接收模块63与网口模块64连接，用于接收GOOSE报文数据，所述GOOSE接收模块63采用处理器；所述第三FPGA控制器61分别与SV接收模块62、GOOSE接收模块63连接，用于接收接收SV和GOOSE报文数据；所述第三FPGA控制器61通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块的第一FPGA控制器61。

所述FT3数据采集模块7包括依次连接的光电转换电路71、第四FPGA控制器72和FT3解码模块73，所述光电转换电路71和FT3解码模块73分别与第四FPGA控制器72连接；所述光电转换电路71与FT3信号输入接口连接，接收FT3报文数据经第四FPGA控制器72传输至FT3解码模块73，通过FT3解码模块73解码后再传输至第四FPGA控制器72，第四FPGA控制器72通过PCI-E背板总线将解码后的FT3数据传输至数据处理模块的第一FPGA控制器61。

本发明实施例提出的数据处理模块4还包括与第一FPGA控制器相连接的同步时钟电路，所述同步时钟电路设有B码对时电路。

所述远程监测主站3包括网络交换机31、WEB终端32、数据库服务器33和通信服务器34，所述前置管理机2通过以太网与网络交换机31连接，所述网络交换机31通过以太网分别与WEB终端32、数据库服务器33和通信服务器34，所述通信服务器34还与电话网络35连接。所述数据库服务器33采用SCADA数据库服务器。

如图1所示，本实用新型提出的新型电力故障录波监测系统使用时，首先通过SV/GOOSE数据采集模块6接收和转换SV、GOOSE报文数据，并输出SV、GOOSE报文数据至数据处理模块；FT3数据采集模块7接收和转换FT3报文数据，并输出FT3报文数据至数据处理模块；通过状态量采集模块完成对模拟量和开关量的原始录波数据的采集，并将采集的数据输出到数据处理模块；通过数据处理模块的所述第一FPGA控制器41通过PCI-E背板总线接收光纤数据采集模块、状态量采集模块发送的SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并将数据存储在DDR3SDRAM存储器44中，所述ARM处理器42从DDR3SDRAM存储器44中读取数据进行故障录波，通过第一FPGA控制器41将录波数据存储在SATA硬盘45中，同时通过通讯单元43将录波数据传输至前置管理机2，前置管理机2通过以太网和网络交换机将录波数据传输至WEB终端32、数据库服务器33和通信服务器34，工作人员能够通过访问WEB终端查看录波数据，通信服务器34将录波数据通过电话网络发送给工作人员，使工作人员能够随时了解变电站的运行情况。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种新型电力故障录波监测系统，其特征是，包括监测终端、前置管理机和远程监测主站；所述监测终端包括壳体、设置在壳体内的光纤数据采集模块、状态量采集模块和数据处理模块，所述光纤数据采集模块，用于采集SV、GOOSE和FT3报文数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块；所述光纤数据采集模块包括用于采集SV、GOOSE报文数据的SV/GOOSE数据采集模块和用于采集FT3报文数据的FT3数据采集模块；所述状态量采集模块，用于采集模拟量和开关量的原始录波数据，通过PCI-E背板总线传输至数据处理模块；所述数据处理模块通过PCI-E背板总线与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，接收和存储SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，完成故障录波，通过无线网络将数据传输至前置管理机；所述远程监测主站包括网络交换机、WEB终端和数据库服务器，所述前置管理机通过以太网与网络交换机连接，所述网络交换机通过以太网分别与WEB终端、数据库服务器。

2.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述数据处理模块包括第一FPGA控制器、ARM处理器、通讯单元电路、DDR3SDRAM存储器、SATA硬盘和电源电路，所述第一FPGA控制器和ARM处理器通过SPI总线接口串联连接，所述第一FPGA控制器通过PCI-E背板总线分别与光纤数据采集模块、状态量采集模块连接，用于接收SV、GOOSE、FT3报文数据和原始录波数据，并将数据存储在DDR3SDRAM存储器中，所述ARM处理器从DDR3SDRAM存储器中读取数据进行故障录波，通过第一FPGA控制器将录波数据存储在SATA硬盘中，同时通讯单元电路将录波数据传输至前置管理机。

3.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述壳体的前面板上设置有第一状态指示灯、启动按键和复位按键；所述第一状态指示灯、启动按键和复位按键分别与数据处理模块连接；所述第一状态指示灯包括运行指示灯、录波启动指示灯、内存记录指示灯、装置异常指示灯和告警指示灯。

4.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述壳体的后面板上设置有第二状态指示灯、电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口、网络接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源电路连接，所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，所述网络接口与SV/GOOSE数据采集模块连接，所述FT3信号输入接口与FT3数据采集模块连接。

5.根据权利要求4所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述第二状态指示灯包括包括电源指示灯、板卡运行指示灯、数据接入状态指示灯、FT3接入信号指示灯和网络接口指示灯。

6.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述状态量采集模块包括第二FPGA控制器、A/D转换电路和光电隔离电路，所述A/D转换电路与16路的模拟量输入接口连接，采集16路模拟量信号并转换为数字信号传输至第二FPGA控制器；所述光电隔离电路与32路的开关量输出接口连接，采集32路开关量信号传输至第二FPGA控制器，所述第二FPGA控制器通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块。

7.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述SV/GOOSE数据采集模块包括第三FPGA控制器、SV接收模块、GOOSE接收模块和网口模块，所述网口电路与网络接口连接，所述SV接收模块和GOOSE接收模块分别与网口电路连接，用于接收SV和GOOSE报文数据，并发送至第三FPGA控制器，所述第三FPGA控制器通过PCI-E背板总线将数据传输至数据处理模块。

8.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述FT3数据采集模块包括依次连接的光电转换电路、第四FPGA控制器和FT3解码模块，所述光电转换电路与FT3信号输入接口连接，接收FT3报文数据经第四FPGA控制器传输至FT3解码模块，通过FT3解码模块解码后再传输至第四FPGA控制器，第四FPGA控制器通过PCI-E背板总线将解码后的FT3数据传输至数据处理模块。

9.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述数据处理模块还包括与第一FPGA控制器相连接的同步时钟电路，所述同步时钟电路设有B码对时电路。

10.根据权利要求1所述的新型电力故障录波监测系统，其特征是，所述远程监测主站还包括通信服务器，所述通信服务器通过以太网与网络交换机连接，所述通信服务器还与电话网络连接。