CN209460598U - 一种报文及故障录波数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型请求保护一种报文及故障录波数据采集装置，用于电力二次设备的监视，其包括模拟量采集模块、SV/GOOSE采集模块、FT3采集模块和MMS采集模块；模拟量采集模块：主要用于采集8个交流电压、8个交流电流、6路直流电压、2路直流电压/电流复用电路以及16路开关量；SV/GOOSE信号采集模块：提供了4对ST收发口和4个SFP模块，接收过程层发送的SV报文和GOOSE报文，FPGA打包后通过内部高速总线发送到管理单元；FT3信号采集模块：提供了8路ST单收口，接收FT3信号，FPGA打包后通过内部总线送到管理单元；MMS信号采集模块：提供2个RJ45电口接收来自站控层的MMS信号。
Description
技术领域
本实用新型属于智能变电站技术领域，具体属于一种用于智能变电站的报文及故障录波数据采集装置。
背景技术
故障录波装置是智能变电站二次设备监视的重要设备，具备网络报文分析和全景化录波分析功能，为运维人员分析故障原因提供了依据。目前录波装置多为嵌入式微机系统，结构复杂，无法应用到智能变电站的二次系统现场的调试、检测和维护工作，且智能化变电站中数字化传输技术替代了常规的模拟量传输，需要对模拟数据混合信号进行采集与故障录波技术的研究。
因此本文提出了一种报文及故障录波数据采集装置，支持基于IEC61850、IEC60044-8的新一代智能变电站，实现模拟数据采集、灵活的数据存储和计算以及故障录波功能。
实用新型内容
本实用新型旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现模拟数据采集、灵活的数据存储和计算以及故障录波功能的。本实用新型的技术方案如下：
一种报文及故障录波数据采集装置，用于电力二次设备的监视，包括模拟量采集模块、SV/GOOSE采集模块、FT3采集模块和MMS采集模块；
模拟量采集模块：主要用于采集8个交流电压、8个交流电流、6路直流电压、2路直流电压/电流复用电路以及16路开关量；
SV/GOOSE信号采集模块：提供了4对ST收发口和4个SFP模块，接收过程层发送的SV报文和GOOSE报文，FPGA打包后通过内部高速总线发送到管理单元；
FT3信号采集模块：提供了8路ST单收口，接收FT3信号，FPGA打包后通过内部总线送到管理单元；
MMS信号采集模块：提供2个RJ45电口接收来自站控层的MMS信号。
进一步的，所述模拟量采集模块采用并行采样，将被采样信号同时接入两个完全一样的采样电路，这两个采样电路采样频率为要求频的一半。第一个采样电路在第一个时钟上升沿采样，第二个采样电路在第二个时钟下降沿采样。
进一步的，所示第二个时钟要比第一个时钟延迟180°，两组系统采样结果合起来的采样频率为所需频率。
进一步的，所述模拟量采集模块将24路模拟量以8个为一组，同时接入2片AD上，一共需要6片AD芯片，通过对时钟的控制即能达到500kHz的同步实时采样。FPGA将采样数据打包并发送给管理单元。
本实用新型的优点及有益效果如下：
本实用新型提出了一种报文及故障录波数据采集装置，实现了模拟通道多通道同步和高速采样，多协议接入，能够满足不同应用场景下网络和录波分析的实际需求，为现场就地报文及故障录波数据采集提供了装置。
附图说明
图1是本实用新型提供优选实施例一种报文及故障录波数据采集装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，一种报文及故障录波数据采集装置，用于电力二次设备的监视，包括模拟量采集模块、SV/GOOSE采集模块、FT3采集模块和MMS采集模块；
模拟量采集模块：主要用于采集8个交流电压、8个交流电流、6路直流电压、2路直流电压/电流复用电路以及16路开关量；包括：某变电站某条线路保护，取它的两段母线PT二次三相电压、三相交流电流、线路PT二次电压，从保护处取保护启动、主保护动作、后备保护动作、重合闸动作等开关量；
SV/GOOSE信号采集模块：提供了4对ST收发口和4个SFP模块，接收过程层发送的SV报文和GOOSE报文，FPGA打包后通过内部高速总线发送到管理单元；
FT3信号采集模块：提供了8路ST单收口，接收FT3信号，FPGA打包后通过内部总线送到管理单元；
MMS信号采集模块：提供2个RJ45电口接收来自站控层的MMS信号。
优选的，所述模拟量采集模块采用并行采样，将被采样信号同时接入两个完全一样的采样电路，这两个采样电路采样频率为要求频的一半。第一个采样电路在第一个时钟上升沿采样，第二个采样电路在第二个时钟下降沿采样。
进一步的，所示第二个时钟要比第一个时钟延迟180°，两组系统采样结果合起来的采样频率为所需频率。具体来说所要求的采样频率为500kHz，周期为2us。同时接入两个ADC，采样频率为250kHz，周期为4us，通过时钟相位延迟2us。这样在4个us的时间内就可以采样两次数据，达到了500kHz的采样频率。
进一步的，所述模拟量采集模块将24路模拟量以8个为一组，同时接入2片AD上，一共需要6片AD芯片，通过对时钟的控制即能达到500kHz的同步实时采样。FPGA将采样数据打包并发送给管理单元。
还包括对采样数据进行管理的数据管理模块，主要包括四核处理器、8个千兆MAC、4个SATA硬盘接口和4个千兆网口。
1)四核处理器：四核十六线程网络处理器，其中两个核用来接收FPGA传来的数据包。收到的报文分为五类：SV报文、GOOSE报文、1588报文、MMS报文和其它报文。对报文进行实时分析、压缩，并提取要记录的数据。另外一个核用来进行故障录波。首先计算提取的波形，并根据DL/T 553-2013《电力系统动态记录装置通用技术条件》中的开始条件判断是否启动录波。然后根据判断结果来启动故障录波。最后一个核用来进行数据存储、分析、转换和远传等。
2)数据压缩模块：采用硬件无损压缩技术，采用LZ77和Huffman编码结合的算法，速率高达2.5Gbps，格式符合ZLIB/Deflate/GZIP(RFC1950/1/2)标准。
8个千兆MAC：用作内部总线，实现各采集模块和管理单元的通讯，最多可扩展8个模块4.4个硬盘接口和4个千兆网口：用来存储数据和通讯的接口。
需要指出的是，本实用新型中涉及的数据管理模块的四核处理器将各种信号数据管理的相关程序是现有技术，不需要付出创造性的劳动就可以获得的，本申请请求保护的是各个模块及其模块之间的连接关系，因此本申请是属于实用新型保护的范围的。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型的记载的内容之后，技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种报文及故障录波数据采集装置，用于电力二次设备的监视，其特征在于，包括模拟量采集模块、SV/GOOSE采集模块、FT3采集模块和MMS采集模块；
模拟量采集模块：主要用于采集8个交流电压、8个交流电流、6路直流电压、2路直流电压/电流复用电路以及16路开关量；
SV/GOOSE信号采集模块：提供了4对ST收发口和4个SFP模块，接收过程层发送的SV报文和GOOSE报文，FPGA打包后通过内部高速总线发送到管理单元；
FT3信号采集模块：提供了8路ST单收口，接收FT3信号，FPGA打包后通过内部总线送到管理单元；
MMS信号采集模块：提供2个RJ45电口接收来自站控层的MMS信号。
2.根据权利要求1所述的报文及故障录波数据采集装置，其特征在于，所述模拟量采集模块采用并行采样，将被采样信号同时接入两个完全一样的采样电路，这两个采样电路采样频率为要求频的一半，第一个采样电路在第一个时钟上升沿采样，第二个采样电路在第二个时钟下降沿采样。
3.根据权利要求2所述的报文及故障录波数据采集装置，其特征在于，所示第二个时钟要比第一个时钟延迟180°，两组系统采样结果合起来的采样频率为所需频率。
4.根据权利要求2所述的报文及故障录波数据采集装置，其特征在于，所述模拟量采集模块将24路模拟量以8个为一组，同时接入2片AD上，一共需要6片AD芯片，通过对时钟的控制即能达到500kHz的同步实时采样，FPGA将采样数据打包并发送给管理单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN110927503A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种智能站二次设备检测方法、装置及系统 |
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