專利名稱：新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其是ー種新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端。
背景技術(shù)：
隨著智能變電站的建立，以IEC61850規(guī)約和電子互感器為代表的技術(shù)得到大量應(yīng)用。IEC61850規(guī)約作為變電站統(tǒng)一通信協(xié)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的 標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由過(guò)程層、間隔層、站控層三部分組成，對(duì)于電子式互感器在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，間隔層的智能設(shè)備面臨的首要問(wèn)題是要解決好與過(guò)程層合并單元和站控層的管理系統(tǒng)接ロ與通信。由于智能變電站和傳統(tǒng)變電站存在很大差異，因此，現(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要，其原因是1、接ロ的改變，由于智能變電站過(guò)程層設(shè)備采用電子式互感器、光纖輸出，電子式互感器匯總到合并單元，合并單元經(jīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或以太網(wǎng)方式發(fā)送采樣數(shù)據(jù)至位于間隔層的設(shè)備，不再有模擬或強(qiáng)電信號(hào)送入設(shè)備，而是數(shù)字信號(hào)或很小的模擬信號(hào)；2、由于智能電網(wǎng)對(duì)采集的信號(hào)要求更精確，更接近網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，因此，需要原有基于傳統(tǒng)鐵磁型互感器的保護(hù)原理及計(jì)量方法進(jìn)行調(diào)整；3、對(duì)站控層的通信要求劇增，設(shè)備必須提升通信及數(shù)據(jù)處理能力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)程層合并単元與站控層無(wú)縫互聯(lián)和通訊功能的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的ー種新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，包括變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊和GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊，變送模塊的輸入端與過(guò)程層合并單元相連接，變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊依次相連接，GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊連接到內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)處理及分析模塊通過(guò)通信接ロ與站控層相連接。而且，所述的變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊通過(guò)總線式的接ロ或差分接ロ連接在一起。而且，所述的變送模塊采用光纖收發(fā)器。而且，所述的數(shù)據(jù)采集模塊由數(shù)據(jù)采集DSP模塊和雙端ロ RAM連接構(gòu)成。而且，所述的管理模塊由管理DSP模塊和雙端ロ RAM連接構(gòu)成。而且，所述的數(shù)據(jù)處理與分析模塊由嵌入式ETX、通信接ロ及顯示打印接ロ連接構(gòu)成。而且，所述的通信接ロ為網(wǎng)絡(luò)接ロ或RS232接ロ。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型應(yīng)用于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的間隔層,一方面通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)接ロ接收過(guò)程層合并單元傳送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊及數(shù)據(jù)分析處理模塊進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能；另ー方面通過(guò)エ業(yè)級(jí)以太網(wǎng)將處理完成的數(shù)據(jù)傳送到站控層，從而實(shí)現(xiàn)與過(guò)程層合并單元和站控層的無(wú)縫互聯(lián)和通訊功能，充分保證了通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，為智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的互動(dòng)性和互操作性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，節(jié)省了調(diào)試和維護(hù)時(shí)間，也降低了運(yùn)行成本。

圖I是本實(shí)用新型的連接示意圖；圖2是本實(shí)用新型與過(guò)程層合并單元和站控層的連接關(guān)系。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)ー步詳述ー種新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，如圖I所示，包括變送模塊、數(shù)據(jù)采集模 塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊和GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊，其中，變送模塊采用AVAGO公司的光纖收發(fā)器或其模塊接收來(lái)自光纖傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)并通過(guò)內(nèi)部總線傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)采集模塊由數(shù)據(jù)采集DSP模塊和雙端ロ RAM連接構(gòu)成，該數(shù)據(jù)采集DSP模塊采用德州儀器的DSP處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集并存儲(chǔ)到雙端ロ RAM中；管理模塊由管理DSP和雙端ロRAM構(gòu)成，管理模塊的DSP接收數(shù)據(jù)采集模塊的雙ロ RAM數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及分析模塊中；數(shù)據(jù)處理與分析模塊由嵌入式ETX、通信接ロ及顯示打印接ロ連接構(gòu)成，能夠?qū)芾砟K傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，然后根據(jù)需求通過(guò)RS232或者網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸究貙?；GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊連接到內(nèi)部總線上實(shí)現(xiàn)GPS時(shí)鐘及時(shí)序控制功能；上述變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊和GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊之間采用總線式的接ロ或差分接ロ，充分保證了極高的數(shù)據(jù)吞吐能力，并具有高精度和高可靠性。本監(jiān)測(cè)終端在接收GPS同步時(shí)鐘信號(hào)后，形成同步采集控制信號(hào)，在同步采集信號(hào)的控制下，數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行同步采集及預(yù)處理，采集數(shù)據(jù)通過(guò)總線分別送到管理模塊進(jìn)行相關(guān)算法計(jì)算，由數(shù)據(jù)處理及分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、打印及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等處理。如圖2所示，本新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端通過(guò)光纖接ロ與過(guò)程層合并單元相連接，通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)與站控層相連接，實(shí)現(xiàn)以下功能(I)電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)全面監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量參數(shù)，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波(50次)、間諧波、電壓電流不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變、基波及各次諧波有功、無(wú)功功率、功率因數(shù)等；諧波電壓、電流的幅值及其相位；各次諧波電壓的含有率及其電壓總畸變率；各次諧波有功、無(wú)功功率、功率因數(shù)等。(2)統(tǒng)計(jì)功能統(tǒng)計(jì)選擇時(shí)間段的最大值、最小值及發(fā)生時(shí)間、平均值、95%概率值等，自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表。(3)曲線繪制功能數(shù)據(jù)以波形、頻譜、趨勢(shì)圖及報(bào)表的形式輸出。根據(jù)測(cè)試結(jié)果自動(dòng)生成各種曲線和報(bào)表。(4)記錄存儲(chǔ)功能[0027]具有大容量存儲(chǔ)器(> 160G)，所有存儲(chǔ)記錄至少保存12個(gè)月，之后按先進(jìn)先出的原則循環(huán)更新。(5)錄波功能具備完整的錄波功能電能質(zhì)量超標(biāo)錄波(電壓偏差、頻率、不平衡、諧波)、電網(wǎng)暫態(tài)擾動(dòng)錄波(電壓短時(shí)中斷、電壓跌落、電壓驟升)、開(kāi)關(guān)量變位錄波、手動(dòng)試驗(yàn)錄波。記錄超標(biāo)發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間，持續(xù)時(shí)間和幅度，可依據(jù)錄波文件做進(jìn)ー步的故障根源分析。每ー種啟動(dòng)方式可由用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置為 啟動(dòng)或屏蔽。(6) GPS對(duì)時(shí)功能接收外部GPS接點(diǎn)對(duì)時(shí)信號(hào)，保證了所有監(jiān)測(cè)終端的同步采樣，所有記錄數(shù)據(jù)帶有絕對(duì)時(shí)刻時(shí)標(biāo)，使電能質(zhì)量數(shù)據(jù)與錄波數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)。(7)遠(yuǎn)傳功能采用局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，組網(wǎng)方式靈活，具有エ業(yè)以太網(wǎng)接ロ、MODEM接ロ、RS232、RS485串行ロ，支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)或MODEM撥號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，構(gòu)成電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)用，網(wǎng)點(diǎn)的擴(kuò)展不受限制。(8)通道配置通道配置靈活最多可監(jiān)測(cè)3*10相電壓或電流，16路開(kāi)關(guān)量輸入。所有通道同步采樣，保證計(jì)算結(jié)果的高精度。(9)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、修改方便，可當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方修改。本實(shí)用新型的工作原理為在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接ロ映射到制造報(bào)文規(guī)范(MMS)、傳輸控制協(xié)議/以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)。在間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)。變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備(1ED，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和繼電保護(hù))均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。本監(jiān)測(cè)終端通過(guò)光纖收發(fā)器，將過(guò)程層合并単元送過(guò)來(lái)的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收芯片，解析網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)，根據(jù)IEC61850協(xié)議規(guī)范，解碼收到的數(shù)據(jù)包，得到電壓、電流實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)，然后對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行電能分析，計(jì)算電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分析結(jié)果上傳站控層，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于包括變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊和GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊，變送模塊的輸入端與過(guò)程層合并單元相連接，變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊依次相連接，GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊連接到內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)處理及分析模塊通過(guò)通信接口與站控層相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊通過(guò)總線式的接口或差分接口連接在< 一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的變送模塊采用光纖收發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集模塊由數(shù)據(jù)采集DSP模塊和雙端口 RAM連接構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的管理模塊由管理DSP模塊和雙端口 RAM連接構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理與分析模塊由嵌入式ETX、通信接口及顯示打印接口連接構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其特征在于所述的通信接口為網(wǎng)絡(luò)接口或RS232接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型智能變電站電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端，其技術(shù)特點(diǎn)是包括變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊和GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊，變送模塊的輸入端與過(guò)程層合并單元相連接，變送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊依次相連接，GPS時(shí)間基準(zhǔn)模塊連接到內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)處理及分析模塊通過(guò)通信接口與站控層相連接。本實(shí)用新型應(yīng)用于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的間隔層，實(shí)現(xiàn)與過(guò)程層合并單元和站控層的無(wú)縫互聯(lián)和通訊功能，充分保證了通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，為智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的互動(dòng)性和互操作性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，節(jié)省了調(diào)試和維護(hù)時(shí)間，也降低了運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202404181SQ201220001269
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者劉穎英, 周勝軍, 安哲, 崔健, 張樹(shù)民, 徐榮琦, 李國(guó)棟, 王同勛, 薛興剛, 郭浩 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 天津市電力公司