專利名稱：一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)測與記錄，尤其是涉及一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測 與記錄裝置。
背景技術(shù)：
2007年中國正式采用IEC 61850為電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，著手改變二次 設(shè)備數(shù)據(jù)重復(fù)采集，缺乏數(shù)據(jù)集成和處理，缺乏信息交換和共享的現(xiàn) 狀?，F(xiàn)有變電站內(nèi)錄波器，可以在正D設(shè)備間的數(shù)據(jù)集成和信息交 換中為用戶決策及時(shí)、準(zhǔn)確提供保障，但只是在故障情況下向主站發(fā) 送數(shù)據(jù)，不能對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；同步相量測量(Phasor Measurement Unit，簡稱PMU)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測到系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，但記 錄的數(shù)據(jù)也只是穩(wěn)態(tài)量，且記錄頻率低，反映線路故障真實(shí)情況欠佳。 目前尚未見有將具有相同的硬件平臺(tái)的故障錄波和PMU按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一建模，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過程實(shí)時(shí)監(jiān)測與記錄 的裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一 種基于正C 61850的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，將故障錄波 與PMU在IEC 61850框架下集成在同一裝置，以方便實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng) 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄。
6本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
這種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，采用客戶-服務(wù)器架構(gòu)， 管理機(jī)為客戶端。
這種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置的特點(diǎn)是
在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型， 設(shè)有具有相同硬件平臺(tái)的故障錄波邏輯模塊及PMU邏輯模塊，故障 錄波邏輯模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行啟動(dòng)判斷，如有啟動(dòng)則生成故障文 件，記錄暫態(tài)故障、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，完成對(duì)錄波數(shù)據(jù)的離線分析；PMU 邏輯模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓、電流相量相角和頻率、功率在線測量以及同 步相量測量，并對(duì)測量結(jié)果標(biāo)記GPS時(shí)鐘。既記錄電力系統(tǒng)故障數(shù) 據(jù)，也在無故障情況下連續(xù)測量與記錄電力系統(tǒng)變電站和發(fā)電廠的同 步相量，符合電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測與暫態(tài)記錄和動(dòng)態(tài)記錄在IEC 61850 框架下的一體化要求。
所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個(gè)客戶端同時(shí)通訊，采集部分接收模 擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算。所述客戶端對(duì)與客戶請(qǐng)求有關(guān)的 模型進(jìn)行映射。所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連 接，通訊協(xié)議符合正C 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照IEC61850-6 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨(dú)立使用的配置工具。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
設(shè)有包括采集板、模擬信號(hào)輸入板和數(shù)字信號(hào)輸入板的采集信號(hào) 復(fù)用電路。
還設(shè)有包括GPS對(duì)時(shí)板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時(shí)鐘電路。所述故障錄波邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定 義的以下兼容邏輯節(jié)點(diǎn).-
1) 一個(gè)LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述本裝置的物理
"f曰息；
2) —個(gè)LLNO邏輯節(jié)點(diǎn)，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信自.
3) —個(gè)RDRE擾動(dòng)記錄功能邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述故障錄波功能；
4) 至少一個(gè)RADR擾動(dòng)記錄模擬量通道邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)模擬 量通道對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于描述故障記錄的模擬量通道；
5) 至少一個(gè)RBDR擾動(dòng)記錄狀態(tài)量通道邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)狀態(tài) 量通道對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于描述故障記錄的狀態(tài)量通道；
6) 至少一個(gè)RFLO故障定位邏輯節(jié)點(diǎn)，每一條線路對(duì)應(yīng)一個(gè)， 用于在發(fā)生故障情況下定位線路故障的故障點(diǎn)。
所述故障錄波邏輯模塊，其組成還包括以下IEC 61850擴(kuò)展邏輯 節(jié)點(diǎn)
1) 一個(gè)擾動(dòng)記錄系統(tǒng)頻率量邏輯節(jié)點(diǎn)，用于發(fā)生系統(tǒng)頻率發(fā)生 越上限、越下限、突變故障時(shí)的處理；
2) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄系統(tǒng)電壓量邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)系統(tǒng)電壓量 對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于發(fā)生系統(tǒng)電壓異常故障時(shí)的處理；
3) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄電流量邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)電流量對(duì)應(yīng)一個(gè)， 用于發(fā)生系統(tǒng)電流異常故障時(shí)的處理；
4) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄變壓器邏輯節(jié)點(diǎn)，每一臺(tái)主變壓器對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于發(fā)生變壓異常故障時(shí)的處理。
所述PMU邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定義
的以下兼容邏輯節(jié)點(diǎn).-
1) 一個(gè)LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述本裝置的物理 "(曰息；
2) —個(gè)LLNO邏輯節(jié)點(diǎn)，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信
息；
3) 至少一個(gè)MMXU測量邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄PMU的電壓、電 流、頻率，功角狀態(tài)量；
4) 至少一個(gè)MSQI相序和不平衡邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄序分量和
不平衡度；
5) 至少一個(gè)MSTA計(jì)量統(tǒng)計(jì)邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄PMU標(biāo)記事件。
所述服務(wù)器的外部輸入信號(hào)為GPS時(shí)鐘和電壓、電流信號(hào)，信 號(hào)輸入方式包括
1) 模擬信號(hào)經(jīng)互感器傳變過來的傳統(tǒng)采樣電壓、電流模擬信 號(hào)，及由并行電纜以空接點(diǎn)的形式接入的開關(guān)量信號(hào)；
2) IEC 61850-9-1數(shù)字信號(hào)和GOOSE信號(hào)符合IEC 61850-9-1 串行單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)和GOOSE信息網(wǎng)的GOOSE信號(hào)；
3) 正C 61850-9-2數(shù)字信號(hào)和GOOSE信號(hào)符合IEC 61850-9-2 的數(shù)字信號(hào)和GOOSE報(bào)文，由過程總線綜合傳輸。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下更進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解所述采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、FPGA-l 采集控制模塊和FPGA-2時(shí)間控制模塊。其中FPGA是現(xiàn)場可編程門 陣列(Field Programmable Gate Array)的英文縮寫。FPGA-l采集控 制模塊控制開關(guān)量、模擬量的采集；實(shí)現(xiàn)采樣點(diǎn)打時(shí)標(biāo)、啟動(dòng)計(jì)算、 標(biāo)識(shí)事件和測量同步相量；并通過HPI總線傳輸數(shù)據(jù)到監(jiān)控板； FPGA-l采集控制模塊直接連接背板采集總線，對(duì)所有模擬量及開關(guān) 量進(jìn)行同步采樣，并將采集數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)保存在內(nèi)部緩沖區(qū)中，當(dāng)內(nèi) 部緩沖區(qū)置滿后向DSP發(fā)出中斷，通知DSP取走采集數(shù)據(jù)。FPGA-2 時(shí)間控制模塊對(duì)接收到的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行解碼，并對(duì)收到的時(shí)間濾波和 守時(shí)，將處理后的時(shí)間通過8位數(shù)據(jù)總線發(fā)給FPGA-l采集控制模塊。
所述模擬信號(hào)輸入板，包括級(jí)聯(lián)的模擬量檢測模塊、AD采樣模 塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊。
所述數(shù)字信號(hào)輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、PCI網(wǎng) 卡、FPGA-4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM和RS232驅(qū)動(dòng)器。
所述GPS對(duì)時(shí)板包括FPGA-5、 CPU和OCXO，提供系統(tǒng)統(tǒng)一 的同步時(shí)鐘。用于接收1PPS、 IRIG-B、串行時(shí)間報(bào)文，利用輸入時(shí) 間信號(hào)馴服本地時(shí)鐘，生成高精度的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz 基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)、lMHz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
所述管理機(jī)為任何PC機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是
本發(fā)明裝置根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)將故障錄波和同步相量測量分別 建模為不同的邏輯設(shè)備，既實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)故障情況下的數(shù)據(jù)記錄，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)重要的變電站和發(fā)電廠進(jìn)行同步相量測量，進(jìn)而 構(gòu)建電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定的 監(jiān)控，提高調(diào)度機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確把握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的能力。本發(fā)明裝置可以 廣泛用于線路錄波、主變錄波，機(jī)組錄波，及重要廠站同步相量測量 等各種應(yīng)用場合。在工程應(yīng)用時(shí)只需根據(jù)需要對(duì)軟件進(jìn)行簡單的配置 即可，無需任何復(fù)雜的操作，工程應(yīng)用非常方便靈活。可以產(chǎn)生高精
度同步時(shí)鐘，對(duì)時(shí)精度小于lps，守時(shí)精度小于10ms/24h;具備靈活 可靠的組網(wǎng)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方式，采用標(biāo)準(zhǔn)正C61850-8或103規(guī)約。
圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1中的采集板的原理框圖； 圖3是圖1中的模擬信號(hào)輸入板的原理框圖； 圖4是圖1中的數(shù)字信號(hào)輸入板的原理框圖； 圖5是圖1中的GPS對(duì)時(shí)板的原理框圖； 圖6是圖1中的監(jiān)控板原理框圖； 圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的工作過程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖中給出兩種信號(hào)輸 入方式合并單元+GOOSE網(wǎng)，或是傳統(tǒng)PT/CT傳變的信號(hào)+開關(guān)量
硬節(jié)點(diǎn)。
本具體實(shí)施方式
在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型，設(shè)有具有相同硬件平臺(tái)的故障錄波邏輯模塊及PMU 邏輯模塊，故障錄波邏輯模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行啟動(dòng)判斷，如有啟動(dòng) 則生成故障文件，記錄暫態(tài)故障、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，完成對(duì)錄波數(shù)據(jù)的離線 分析；PMU邏輯模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓、電流相量相角和頻率、功率在 線測量以及同步相量測量，并對(duì)測量結(jié)果標(biāo)記GPS時(shí)鐘。既記錄電 力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，也在無故障情況下連續(xù)測量與記錄電力系統(tǒng)變電站 和發(fā)電廠的同步相量，符合電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測與暫態(tài)記錄和動(dòng)態(tài)記錄 在IEC 61850框架下的一體化要求。
所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個(gè)客戶端同時(shí)通訊，采集部分接收模 擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算。所述客戶端對(duì)與客戶請(qǐng)求有關(guān)的 模型進(jìn)行映射。所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連 接，通訊協(xié)議符合IEC 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照IEC61850-6 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨(dú)立使用的配置工具。
設(shè)有包括采集板、模擬信號(hào)輸入板和數(shù)字信號(hào)輸入板的采集信號(hào) 復(fù)用電路。
還設(shè)有包括GPS對(duì)時(shí)板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時(shí)鐘電路。 如圖2所示的采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、 FPGA-1采集控制模塊和FPGA-2時(shí)間控制模塊。FPGA-1采集控制 模塊控制開關(guān)量、模擬量的采集；實(shí)現(xiàn)采樣點(diǎn)打時(shí)標(biāo)、啟動(dòng)計(jì)算、標(biāo) 識(shí)事件和測量同步相量；并通過HPI總線傳輸數(shù)據(jù)到監(jiān)控板；FPGA-1
采集控制模塊直接連接背板采集總線，對(duì)所有模擬量及開關(guān)量進(jìn)行同 步采樣，并將采集數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)保存在內(nèi)部緩沖區(qū)中，當(dāng)內(nèi)部緩沖區(qū)置滿后向DSP發(fā)出中斷，通知DSP取走采集數(shù)據(jù)。FPGA-2時(shí)間控 制模塊對(duì)接收到的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行解碼，并對(duì)收到的時(shí)間濾波和守時(shí)， 將處理后的時(shí)間通過8位數(shù)據(jù)總線發(fā)給FPGA-1采集控制模塊。
如圖3所示的模擬信號(hào)輸入板，包括級(jí)聯(lián)的模擬量檢測模塊、 AD采樣模塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊。模擬量檢測 模塊接收到32路的模擬信號(hào)以后，通過采樣開關(guān)采取當(dāng)前模擬信號(hào)， 由采樣保持器對(duì)信號(hào)進(jìn)行保持，F(xiàn)PGA-3控制AD采樣模塊將每一路 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位的數(shù)字信號(hào)，并將采集數(shù)據(jù)匯總后，通過16位 數(shù)據(jù)總線上傳給的FPGA-3進(jìn)行處理。
如圖4所示的數(shù)字信號(hào)輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、 PCI網(wǎng)卡、FPGA畫4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM和RS232驅(qū) 動(dòng)器。采集板通過背板并行總線將符合IEC 61850-9-1、 IEC 61850-9-2 數(shù)字信號(hào)和GOOSE信號(hào)的配置數(shù)據(jù)寫入FPGA-4內(nèi)部的雙口 RAM 中，數(shù)字信號(hào)輸入板檢測到配置數(shù)據(jù)有效后，根據(jù)配置信息指示由網(wǎng) 絡(luò)處理器集成的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口和PCI總線擴(kuò)展的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口同時(shí) 接收兩路符合IEC 61850-9-1、 IEC 61850-9-2數(shù)字信號(hào)和GOOSE信 號(hào)一GOOSE報(bào)文和合并單元數(shù)據(jù)，再根據(jù)配置數(shù)據(jù)從報(bào)文中提取出 系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)后進(jìn)行整理，將數(shù)據(jù)放入雙口RAM緩沖區(qū)，等待采 集板讀取。采集板讀取后會(huì)設(shè)置相應(yīng)的雙口 RAM單元反饋數(shù)字信號(hào) 輸入板已取走數(shù)據(jù)，由FPGA-4的CPU釋放雙口 RAM緩沖區(qū)。即使 有一路信號(hào)出錯(cuò)時(shí)，由于是同時(shí)接收兩路，數(shù)據(jù)采集依然可以正確運(yùn) 行。如圖5所示的GPS對(duì)時(shí)板包括FPGA-5、 CPU和OCXO，提供 系統(tǒng)統(tǒng)一的同步時(shí)鐘。用于接收1PPS、 IRIG-B、串行時(shí)間報(bào)文，利 用輸入時(shí)間信號(hào)馴服本地時(shí)鐘，生成高精度的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)、lMHz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。衛(wèi)星信號(hào)消失后，能夠 精確守時(shí)；衛(wèi)星信號(hào)恢復(fù)后，能夠自動(dòng)切換到GPS對(duì)時(shí)方式。利用 輸入時(shí)間信號(hào)馴服本地時(shí)鐘，再通過FPGA-5的邏輯運(yùn)算輸出高精度 的時(shí)間頻率信號(hào)。
FPGA-5采用Altera公司的EP2C8，利用數(shù)字鎖相環(huán)和補(bǔ)償算法 來產(chǎn)生精確的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)、lMHz 基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，并且通過SPI總線和CPU算法模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
CPU采用流明諾瑞的LM3S1601,用來接收外部串行報(bào)文信號(hào)和 FPGA-5交換的數(shù)據(jù)，CPU馴服算法模塊根據(jù)FPGA-5測量得到的相 位偏差，控制OCXO得到一個(gè)高精度的標(biāo)準(zhǔn)lOMHz頻率，然后 FPGA-5中的PLL將lOMHz標(biāo)準(zhǔn)頻率倍頻到lOOMHz，這樣FPGA-5 內(nèi)部可以產(chǎn)生分辨率為10ns頻率基準(zhǔn)。FPGA-5利用這個(gè)頻率基準(zhǔn)可 以生成高精度的1PPS、 IRIG-B (DC)、 10kHz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)、lMHz 基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
如圖6所示的監(jiān)控板，包括PC104 Plus處理器模塊，配置雙網(wǎng) 口，支持CF卡、硬盤，使用PCI到HPI的專用橋接芯片完成HPI 訪問。通過ISA總線通過CPLD譯碼，擴(kuò)展8路繼電器輸出。PC104 plus處理器模塊通過PCI總線訪問DSP的HPI接口 ， PCI總線與HPI 總線之間的橋接芯片選用PCI2040。用于接受采集板傳來的數(shù)據(jù)，完成錄波格式轉(zhuǎn)換、錄波數(shù)據(jù)保存和啟動(dòng)原因分析；并與管理機(jī)通訊， 通訊協(xié)議為用戶定義的私有協(xié)議或IEC 61850-8-1;同時(shí)實(shí)現(xiàn)記錄動(dòng) 態(tài)數(shù)據(jù)、標(biāo)識(shí)PMU事件、査找動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及PMU數(shù)據(jù)與管理機(jī)實(shí)時(shí) 通信功能。
管理機(jī)采用嵌入式計(jì)算機(jī)EmCORE-i8524 (600M)，主要配置如 下Intel型CPU，主頻可達(dá)600MHz; 256MB DDR SDRAM; 3 個(gè)獨(dú)立的100M以太網(wǎng)卡；支持PCI， PC/104, PC/104+等總線；支 持6個(gè)232串口。用于實(shí)現(xiàn)ACSI處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、離線分析、定值 設(shè)定、運(yùn)行控制、錄波文件管理、事件檢索及PMU數(shù)據(jù)及錄波數(shù)據(jù) 與主站實(shí)時(shí)通信。
本發(fā)明具體實(shí)施方式
的工作過程見圖7。具體步驟如下
1) 輸入信號(hào)的處理
如果輸入信號(hào)是模擬信號(hào)，則用小PT/CT進(jìn)行信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換， 然后對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行濾波、A/D轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字量放在16位數(shù)據(jù)總 線上；
如果輸入信號(hào)是光纖數(shù)字信號(hào)，則將網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收下來，并按照 已定義好的數(shù)據(jù)格式放在16位數(shù)據(jù)總線上。
2) 打時(shí)標(biāo)
采集板從16位數(shù)據(jù)總線上讀取數(shù)據(jù)，并根據(jù)GPS時(shí)間對(duì)每個(gè)采 樣點(diǎn)打上絕對(duì)時(shí)標(biāo)。
3) 數(shù)據(jù)計(jì)算
采樣數(shù)據(jù)每滿一個(gè)周波，則計(jì)算每個(gè)通道的有效值、諧波，以及正序、負(fù)序、零序、功率等狀態(tài)量，將計(jì)算結(jié)果保存在預(yù)定義結(jié)構(gòu)中。
4) 啟動(dòng)判斷及PMU事件標(biāo)識(shí)生成
DSP根據(jù)計(jì)算結(jié)果與定值比較，是否有啟動(dòng)發(fā)生，并填寫啟動(dòng)信 息結(jié)構(gòu)。同時(shí)根據(jù)PMU定值判斷有PMU事件發(fā)生，并填寫標(biāo)識(shí)事 件結(jié)構(gòu)。
5) 數(shù)據(jù)發(fā)送
采集板將計(jì)算結(jié)果、采樣數(shù)據(jù)、啟動(dòng)信息結(jié)構(gòu)、標(biāo)識(shí)事件結(jié)構(gòu)通 過DSP的HPI總線發(fā)送給監(jiān)控板，每周波發(fā)送一次。
6) 監(jiān)控板處理接收的數(shù)據(jù)
按照是否啟動(dòng)生成暫態(tài)錄波文件和標(biāo)記事件文件，同時(shí)根據(jù)采樣 數(shù)據(jù)生成動(dòng)態(tài)錄波文件，并將文件寫入硬盤。
7) 管理機(jī)工作
如要對(duì)錄波文件進(jìn)行分析及下定值等人機(jī)對(duì)話操作，則需要管理 機(jī)來完成。管理機(jī)主要完成離線分析、在線配置、運(yùn)行控制、實(shí)時(shí)監(jiān) 測、事件檢索、對(duì)外通信等工作。
本具體實(shí)施方式
裝置的性能指標(biāo)如下
1) 交流電壓線性范圍0~3Un;交流電流線性范圍0.1 40In;
幅值測量誤差0.2%;
2) 零漂<0.02;
3) 同步性O(shè).lms;
4) 頻率測量誤差O.OIHZ;
5) 突變啟動(dòng)誤差<2%;6) 通道越限啟動(dòng)誤差<1%;
7) 諧波啟動(dòng)誤差(IO次以下)<2%;
8) 正序、負(fù)序越限啟動(dòng)誤差<2%;
9) 發(fā)電機(jī)功角測量誤差在額定頻率下不大于1°;
10) 有功功率和無功功率的測量誤差<0.5%;
11) 主站間傳輸速率25、 50、 100次/秒的可選傳輸速率；
12) 錄波記錄容量80G硬盤，可保存2萬個(gè)以上錄波文件；
13) 絕對(duì)時(shí)間誤差《10ms/天(無GPS); <±1|_IS (有GPS);
14) 裝置功耗<80W;
15) 事件標(biāo)識(shí)記錄保存時(shí)間30天；
16) 動(dòng)態(tài)記錄容量200G硬盤，可保存15天以上PMU動(dòng)態(tài)記 錄數(shù)據(jù)；
17) 金屬性短路測距誤差<2%;
18) 最大配置為96路模擬量，192路開關(guān)量；
19) 接入信號(hào)類型
模擬信號(hào)三相電壓、三相電流、直流電壓或電流和高頻信號(hào)；
開關(guān)量信號(hào)保護(hù)跳閘信息和斷路器狀態(tài)信息。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳
細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明
所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做 出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，則應(yīng)當(dāng)視為屬于
本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，采用客戶-服務(wù)器架構(gòu)，管理機(jī)為客戶端，其特征在于在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型，按照IEC61850-7建模，設(shè)有具有相同硬件平臺(tái)的故障錄波邏輯模塊及PMU邏輯模塊，故障錄波邏輯模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行啟動(dòng)判斷，如有啟動(dòng)則生成故障文件，記錄暫態(tài)故障、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，完成對(duì)錄波數(shù)據(jù)的離線分析；PMU邏輯模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓、電流相量相角和頻率、功率在線測量以及同步相量測量，并對(duì)測量結(jié)果標(biāo)記GPS時(shí)鐘；所述服務(wù)器通過以太網(wǎng)和多個(gè)客戶端同時(shí)通訊，采集部分接收模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算；所述客戶端對(duì)與客戶請(qǐng)求有關(guān)的模型進(jìn)行映射；所述服務(wù)器端和所述客戶端都能與保護(hù)信息子站連接，通訊協(xié)議符合IEC 61850-8，映射為MMS服務(wù)，按照IEC61850-6實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨(dú)立使用的配置工具。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于設(shè)有包括采集板、模擬信號(hào)輸入板和數(shù)字信號(hào)輸入板的采集信號(hào) 復(fù)用電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝 置，其特征在于設(shè)有包括GPS對(duì)時(shí)板的系統(tǒng)統(tǒng)一同步時(shí)鐘電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述故障錄波邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定 義的以下兼容邏輯節(jié)點(diǎn).-1) 一個(gè)LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述本裝置的物理 信息；2) —個(gè)LLNO邏輯節(jié)點(diǎn)，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信自.3) —個(gè)RDRE擾動(dòng)記錄功能邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述故障錄波功能;4) 至少一個(gè)RADR擾動(dòng)記錄模擬量通道邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)模擬 量通道對(duì)應(yīng)一個(gè)，所述邏輯節(jié)點(diǎn)用于描述故障記錄的模擬量通道；5) 至少一個(gè)RBDR擾動(dòng)記錄狀態(tài)量通道邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)狀態(tài) 量通道對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于描述故障記錄的狀態(tài)量通道；6) 至少一個(gè)RFLO故障定位邏輯節(jié)點(diǎn)，每一條線路對(duì)應(yīng)一個(gè)， 用于在發(fā)生故障情況下定位線路故障的故障點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于所述故障錄波邏輯模塊，其組成還包括以下IEC 61850擴(kuò)展邏輯 節(jié)點(diǎn)1) 一個(gè)擾動(dòng)記錄系統(tǒng)頻率量邏輯節(jié)點(diǎn)，用于發(fā)生系統(tǒng)頻率發(fā)生 越上限、越下限、突變故障時(shí)的處理；2) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄系統(tǒng)電壓量邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)系統(tǒng)電壓量 對(duì)應(yīng)一個(gè)，用于發(fā)生系統(tǒng)電壓異常故障時(shí)的處理；3) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄電流量邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)電流量對(duì)應(yīng)一個(gè)， 用于發(fā)生系統(tǒng)電流異常故障時(shí)的處理；4) 至少一個(gè)擾動(dòng)記錄變壓器邏輯節(jié)點(diǎn)，每一臺(tái)主變壓器對(duì)應(yīng)一 個(gè)，用于發(fā)生變壓異常故障時(shí)的處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于所述PMU邏輯模塊，其組成包括按照IEC 61850-7-4標(biāo)準(zhǔn)定義 的以下兼容邏輯節(jié)點(diǎn)1) 一個(gè)LPHD物理裝置信息邏輯節(jié)點(diǎn)，用于描述本裝置的物理"(曰息 ，2) —個(gè)LLNO邏輯節(jié)點(diǎn)，用于訪問故障錄波邏輯設(shè)備的公用信息；3) 至少一個(gè)MMXU測量邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄PMU的電壓、電 流、頻率，功角狀態(tài)量；4) 至少一個(gè)MSQI相序和不平衡邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄序分量和不 平衡度；5) 至少一個(gè)MSTA計(jì)量統(tǒng)計(jì)邏輯節(jié)點(diǎn)，用于記錄PMU標(biāo)記事件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于所述服務(wù)器的外部輸入信號(hào)為GPS時(shí)鐘和電壓、電流信號(hào)，信號(hào)輸入方式包括O模擬信號(hào)經(jīng)互感器傳變過來的傳統(tǒng)采樣電壓、電流模擬信 號(hào)，及由并行電纜以空接點(diǎn)的形式接入的開關(guān)量信號(hào)；2) 正C 61850-9-1數(shù)字信號(hào)和GOOSE信號(hào)符合IEC 61850-9-1 串行單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)和GOOSE信息網(wǎng)的GOOSE信號(hào)；3) IEC 61850-9-2數(shù)字信號(hào)和GOOSE信號(hào)符合IEC 61850-9-2 的數(shù)字信號(hào)和GOOSE報(bào)文，由過程總線綜合傳輸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于所述采集板，包括帶有SDRAM、 FLASH的DSP模塊、FPGA-1 采集控制模塊和FPGA-2時(shí)間控制模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置， 其特征在于所述模擬信號(hào)輸入板，包括級(jí)聯(lián)的模擬量檢測模塊、AD采樣模 塊、FPGA-3，以及提供電源的電源檢測模塊；所述數(shù)字信號(hào)輸入板，包括網(wǎng)絡(luò)處理器、光纖收發(fā)模塊、PCI網(wǎng) 卡、FPGA-4、 FLASH BOOT ROM、 DDRRAM禾Q RS232驅(qū)動(dòng)器。所述管理機(jī)為任何PC機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，其特征在于所述GPS對(duì)時(shí)板包括FPGA-5、 CPU和OCXO，提供系統(tǒng)統(tǒng)一 的同步時(shí)鐘。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與記錄裝置，在服務(wù)器端按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)要求統(tǒng)一建立IEC 61850模型，設(shè)有具有相同硬件平臺(tái)的故障錄波邏輯模塊及PMU邏輯模塊，按照IEC 61850-6實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，并形成獨(dú)立使用的配置工具。本發(fā)明根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)將故障錄波和同步相量測量分別建模為不同的邏輯設(shè)備，既實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)故障情況下的數(shù)據(jù)記錄，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)重要的變電站和發(fā)電廠進(jìn)行同步相量測量，進(jìn)而構(gòu)建電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定的監(jiān)控，提高調(diào)度機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確把握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的能力。本發(fā)明可以廣泛用于線路錄波、主變錄波，機(jī)組錄波，及重要廠站同步相量測量等各種應(yīng)用場合。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101498757SQ200910105710
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者磊 周, 孔祥兵, 廖民康, 溪小寧, 王一凡, 耿池勇 申請(qǐng)人:深圳市雙合電腦系統(tǒng)股份有限公司