專利名稱：繼電保護通道故障檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型關(guān)于通信傳輸技術(shù)，特別是關(guān)于一種繼電保護通道故障檢測 設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著電力通信系統(tǒng)通信技術(shù)的發(fā)展，使用數(shù)字通道的線路保護開始廣泛 應(yīng)用，保護主要包括縱聯(lián)差動保護、縱聯(lián)距離保護和縱聯(lián)方向保護，其中縱 聯(lián)差動保護的應(yīng)用最為廣泛，縱聯(lián)差動保護具有靈敏度高、原理簡單、保護 可靠、動作迅速等優(yōu)點。
但是，隨著縱聯(lián)電流差動保護大量的使用，數(shù)字通道異常情況造成保護 裝置告警等不正確行為的現(xiàn)象越來越多，現(xiàn)有的設(shè)備不能對信號進行很好的
測試，如許繼昌南通信設(shè)備有限公司開發(fā)的TWM-1通信誤碼發(fā)生儀，這種儀
器的缺點是不能代替整個通信同步傳輸系統(tǒng)、通道故障類型較少、不能提 供通道，必須借助別的通道，不能進行電路系統(tǒng)各類股指于數(shù)字通道異常情 況及暫態(tài)過程的組合模擬試驗。大唐電信通道檢測平臺，不能代替整個通信 同步傳輸系統(tǒng)，同樣必須借助別的通道，不能進行電路系統(tǒng)各類股指于數(shù)字 通道異常情況及暫態(tài)過程的組合模擬試驗。

實用新型內(nèi)容
本實用新型實施例目的在于提供一種電力通信傳輸通道故障檢測設(shè)備， 用以通過模擬故障對通道的傳輸性能進行檢測。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種繼電保護數(shù)字通道故障檢測設(shè)備，所述設(shè)備包括數(shù)字仿真裝置、發(fā)送端保護裝置、發(fā)送端同步數(shù)字傳輸 裝置、干擾信號發(fā)生裝置、接收端同步數(shù)字傳輸裝置及接收端保護裝置，所 述數(shù)字仿真裝置與所述發(fā)送端保護裝置相連接，所述發(fā)送端保護裝置與所述 發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置相連接，所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置與所述接收 端同步數(shù)字傳輸裝置通過光纖連接，所述干擾信號發(fā)生裝置耦合于所述發(fā)送 端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置之間，所述接收端同步數(shù)字傳輸 裝置與所述接收端保護裝置相連接；所述數(shù)字仿真裝置產(chǎn)生反映電網(wǎng)運行狀
態(tài)的電壓信號、電流信號及接點信號；所述發(fā)送端保護裝置產(chǎn)生狀態(tài)信號， 并傳輸包括所述狀態(tài)信號、所述電壓信號、電流信號及接點信號的傳輸信號； 所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置接收所述傳輸信號，并將所述傳輸信號傳入光 纖進行傳輸；所述干擾信號發(fā)生裝置在所述傳輸信號中加入干擾信號；所述 接收端同步數(shù)字傳輸裝置接收從所述光纖傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘?，并傳輸所?傳輸信號；所述接收端保護裝置接收所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置傳輸?shù)乃?述傳輸信號，并計算所述傳輸信號中正常信號的數(shù)量，將所述正常信號的數(shù) 量與定值比較，若所述正常信號的數(shù)量小于所述定值，執(zhí)行告警、跳閘或通 道切換操作。
本實用新型的有益技術(shù)效果本實用新型實施例在傳輸通道內(nèi)加入模擬 的故障干擾，能實時的檢測傳輸性能，當實際電網(wǎng)中發(fā)生由于通道問題造成 保護異?；虿徽_動作時，可在利用該繼電保護數(shù)字通道故障檢測系統(tǒng)進行 故障模擬，便于查找事故原因。


圖1為本實用新型實施例電力傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖一； 圖2為本實用新型實施例電力傳輸設(shè)備在所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置 之前在傳輸信號中加入干擾信號的結(jié)構(gòu)圖3為本實用新型實施例電力傳輸設(shè)備在所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置之后在傳輸信號中加入干擾信號的結(jié)構(gòu)圖4為本實用新型實施例接收端保護裝置的結(jié)構(gòu)圖5為本實用新型實施例繼電保護數(shù)字通道故障檢測方法的流程圖6為本實用新型實施例傳輸信號在SDH設(shè)備的傳輸過程發(fā)送端SDH
設(shè)備與接收端SDH設(shè)備之間傳輸?shù)氖疽馊鐖D7為本實用新型實施例SDH設(shè)備與多個PCM設(shè)備連接示意圖； 圖8為本發(fā)明實施例每隔3ms產(chǎn)生的數(shù)字信號及校驗碼的對應(yīng)關(guān)系圖； 圖9為本發(fā)明實施例不存在PCM設(shè)備時數(shù)據(jù)傳輸過程圖10為本發(fā)明實施例繼電保護裝置中數(shù)字信號和校驗碼的映射關(guān)系圖11為本發(fā)明實施例接收端繼電保護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12為本發(fā)明實施例存在PCM設(shè)備時數(shù)據(jù)傳輸過程圖； 圖13為本發(fā)明實施例數(shù)據(jù)在傳輸通道中的雙向傳輸示意圖
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù) 方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部 分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本 實用新型保護的范圍。
如圖1所示，繼電保護數(shù)字通道故障檢測設(shè)備包括所述設(shè)備包括數(shù)
字仿真裝置101、發(fā)送端保護裝置102、發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置103、干擾 信號發(fā)生裝置104、接收端同步數(shù)字傳輸裝置105及接收端保護裝置106，所 述數(shù)字仿真裝置101與所述發(fā)送端保護裝置102相連接，所述發(fā)送端保護裝 置102與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置相連接103，所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸 裝置103與所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置105通過光纖連接，所述發(fā)送端同 步數(shù)字傳輸裝置及所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置在2M路由的通道上。所述干端同步數(shù)字 傳輸裝置103之間，所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置105與所述接收端保護裝 置106相連接；所述數(shù)字仿真裝置101產(chǎn)生反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的電壓信號、 電流信號及接點信號；所述發(fā)送端保護裝置102產(chǎn)生狀態(tài)信號，并傳輸包括 所述狀態(tài)信號、所述電壓信號、電流信號及接點信號的傳輸信號；所述發(fā)送 端同步數(shù)字傳輸裝置103接收所述傳輸信號，并將所述傳輸信號傳入光纖進 行傳輸；所述干擾信號發(fā)生裝置104在所述傳輸信號中加入干擾信號；所述 接收端同步數(shù)字傳輸裝置105接收從所述光纖傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘?，并傳?所述傳輸信號；所述接收端保護裝置106接收所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置 105傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘枺⒂嬎闼鰝鬏斝盘栔姓Ｐ盘柤礊闆]有加入干擾 信號的傳輸信號)的數(shù)量(，將所述正常信號的數(shù)量與定值比較，若所述正 常信號的數(shù)量小于所述定值，執(zhí)行告警、跳閘或通道切換操作。所述接收端 保護裝置106包括計算單元及檢測處理單元，所述計算單元與所述檢測處 理單元相連接；所述計算單元計算所述傳輸信號中正常信號的數(shù)量；所述檢 測處理單元在所述正常信號的數(shù)量小于所述定值時，執(zhí)行告警、跳閘及通道 切換操作。
如圖2所示，繼電保護數(shù)字通道故障檢測設(shè)備例如還可以包括信號放 大裝置201、波形分析裝置202、發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置203和接收端脈沖 編碼調(diào)制裝置204，所述信號放大裝置201連接于所述發(fā)送端保護裝置102與 所述數(shù)字仿真裝置101之間，放大所述電壓信號及電流信號。所述波形分析 裝置202連接于所述信號放大裝置201與所述發(fā)送端保護裝置102之間，記 錄并分析所述狀態(tài)信號、所述電壓信號、電流信號及接點信號。所述發(fā)送端 脈沖編碼調(diào)制裝置203連接于所述發(fā)送端保護裝置102與所述發(fā)送端同步數(shù) 字傳輸裝置103之間，所述接收端脈沖編碼調(diào)制裝置204連接于所述接收端 保護裝置106與所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置105之間；所述發(fā)送端脈沖編 碼調(diào)制裝置203提供帶寬為64K的路由，接收發(fā)送端保護裝置102發(fā)來的所述傳輸信號，將所述傳輸信號發(fā)送到所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置103;所述
接收端脈沖編碼調(diào)制裝置204提供帶寬為64K的路由，接收所述接收端同步 數(shù)字傳輸裝置105發(fā)來的所述傳輸信號，將所述傳輸信號發(fā)送到接收端保護 裝置106進行檢測處理。
所述干擾信號發(fā)生裝置耦合于所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端脈沖編 碼調(diào)制裝置之間或耦合于所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置與所述發(fā)送端脈沖編 碼調(diào)制裝置之間。如圖2所示，干擾信號發(fā)生裝置104用于在所述發(fā)送端脈 沖編碼調(diào)制裝置203之前在傳輸信號中加入干擾信號，或者如圖3所示，在 所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置203之后在傳輸信號中加入干擾信號。
在另一優(yōu)選實施例中，如圖4所示，接收端保護裝置106包括計算單 元401:計算所述傳輸信號中正常信號的數(shù)量；檢測處理單元402，將所述正 常信號的數(shù)量與定值比較，若所述正常信號的數(shù)量小于所述定值，執(zhí)行告警、 跳閘或通道切換操作。
發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置及接收端同步數(shù)字傳輸裝置用于提供2M的路 由。電壓信號、電流信號為模擬量，接點信號為開關(guān)量，表示接點的斷開與 接通狀態(tài)。
干擾信號發(fā)生裝置104可以例如為誤碼發(fā)生器或通道檢測裝置。誤碼發(fā) 生器主要用來產(chǎn)生誤碼信號；通道檢測裝置可以產(chǎn)生通道切換、通道延時變 化、誤碼、中斷、幀丟失告警、自環(huán)、時鐘頻率變化等各種異常情況。
圖5為本實用新型實施例繼電保護數(shù)字通道故障檢測方法的流程圖，所 述步驟包括
步驟S501:將數(shù)字仿真裝置產(chǎn)生的反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的電壓信號、電流 信號及接點信號發(fā)送到發(fā)送端保護裝置；
步驟S502:所述發(fā)送端保護裝置接收所述電壓信號、電流信號及接點信 號，并傳輸包括自身狀態(tài)信號及所述電壓信號、電流信號及接點信號的傳輸 信號；步驟S503:將發(fā)送端保護裝置發(fā)來的傳輸信號及加入干擾信號的所述傳
輸信號發(fā)送到發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置；
步驟S504:接收所述傳輸信號，并將所述傳輸信號從光纖傳輸?shù)浇邮斩?同步數(shù)字傳輸裝置；
步驟S505:接收從光纖傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘?，并將所述傳輸信號傳輸?shù)?接收端保護裝置；
步驟S506:接收所述傳輸信號，并計算所述狀態(tài)信號中正常信號的數(shù)量， 將所述正常信號的數(shù)量與定值比較，若所述正常信號的數(shù)量小于所述定值， 執(zhí)行告警、跳閘或通道切換操作。
本實用新型實施例中，數(shù)字仿真裝置101例如可以為RTDS實時數(shù)字仿 真系統(tǒng)，RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)可實時仿真電路系統(tǒng)的電磁暫態(tài)、機電暫態(tài) 及長期動態(tài)行為電纜系統(tǒng)的暫態(tài)行為，用于電網(wǎng)各種運行工況和故障的數(shù)字 仿真，如模擬量(電壓信號)和開關(guān)量(接點信號)。
信號放大裝置201為功率放大器，例如可以為PA60型功率放大器，此放 大器是專為電力系統(tǒng)仿真研發(fā)的高性能線性功率放大器，線性度好、響應(yīng)快、 精度高、電磁兼容性好，能適應(yīng)各種容性、感性、阻性負載，并且解決了線 性功率放大器大功率、大電流輸出的準確度降低的缺陷，使每相輸出電流有 效值達200A，輸出功率達2400W。功率放大器對RTDS實時數(shù)字仿真試驗系 統(tǒng)輸出的小電壓信號及小電流信號進行放大。
波形分析裝置為DF1024波形分析設(shè)備，由DF1024波形記錄儀、軟件包 及微型計算機組成。DF1024波形記錄儀主要完成對模擬、數(shù)字輸入信號的采 集，數(shù)據(jù)緩存和各種觸發(fā)方式判定。軟件包運行于微型計算機的Windows操 作系統(tǒng)，主要完成對DF1024波形記錄儀的操作控制，實時測量數(shù)據(jù)的顯示、 分析和儲存，以及波形的顯示、編輯和分析，主要包括波形記錄分析、實時 跟蹤和特性曲線分析三個主要部分。DF1024波形記錄儀通過標準并行口與微 型計算機相連， 一臺微型計算機可以同時對四臺DF1024波形記錄儀進行控
9制。在繼電保護數(shù)字通道故障檢測系統(tǒng)中，DF1024波形記錄儀可判斷被檢測 的兩端保護裝置的動作保護性能。
發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置及接收端同步數(shù)字傳輸裝置為同步數(shù)字傳輸設(shè) 備(SDH設(shè)備)，例如可以為許繼CGCS-1000型SDH設(shè)備；發(fā)送端脈沖信 號脈沖編碼調(diào)制裝置及接收端脈沖編碼調(diào)制裝置為脈沖編碼調(diào)制(PCM)設(shè) 備，PCM設(shè)備例如可以為諾基亞PCM設(shè)備、薩基姆PCM設(shè)備及許繼PCM 設(shè)備；發(fā)送端保護設(shè)備及接收端保護設(shè)備為繼電保護裝置，例如可以為 RCS931縱聯(lián)差動保護設(shè)備和CSC103縱聯(lián)差動保護設(shè)備。
繼電保護裝置、通道切換裝置、PCM設(shè)備及SDH設(shè)備構(gòu)成了實驗室雙端 電力通信同步傳輸系統(tǒng)，SDH設(shè)備在傳輸過程中能夠提供2M的路由，如圖6 所示，為本實用新型實施例傳輸信號在SDH設(shè)備的傳輸過程發(fā)送端SDH設(shè) 備與接收端SDH設(shè)備之間傳輸?shù)氖疽鈭D。實驗室雙端電力通信同步傳輸系統(tǒng) 可以分為多條SDH傳輸通道，若實驗室雙端電力通信同步傳輸系統(tǒng)中信號傳 輸?shù)牧髁繛?nM，則可以接入2n對發(fā)送端SDH設(shè)備和接收端SDH設(shè)備。發(fā) 送端SDH設(shè)備和接收端SDH設(shè)備之間通過光纖傳輸光信號，發(fā)送端SDH設(shè) 備602接收從發(fā)送端繼電保護裝置601發(fā)來的電信號，經(jīng)過發(fā)送端SDH設(shè)備 602的光電轉(zhuǎn)換接口 604將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，然后將光信號轉(zhuǎn)換為電信號， 通過光纖傳輸給接收端SDH設(shè)備603，接收端SDH設(shè)備603接收光信號，并 通過接收端SDH設(shè)備603的光電轉(zhuǎn)換裝置604將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后 傳輸給接收端繼電保護裝置。
PCM設(shè)備可以提供64K的路由，所以一條SDH傳輸通道可以分為(2X 1024/64)=32對PCM設(shè)備，如圖7所示， 一條SDH傳輸通道在發(fā)送端SDH 設(shè)備之前可以連接32個發(fā)送端PCM設(shè)備701 ，在接收端SDH設(shè)備之后可以 連接32個接收端PCM設(shè)備702。
信號發(fā)生裝置例如可以為TWM-1通信誤碼發(fā)生儀或大唐電信通道檢測 平臺。TWM-1通信誤碼發(fā)生儀主要用來產(chǎn)生誤碼；大唐電信通道檢測平臺可以產(chǎn)生通道切換、通道延時變化、誤碼、中斷、幀丟失告警、自環(huán)、時鐘頻 率變化等各種干擾信號。
下面分電力通信傳輸通道故障檢測設(shè)備中是否存在PCM設(shè)備兩種情況分
別說明電力通信傳輸通道故障檢測設(shè)備如何測量繼電保護裝置的性能。
電力通信傳輸通道故障檢測設(shè)備中不存在PCM設(shè)備時，利用由發(fā)送端 SDH設(shè)備、接收端SDH設(shè)備及信號發(fā)生裝置組成的傳輸通道測量兩端的繼電 保護裝置的性能。下面以信號發(fā)生裝置為TWM-1通信誤碼發(fā)生儀為例說明如 何測試兩端繼電保護裝置的性能。
數(shù)字仿真系統(tǒng)可以產(chǎn)生模擬量信號，如電壓信號和電流信號，也可以產(chǎn) 生開關(guān)量，如接點信號，表示即接點的開關(guān)信號。下面以數(shù)字仿真系統(tǒng)為RTDS 實時數(shù)字仿真系統(tǒng)，RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)產(chǎn)生的信號為電流信號為例具體 說明本實用新型的實施例。
RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)產(chǎn)生反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的電流信號，該電流信號 II的信號強度很小，需要通過功率放大器進行信號放大，這里以PA60型功率 放大器為例進行說明。PA60型功率放大器每相輸出的電流有效值可達200A。
經(jīng)過PA60型功率放大器放大后的電流信號II將被發(fā)送到發(fā)送端繼電保 護裝置，用于檢測繼電保護裝置的性能。繼電保護裝置的性能是指其對通道 中傳輸?shù)男盘柤尤敫蓴_信號承受能力。發(fā)送端繼電保護裝置即時產(chǎn)生反映其 運行情況或告警狀態(tài)信號，這里以告警狀態(tài)信號S1為例。發(fā)送端繼電保護裝 置將告警狀態(tài)信號Sl及電流信號II 一起轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號如01101100，并對 應(yīng)該數(shù)字信號01101100生成該數(shù)字信號的校驗碼，每一個數(shù)字信號對應(yīng)唯一 的一個校驗碼，例如數(shù)字信號01101100的校驗碼設(shè)定為ABCDEF。發(fā)送端繼 電保護裝置每隔一個時間間隔向發(fā)送端SDH設(shè)備發(fā)送即時的數(shù)字信號及其對 應(yīng)的校驗碼，假設(shè)時間間隔為3ms，如圖8所示，每隔3ms產(chǎn)生一個數(shù)字信 號，并生成對應(yīng)的校驗碼。
發(fā)送端繼電保護裝置每隔3ms產(chǎn)生的告警信號及電流信號一起轉(zhuǎn)換為數(shù)
ii字信號，并生成該數(shù)字信號對應(yīng)的校驗碼。例如發(fā)送端繼電保護裝置將在某
一時刻的告警信號及電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號00110101，生成校驗碼 BADCEF， 00110101和BADCEF打包成數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)， 然后將數(shù)據(jù)包l (00110101， BADCEF)向發(fā)送端SDH設(shè)備702傳輸。
數(shù)據(jù)傳輸過程如圖9所示，RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)907產(chǎn)生的小電流信 號II經(jīng)過PA60型功率放大器908放大為大電流信號II ，然后傳輸?shù)桨l(fā)送端 繼電保護裝置901，接收電流信號Il，將此時產(chǎn)生的狀態(tài)信號(假定為告警信 號)與接收到的電流信號II生成數(shù)字信號OOUOIOI，并產(chǎn)生對應(yīng)的校驗碼 BADCEF，將數(shù)字信號00110101及校驗碼BADCEF打包成數(shù)據(jù)包1，然后向 發(fā)送端SDH設(shè)備902發(fā)送。
發(fā)送端繼電保護裝置901發(fā)出的數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)是以光 信號形式傳輸?shù)模l(fā)送端繼電保護裝置和發(fā)送端SDH設(shè)備之間的傳輸線為 同軸電纜，所以在發(fā)送端繼電保護裝置901向發(fā)送端SDH設(shè)備卯2發(fā)送數(shù)據(jù) 包l (00110101， BADCEF)之前，要通過光電裝換裝置906將光信號裝換為 電信號，然后向發(fā)送端SDH設(shè)備902傳輸，在數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF) 向發(fā)送端SDH設(shè)備902傳輸過程中，與發(fā)送端SDH設(shè)備902耦合的TWM-1 通信誤碼發(fā)生儀903在數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)中加入干擾信號，數(shù) 據(jù)包l (00110101， BADCEF)變?yōu)閿?shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)。發(fā)送 端SDH設(shè)備902將加入干擾信號的數(shù)據(jù)包1 (00110100, BADCEF)通過光 電轉(zhuǎn)換接口從電信號的形式轉(zhuǎn)換為光信號的形式，通過光纖傳輸?shù)浇邮斩?SDH設(shè)備904。接收端SDH設(shè)備接收到數(shù)據(jù)包1 (0011010 0， BADCEF)后， 通過光電轉(zhuǎn)換接口從光信號的形式轉(zhuǎn)換為電信號的形式后，向接收端繼電保 護裝置905發(fā)送。接收端繼電保護裝置905和接收端SDH設(shè)備之間的傳輸線 為同軸電纜，但是接收端繼電保護裝置卯5傳輸?shù)氖枪庑盘枺栽跀?shù)據(jù)包l (00110100， BADCEF)從接收端SDH設(shè)備904傳輸?shù)浇邮斩死^電保護裝置 905之前，還要再通過光電裝換裝置906將數(shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)從光信號形式轉(zhuǎn)換為電信號的形式，然后向接收端繼電保護裝置905發(fā)送。
接收端繼電保護裝置905和發(fā)送端繼電保護裝置901有一個映射關(guān)系表， 如圖10所示，相同的數(shù)字信號對應(yīng)唯一的一個校驗碼，圖中只給出部分校驗 碼和數(shù)字信號的對應(yīng)關(guān)系。
如圖11所示，接收端繼電保護裝置905包括計算模塊1101 (計算裝置) 和檢測處理模塊1102 (檢測處理裝置)，計算模塊1201用于根據(jù)圖10中數(shù) 字信號和校驗碼的映射關(guān)系，比對接收到的數(shù)據(jù)包1中的數(shù)字信號和校驗碼 是否在映射表中，具體做法為
檢査數(shù)據(jù)包l (00110100， BADCEF)中的校驗碼BADCFE在圖10中對 應(yīng)的數(shù)字信號為11001101，而數(shù)據(jù)包l中的數(shù)字信號為00110100，可以知道 數(shù)據(jù)包1中被TWM-1通信誤碼發(fā)生儀加入了干擾信號，計算模塊1101對每 隔3ms傳來的數(shù)據(jù)包進行同樣的檢測。TWM-1通信誤碼發(fā)生儀只對部分數(shù)據(jù) 加入干擾信號，可以設(shè)置TWM-1通信誤碼發(fā)生儀每隔一段時間加入一次干擾 信號，例如可以設(shè)定每24ms加入一次干擾信號。計算模塊1101檢測每個數(shù) 據(jù)包中的數(shù)字信號是否被干擾信號改變?yōu)檎`碼，計算出連續(xù)100個數(shù)據(jù)包中 被加入干擾信號的數(shù)據(jù)包的數(shù)量，假設(shè)計算出有8個數(shù)據(jù)包被干擾信號改變 為誤碼，92個數(shù)據(jù)包沒有被干擾信號改變?yōu)檎`碼，檢測處理模塊1102將92 與繼電保護裝置的規(guī)定的100個數(shù)據(jù)包中正常數(shù)據(jù)包(容納正常信號的數(shù)據(jù) 包)的數(shù)量進行比較，若繼電保護設(shè)備允許的誤碼率為93 (不同繼電保護裝 置規(guī)定的100個數(shù)據(jù)包中正常數(shù)據(jù)包的數(shù)量不同)，則說明該繼電保護裝置 不能承受8%( (100-92) /100)的誤碼率，檢測處理模塊1102將執(zhí)行告警、跳 閘或通道切換操作，通道切換操作通過光電轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)。若繼電保護設(shè)備 的誤碼率為10%，則說明該繼電保護裝置能承受8。/。的誤碼率，檢測處理模塊 1102不執(zhí)行告警、跳閘或通道切換操作。但是對于不同的繼電保護裝置，由 于傳輸信號中存在反映電網(wǎng)運行狀況的電流信號，進行電網(wǎng)運行狀況的計算 時存在不同的正確數(shù)據(jù)數(shù)量的閾值，只有接收到正常數(shù)據(jù)包的數(shù)量到達正確數(shù)據(jù)數(shù)量的閾值時，才進行電網(wǎng)運行狀況的計算。舉例說明，假如繼電保護
裝置進行電網(wǎng)運行狀況計算時的正確數(shù)據(jù)數(shù)量的閾值為93，當該繼電保護裝 置接收的100個數(shù)據(jù)中正常數(shù)據(jù)包的數(shù)量為92時，還不能進行電網(wǎng)運行狀況 的計算，必須再接收一個正常數(shù)據(jù)包，才能進行電網(wǎng)運行狀況的計算，若此 時計算值高于該繼電保護裝置的動作定值時，檢測處理模塊1102將執(zhí)行告警 或跳閘操作。
上面介紹了不存在PCM設(shè)備時，如何檢測繼電保護設(shè)備的傳輸性能，存 在PCM設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸與不存在PCM設(shè)備類似，不同的是在發(fā)送端SDH 設(shè)備之前接入發(fā)送端PCM設(shè)備時，可以在發(fā)送端PCM設(shè)備之前加入干擾信 號，也可以在發(fā)送端PCM設(shè)備之后加入干擾信號。
如圖12所示，從發(fā)送端繼電保護裝置卯l發(fā)出的數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)是以光信號形式傳輸?shù)?，而發(fā)送端繼電保護裝置901和發(fā)送端PCM 設(shè)備之間的傳輸線為屏蔽雙絞線，所以在發(fā)送端繼電保護裝置901向發(fā)送端 PCM設(shè)備1201發(fā)送數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)之前，要通過光電裝換 裝置906將光信號裝換為電信號，然后向發(fā)送端PCM設(shè)備1201傳輸，發(fā)送 端PCM設(shè)備1201接收數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)，并向發(fā)送端SDH 設(shè)備902傳輸。在數(shù)據(jù)包l (00110101， BADCFE)向發(fā)送端SDH設(shè)備902 傳輸過程中，耦合于發(fā)送端PCM設(shè)備1201和發(fā)送端SDH設(shè)備902之間的 TWM-1通信誤碼發(fā)生儀903在數(shù)據(jù)包1 (00110101, BADCEF)中加入干擾 信號(TWM-1通信誤碼發(fā)生儀903也可以耦合于發(fā)送端PCM設(shè)備1201和發(fā) 送端繼電保護裝置卯l)，數(shù)據(jù)包1 (00110101， BADCEF)變?yōu)閿?shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)。發(fā)送端SDH設(shè)備902將加入干擾信號的數(shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)通過光電轉(zhuǎn)換接口從電信號的形式轉(zhuǎn)換為光信號的 形式，通過光纖傳輸?shù)浇邮斩薙DH設(shè)備904。接收端SDH設(shè)備904接收到 數(shù)據(jù)包l (00110100， BADCEF)后，通過光電轉(zhuǎn)換接口從光信號的形式轉(zhuǎn)換 為電信號的形式后，通過同軸電纜向接收端PCM設(shè)備1202傳輸，接收端PCM設(shè)備1202傳輸接收到數(shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)后，通過屏蔽雙絞線 向接收端繼電保護裝置905發(fā)送。接收端繼電保護裝置905通過光纖傳輸光 信號，所以在數(shù)據(jù)包l (00110100， BADCEF)從接收端PCM設(shè)備1202傳輸 到接收端繼電保護裝置905之前，還要再通過光電裝換裝置906將數(shù)據(jù)包1 (00110100， BADCEF)從電信號形式轉(zhuǎn)換為光信號的形式，然后向接收端 繼電保護裝置905發(fā)送。
接收端繼電保護裝置905和發(fā)送端繼電保護裝置901有一個映射關(guān)系表， 如圖10所示，相同的數(shù)字信號對應(yīng)唯一的一個校驗碼，圖中只給出部分校驗 碼和數(shù)字信號的對應(yīng)關(guān)系。
如圖11所示，接收端繼電保護裝置905包括計算模塊1101 (計算裝置) 和檢測處理模塊1102 (檢測處理裝置)，計算模塊1201用于根據(jù)圖10中數(shù) 字信號和校驗碼的映射關(guān)系，比對接收到的數(shù)據(jù)包1中的數(shù)字信號和校驗碼 是否在映射表中，具體做法為
檢查數(shù)據(jù)包l (00110100， BADCEF)中的校驗碼BADCFE在圖10中對 應(yīng)的數(shù)字信號為11001101，而數(shù)據(jù)包l中的數(shù)字信號為00110100，可以知道 數(shù)據(jù)包1中被TWM-1通信誤碼發(fā)生儀加入了干擾信號，計算模塊1101對每 隔3ms傳來的數(shù)據(jù)包進行同樣的檢測。TWM-1通信誤碼發(fā)生儀只對部分數(shù)據(jù) 加入干擾信號，可以設(shè)置TWM-1通信誤碼發(fā)生儀每隔一段時間加入一次干擾 信號，例如可以設(shè)定每24ms加入一次干擾信號。計算模塊1101檢測每個數(shù) 據(jù)包中的數(shù)字信號是否被干擾信號改變?yōu)檎`碼，計算出連續(xù)100個數(shù)據(jù)包中 被加入干擾信號的數(shù)據(jù)包的數(shù)量，假設(shè)計算出有8個數(shù)據(jù)包被干擾信號改變 為誤碼，92個數(shù)據(jù)包沒有被干擾信號改變?yōu)檎`碼，檢測處理模塊1102將92 與繼電保護裝置的規(guī)定的100個數(shù)據(jù)包中正常數(shù)據(jù)包的數(shù)量進行比較，若繼 電保護設(shè)備允許的誤碼率為93 (不同繼電保護裝置規(guī)定的100個數(shù)據(jù)包中正 常數(shù)據(jù)包的數(shù)量不同)，則說明該繼電保護裝置不能承受8%( (100-92)/100) 的誤碼率，檢測處理模塊1102將執(zhí)行告警、跳閘或通道切換操作，通道切換
15操作通過光電轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)。若繼電保護設(shè)備的誤碼率為10°/。，則說明該繼
電保護裝置能承受8%的誤碼率，檢測處理模塊1102不執(zhí)行告警、跳閘或通
道切換操作。但是對于不同的繼電保護裝置，由于傳輸信號中存在反映電網(wǎng) 運行狀況的電流信號，進行電網(wǎng)運行狀況的計算時存在不同的正確數(shù)據(jù)數(shù)量 的閾值，只有接收到正常數(shù)據(jù)包的數(shù)量到達正確數(shù)據(jù)數(shù)量的閾值時，才進行 電網(wǎng)運行狀況的計算。舉例說明，假如繼電保護裝置進行電網(wǎng)運行狀況計算
時的正確數(shù)據(jù)數(shù)量的閾值為93,當該繼電保護裝置接收的IOO個數(shù)據(jù)中正常 數(shù)據(jù)包的數(shù)量為92時，還不能進行電網(wǎng)運行狀況的計算，必須再接收一個正 常數(shù)據(jù)包，才能進行電網(wǎng)運行狀況的計算，若此時計算值高于該繼電保護裝 置的動作定值時，檢測處理模塊1102將執(zhí)行告警或跳閘操作。
DF1024波形記錄儀采集輸入兩端繼電保護裝置的電流信號、電壓信號、 接點信號及兩端繼電保護裝置輸出的動作信號，信號記錄到同一個文檔中， 便于分析比較。例如，當電流出現(xiàn)突變時，RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)將100 個電流突變信號中的50個電流突變信號發(fā)送給發(fā)送端繼電保護裝置，另外50 個電流突變信號發(fā)送給接收端繼電保護裝置，接收端繼電保護裝置通過下面 函數(shù)計算是否需要執(zhí)行告警及跳閘操作
y=f (xl， x2， x3......xn)
n-(50+a) ， a為收端繼電保護裝置從發(fā)送端繼電保護裝置接收的正常數(shù) 據(jù)包的個數(shù)。
接收端繼電保護裝置存在一個運行按照上述公式計算的正確數(shù)據(jù)數(shù)量的 閾值b， b值反映接收端繼電保護裝置的保護動作性能。當n大于或等于b時， 進行上述公式計算，才能執(zhí)行告警或跳閘操作。當n小于b時，還要等到后 面沒加入誤碼的信號傳輸過來之后才能計算，這時就存在時間延遲，這樣通 過波形儀可以分析出b值，判斷出兩端的繼電保護裝置的保護動作性能。
發(fā)送端繼電保護裝置與接收端繼電保護裝置之間的通信傳輸通道是雙向 通道，接收端和發(fā)送端是相互的。當通信從接收端繼電保護裝置發(fā)起時，接收端繼電保護裝置就作為發(fā)送端繼電保護裝置，執(zhí)行發(fā)送端繼電保護裝置的
功能，發(fā)送端繼電保護裝置執(zhí)行接收繼電保護裝置的功能。同理，接收端SDH 設(shè)備也可以作為發(fā)送端SDH設(shè)備，接收端PCM設(shè)備也可以作為發(fā)送端PCM 設(shè)備，如圖13所示(PCM設(shè)備未示出)。
本實用新型實施例僅以TWM-1通信誤碼發(fā)生儀產(chǎn)生誤碼來改變通道中 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，也可大唐電信通道檢測平臺在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中加入干擾信號，改 變原來的數(shù)據(jù)，例如可以產(chǎn)生通道切換、通道延時變化、誤碼、中斷、幀丟 失告警、自環(huán)、時鐘頻率變化等各種干擾信號，這些干擾信號的目的都是改 變傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在此不在贅述。
本實用新型實施例的繼電保護裝置可以為不同廠家生產(chǎn)的保護裝置，例 如為RCS931縱聯(lián)差動保護設(shè)備和CSC103縱聯(lián)差動保護設(shè)備，不同的繼電保 護裝置承受的誤碼率不同，每一種繼電保護裝置存在一個誤碼率的定值，一 旦通道中傳輸?shù)恼`碼率高于該裝置誤碼率的定值，繼電保護裝置將進行告警 操作，能有效的檢測繼電保護裝置的性能。
本實用新型實施例僅以RTDS實時數(shù)字仿真系統(tǒng)作為數(shù)字仿真系統(tǒng)， PA60型功率放大器作為功率放大器，DF1024波形分析設(shè)備作為波形分析設(shè) 備進行說明，并非用于限定本實用新型。
本實用新型實施例在傳輸通道內(nèi)加入模擬的故障及干擾，能實時的檢測 傳輸性能，能同時對系統(tǒng)進行靜態(tài)檢測(狀態(tài)信號的告警信號及跳閘信號檢 測)及動態(tài)檢測(電壓信號、電流信號及接點信號檢測)當實際電網(wǎng)中發(fā)生 由于通道問題造成保護異常或不正確動作時，可在利用該繼電保護數(shù)字通道 故障檢測系統(tǒng)進行故障模擬，便于查找事故原因。
權(quán)利要求1.一種繼電保護數(shù)字通道故障檢測設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括數(shù)字仿真裝置、發(fā)送端保護裝置、發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置、干擾信號發(fā)生裝置、接收端同步數(shù)字傳輸裝置及接收端保護裝置，所述數(shù)字仿真裝置與所述發(fā)送端保護裝置相連接，所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置相連接，所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置與所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置通過光纖連接，所述干擾信號發(fā)生裝置耦合于所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置之間，所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置與所述接收端保護裝置相連接；所述數(shù)字仿真裝置產(chǎn)生反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的電壓信號、電流信號及接點信號；所述發(fā)送端保護裝置產(chǎn)生狀態(tài)信號，并傳輸包括所述狀態(tài)信號、所述電壓信號、電流信號及接點信號的傳輸信號；所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置接收所述傳輸信號，并將所述傳輸信號傳入光纖進行傳輸；所述干擾信號發(fā)生裝置在所述傳輸信號中加入干擾信號；所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置接收從所述光纖傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘?，并傳輸所述傳輸信號；所述接收端保護裝置接收所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置傳輸?shù)乃鰝鬏斝盘?，并計算所述傳輸信號中正常信號的?shù)量，將所述正常信號的數(shù)量與定值比較，若所述正常信號的數(shù)量小于所述定值，執(zhí)行告警、跳閘或通道切換操作。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括信號放大 裝置，所述信號放大裝置連接于所述發(fā)送端保護裝置與所述數(shù)字仿真裝置之 間，放大所述電壓信號及電流信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括波形分析 裝置，所述波形分析裝置連接于所述信號放大裝置與所述發(fā)送端保護裝置之 間，記錄并分析所述狀態(tài)信號、所述電壓信號、電流信號及接點信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括發(fā)送端脈 沖編碼調(diào)制裝置和接收端脈沖編碼調(diào)制裝置，所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置 連接于所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置之間，所述接收 端脈沖編碼調(diào)制裝置連接于所述接收端保護裝置與所述接收端同步數(shù)字傳輸 裝置之間；所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置提供帶寬為64K的路由，接收發(fā)送端保護 裝置發(fā)來的所述傳輸信號，將所述傳輸信號發(fā)送到所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸 裝置；所述接收端脈沖編碼調(diào)制裝置提供帶寬為64K的路由，接收所述接收端 同步數(shù)字傳輸裝置發(fā)來的所述傳輸信號，將所述傳輸信號發(fā)送到接收端保護 裝置進行檢測處理。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述干擾信號發(fā)生裝置耦合 于所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置之間。
6. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述干擾信號發(fā)生裝置耦合 于所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置與所述發(fā)送端脈沖編碼調(diào)制裝置之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝 置及所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置在2M路由的通道上。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收端保護裝置包括 計算單元及檢測處理單元，所述計算單元與所述檢測處理單元相連接；所述計算單元計算所述傳輸信號中正常信號的數(shù)量； 所述檢測處理單元在所述正常信號的數(shù)量小于所述定值時，執(zhí)行告警、 跳閘及通道切換操作。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述干擾信號發(fā)生裝置為誤 碼發(fā)生儀或通道檢測裝置。
專利摘要本實用新型提供一種繼電保護通道故障檢測設(shè)備，該繼電保護通道故障檢測設(shè)備包括數(shù)字仿真裝置、發(fā)送端保護裝置、發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置、干擾信號發(fā)生裝置、接收端同步數(shù)字傳輸裝置及接收端保護裝置，所述數(shù)字仿真裝置與所述發(fā)送端保護裝置相連接，所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置相連接，所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置與所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置通過光纖連接，所述干擾信號發(fā)生裝置耦合于所述發(fā)送端保護裝置與所述發(fā)送端同步數(shù)字傳輸裝置之間，所述接收端同步數(shù)字傳輸裝置與所述接收端保護裝置相連接；傳輸通道內(nèi)加入模擬的故障及信號，能檢測傳輸性能，當電網(wǎng)中發(fā)生保護異常時，可利用該設(shè)備進行故障模擬，查找事故原因。
文檔編號H02H7/26GK201369730SQ20092010575
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者馮辰虎, 孫集偉, 鋼 李, 楊心平, 寧 王, 煒 鄧 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責任公司