專利名稱：一種數字化繼電保護測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數字化繼電保護測試裝置。
背景技術：
隨著時代的進步，科技飛速發展，新的芯片技術以及計算機網絡技術的巨大進步， 推動了變電站自動化領域的智能化，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器等機電一體化設備的出現，標志著變電站自動化技術即將進入數字化的新階段。數字化變電站是由智能化一次設備(電子式互感器、智能化開關等)和網絡化二次設備分層(過程層、間隔層、 站控層)構建，建立在IEC61850通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。數字化變電站的主要特點有一次設備智能化；二次設備網絡化；測量系統數字化；其不僅要求對單臺保護裝置進行邏輯測試，而且需要對包括合并單元、網絡裝置在內的成套系統進行測試，這就使得傳統的一些調試方法和手段已經不再適應數字化保護的調試，在這種情況下，新的數字式變電站保護測試裝置的開發勢在必行。傳統繼電保護測試廠家如博電、OMICRON等也紛紛推出了自己的數字化繼電保護測試儀器，但這些廠家的數字式繼電保護測試儀器存在一些缺陷，OMICRON作為業界常規繼電保護測試儀器的龍頭，其數字化測試儀器尚處于起步階段，尚沒有支持IEC60044-8功能的測試儀器，其IEC61850功能測試的儀器，功能比較單一，僅支持手動建立IEC61850-9-2和 GOOSE控制塊進行試驗，且建立的IEC61850-9-2和GOOSE控制塊，受限于其硬件和軟件，通道數目和通道位置固定，不支持配置和擴展，無法滿足數字化保護迅速發展的需求。博電作為國內重要的測試儀器廠家，推出的數字化保護測試儀器，功能比較強大，支持變電站SCD 導入IEC61850-9-2和GOOSE控制塊等，一些數字化設置的參數已經支持用戶自定義，但是其試驗儀器的設計思路與傳統試驗儀器相似，測試儀器設計完畢，其硬件即固定，故其數字化測試儀器的硬件接口和輸出能力也即固定，要想滿足實際應用中的擴展需求則需另購測試儀器；另外其測試儀器不支持模擬遠端模塊的協議；從SCD文件導入配置的方式，也不適合保護裝置在開發階段的需求。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一套數字化硬件和接口可靈活配置，滿足用戶對于 IEC61850-9-2、IEC61850-9-1、IEC60044-8、電子式/獨立式遠端模塊協議測試需求，滿足保護裝置在變電站調試和研發時調試的便利要求，支持IEC61850控制塊數目、通道靈活配置，并能從外部采集交流信號的多功能數字化測試裝置。本實用新型的實施方案是一種數字化繼電保護測試裝置包括主控CPU板卡、數字化通用板卡、對時板卡和交流量采集板卡、總線；數字化通用板卡帶有獨立的計算DSP和數字化接口，排列在分布式總線上，獨立并行計算，根據用戶需求擴展數字化輸出能力；主控CPU板卡對外通過以太網連接后臺或上位機、接收后臺軟件的控制命令、配置和故障數據，在測試裝置內負責調度保護測試項目的進行，主控CPU板卡通過總線連接各數字化通用板卡，試驗數據被主控CPU板卡分解下發到各數字化通用板卡，由各數字化通用板卡分別獨立計算輸出；對時板卡連接至總線保證各數字化通用板卡的協調、同步。主控CPU板采用32位400Mhz主頻的PowerPC，采用Iinux操作系統，對外提供網絡口，可方便的接收后臺軟件的控制和試驗數據；對內通過CAN總線控制各擴展板卡，優異的軟件調度，可對測試數據進行分析、分解，提高測試的準確性和實時性。數字化通用板卡獨立計算或者處理采集交流故障信號進行轉化，提供三路 IEC60044-8光纖數據接口和一路IEC61850光纖網絡接口，支持標準規范的IEC60044-8協議格式數據、IEC61850協議的9-2/9-1/G00SE格式數據以及遠端模塊協議數據，從而不僅支持模擬合并單元協議直接與保護裝置連接進行保護試驗，驗證保護裝置的動作邏輯等， 還可支持獨立式和電子式遠端模塊協議，經數字故障量接入合并單元，從而對現場變電站整套系統一同進行測試，不僅驗證邏輯，而且驗證系統互連等。對時板卡提供光纖和差分兩種形式的IRIGB輸出接口，可作為數字化保護裝置的對時源，為單臺共網式數字化保護裝置提供支持和便利；提供光纖和差分兩種形式的 IRIGB輸入接口，可外接對時信號，方便接入現場數字化站的對時網絡，方便現場級數字化保護裝置的調試，并可多臺測試裝置配合組成分步式測試系統，同步輸出數字化信號，方便現場系統級別的保護調試和驗收。交流量采集板卡每塊提供3路標準電壓輸入和3路電流輸入，支持從常規試驗儀器采集數據，轉化為IEC61850-9-2、IEC61850-9-1、IEC60044-8、電子式/獨立式遠端模塊協議數據，此時數字化保護測試裝置變為中間模塊，將數字化保護測試完全轉變為用戶熟悉的常規保護裝置調試模式。本實用新型的有益效果是主控CPU板和數字化通用板卡分開加上先進的背板總線設計，使本測試裝置非常容易擴展。機箱采用擴展式插槽機箱，可根據現場需求配置擴展數字化輸出能力；裝置支持內部自產和外部采集兩種試驗故障產生模式，支持南瑞繼保特有的GOOSE文件導入配置和標準化的S⑶文件導入配置；數字化接口支持IEC61850-9-2、 IEC61850-9-1、IEC61850-G00SE、IEC60044-8、南瑞繼保電子式/獨立式遠端模塊協議；支持點對點和共網方式的數字化測試方式。
為了對本實用新型作進一步說明，給出附圖圖1本實用新型一種實施方式的分布式硬件配置圖；圖2本實用新型一種實施方式的裝置接口配置，空白端子處均可配置為數字化通用板卡。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方法。如圖1所示，一種數字化繼電保護測試裝置其特征是包括主控CPU板、數字化通用板卡、對時板卡、交流量采集板卡等；數字化通用板卡帶有獨立的計算DSP和數字化接口，可按照需求分布式排列在背板總線上，獨立并行計算，根據用戶需求擴展數字化輸出能力；主控CPU板卡對外通過以太網接收后臺軟件的控制命令，配置和故障數據，對內負責調度保護測試項目的進行，試驗數據被主控CPU分解下發到各數字化通用板卡，由各數字化通用板卡分別獨立計算輸出；內部對時總線保證各數字化通用板卡的協調、同步。主控CPU板采用32位400Mhz主頻的PowerPC，采用Iinux操作系統，對外提供網絡口，可方便的接收后臺軟件的控制和試驗數據；對內通過CAN總線控制各擴展板卡，優異軟件調度，可對測試數據進行分析、分解，提高測試的準確性和實時性。數字化通用板卡獨立計算或者處理采集交流故障信號進行轉化，提供三路 IEC60044-8光纖數據接口和一路IEC61850光纖網絡接口，支持標準規范的IEC60044-8協議格式數據、IEC61850協議的9-2/9-1/G00SE格式數據以及遠端模塊協議數據，從而不僅支持模擬合并單元協議直接與保護裝置連接進行保護試驗，驗證保護裝置的動作邏輯等， 還可支持獨立式和電子式遠端模塊協議，接入合并單元，從而對現場變電站整套系統一同進行測試，不僅驗證邏輯，而且驗證系統互連等。對時板卡提供光纖和差分兩種形式的IRIGB輸出接口，可作為數字化保護裝置的對時源，為單臺共網式數字化保護裝置提供支持和便利；提供光纖和差分兩種形式的 IRIGB輸入接口，可外接對時信號，方便接入現場數字化站的對時網絡，方便現場級數字化保護裝置的調試，并可多臺測試裝置配合組成分步式測試系統，同步輸出數字化信號，方便現場系統級別的保護調試和驗收。交流量采集板卡每塊提供3路標準電壓輸入和3路電流輸入，支持從常規試驗儀器采集數據，轉化為IEC61850-9-2、IEC61850-9-1、IEC60044-8、電子式/獨立式遠端模塊協議數據，此時數字化保護測試裝置變為中間模塊，將數字化保護測試完全轉變為用戶熟悉的常規保護裝置調試模式。主控CPU板和數字化通用板卡分開加上先進的背板總線設計，使本測試裝置非常容易擴展。
權利要求1.一種數字化繼電保護測試裝置，其特征是包括主控CPU板卡、數字化通用板卡、對時板卡和交流量采集板卡、總線；數字化通用板卡帶有獨立的計算DSP和數字化接口，排列在分布式總線上；主控CPU板卡對外通過以太網連接后臺，主控CPU板卡通過總線連接各數字化通用板卡，試驗數據被主控CPU板卡分解下發到各數字化通用板卡，由各數字化通用板卡分別獨立計算輸出；對時板卡連接至總線保證各數字化通用板卡的協調、同步。
2.如權利要求1所述的數字化繼電保護測試裝置，其特征是每塊數字化通用板卡擁有三路IEC60044-8光纖數據接口和一路IEC61850光纖網絡接口。
3.如權利要求1所述的一種數字化繼電保護測試裝置，其特征是對時板卡設有光纖和差分兩種形式的IRIGB輸出接口。
4.如權利要求1所述的一種數字化繼電保護測試裝置，其特征是交流量采集板卡每塊設有3路標準電壓輸入和3路電流輸入。
專利摘要數字化繼電保護測試裝置，包括主控CPU板卡、數字化通用板卡、對時板卡、交流量采集板卡和總線；數字化通用板卡帶有獨立的計算DSP和數字化接口，分布式排列在總線上；主控CPU板卡對外通過以太網連接后臺或上位機、接收后臺軟件的控制命令、配置和故障數據，主控CPU板卡通過總線連接各數字化通用板卡，試驗數據被主控CPU板卡分解下發到各數字化通用板卡，由各數字化通用板卡分別獨立計算輸出；對時板卡連接至總線保證各數字化通用板卡的協調、同步。機箱采用擴展式插槽機箱，可根據現場需求配置擴展數字化輸出能力；裝置支持內部自產和外部采集兩種試驗故障產生模式，支持點對點和共網方式的數字化測試方式。
文檔編號G01R31/00GK202230143SQ20112022652
公開日2012年5月23日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者劉戰朋, 李興建, 李忠安, 王治國, 王濤, 陳祥 申請人:南京南瑞繼保工程技術有限公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司