一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電設(shè)備是電網(wǎng)的基本單元。變電設(shè)備智能化是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)示之一。智能變電站通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)采集，在線分析，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)可視化，并根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，分析，采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)變電站智能化。隨著特高壓輸電技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)變電站設(shè)備的監(jiān)測(cè)技術(shù)的需求的越來(lái)越大，性能與可靠性要求也越來(lái)越高。
[0003]隨著智能變電站一體化的迅速發(fā)展，作為設(shè)備智能化的智能電子設(shè)備(IED)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。為了爭(zhēng)奪這塊巨大的市場(chǎng)，很多廠家加入了智能電子設(shè)備供應(yīng)商的行列。由于產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備總是出現(xiàn)異常情況，甚至退出運(yùn)行。因此，加強(qiáng)智能電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)就變得非常重要。
[0004]目前，智能電子設(shè)備通過(guò)廠家自己調(diào)試，缺乏智能組件電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，使得不同廠商的協(xié)調(diào)配合都是問(wèn)題。而且智能電子設(shè)備監(jiān)測(cè)依托于一次設(shè)備的測(cè)試，通用的測(cè)試方法帶一次設(shè)備一起做試驗(yàn)，加高電壓或大電流。但是這種方式試驗(yàn)成本很高，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，試驗(yàn)過(guò)程缺乏信息交互的監(jiān)控設(shè)備，試驗(yàn)的隨機(jī)性大，試驗(yàn)不能反映所有情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法，在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能斷路器一次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的模擬仿真，而且其交互功能強(qiáng)大，操作便捷，接口通用；監(jiān)測(cè)方法減少了試驗(yàn)成本，縮短了試驗(yàn)周期，并且系統(tǒng)可擴(kuò)展性良好，可以適應(yīng)現(xiàn)在智能電子迅速的發(fā)展技術(shù)的性能的監(jiān)測(cè)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置，所述在線監(jiān)測(cè)裝置包括以太網(wǎng)控制器、FPGA控制器、輸出模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、RS485通信模塊和電源模塊；所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊與FPGA控制器單向連接，所述以太網(wǎng)控制器和RS485通信模塊均與FPGA控制器雙向連接，所述FPGA控制器與輸出模塊單向連接。
[0008]所述FPGA控制器以計(jì)數(shù)單元為基準(zhǔn)，控制在線監(jiān)測(cè)裝置中其他模塊完成仿真測(cè)試；所述FPGA控制器通過(guò)以太網(wǎng)控制器與上位機(jī)控制分析平臺(tái)進(jìn)行通信。
[0009]所述輸出模塊包括電流輸出模塊、電壓輸出模塊、PWM輸出模塊和繼電器輸出模塊。
[0010]所述電流輸出模塊包括第一電流輸出模塊和第二電流輸出模塊；所述第一電流輸出模塊為0-2A電流輸出模塊，所述第二電流輸出模塊為0-2mA電流輸出模塊。
[0011]所述電壓輸出模塊包括DA轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器；通過(guò)DA轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，通過(guò)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電壓的放大和調(diào)理。
[0012]所述PWM輸出模塊實(shí)現(xiàn)3路PWM差分輸出，PWM輸出模塊的最高輸出電壓為24V，最高輸出頻率為IMHz ；
[0013]所述繼電器輸出模塊實(shí)現(xiàn)功率繼電器的驅(qū)動(dòng)控制。
[0014]所述RS485通信模塊實(shí)現(xiàn)TTL電平到485電氣特性的轉(zhuǎn)換；
[0015]所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊實(shí)現(xiàn)高壓信號(hào)到低壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換與采集；
[0016]所述模塊為所述在線監(jiān)測(cè)裝置和被測(cè)的智能電子設(shè)備供電。
[0017]本發(fā)明還提供一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟:
[0018]上位機(jī)控制分析平臺(tái)根據(jù)用戶需求，生成仿真測(cè)試文件；
[0019]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)將所述仿真測(cè)試文件下發(fā)給在線監(jiān)測(cè)裝置，所述在線監(jiān)測(cè)裝置加載所述仿真測(cè)試文件；
[0020]所述在線監(jiān)測(cè)裝置執(zhí)行所述仿真測(cè)試文件，并將應(yīng)答數(shù)據(jù)回傳給所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)；
[0021]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)解析應(yīng)答數(shù)據(jù)并分析處理，得到監(jiān)測(cè)結(jié)果。
[0022]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)與所述在線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)以太網(wǎng)總線進(jìn)行通信，仿真測(cè)試文件由智能電子設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的COMTRADE錄波文件轉(zhuǎn)化得到，所述COMTRADE錄波文件包括配置文件和數(shù)據(jù)文件；所述配置文件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2007/IEC60255-24:2001《電氣繼電器第24部分:電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式》，所述數(shù)據(jù)文件符合國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)裝置專用技術(shù)規(guī)范書(1199-500071968-00002)》附錄C。
[0023]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)采用QT4.7版本平臺(tái)開(kāi)發(fā)，支持win XP和win 7操作系統(tǒng)，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合B/S和C/S架構(gòu)，其中B/S架構(gòu)用于Web發(fā)布模塊；
[0024]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)配置、畫面編輯、在線監(jiān)視、歷史查詢、設(shè)備管理、告警提示和進(jìn)程管理。
[0025]所述智能電子設(shè)備包括測(cè)量智能電子設(shè)備、局部放電監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能電子設(shè)備和開(kāi)關(guān)設(shè)備控制器。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0027]A.在線監(jiān)測(cè)裝置利用數(shù)字和模數(shù)混合仿真的方法，模擬了開(kāi)關(guān)設(shè)備的機(jī)械狀態(tài)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能斷路器一次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的模擬仿真。而且在線監(jiān)測(cè)裝置交互功能強(qiáng)大，操作便捷，接口通用。
[0028]B.在線監(jiān)測(cè)方法，可模擬站控層設(shè)備，對(duì)接入站控層IED的開(kāi)關(guān)設(shè)備控制器及監(jiān)測(cè)主IED進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能。可模擬一次設(shè)備的模擬量輸出，如整個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備間隔的分、合、預(yù)警、報(bào)警、閉鎖等，包括彼此間的聯(lián)、閉鎖關(guān)系、邏輯時(shí)序關(guān)系等，擺脫了智能電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)依靠一次設(shè)備的局面，減少了試驗(yàn)成本，縮短了試驗(yàn)周期。并且系統(tǒng)可擴(kuò)展性良好，可以適應(yīng)現(xiàn)在智能電子迅速的發(fā)展技術(shù)的性能的監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明提供的智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中上位機(jī)控制分析平臺(tái)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]如圖1，本發(fā)明提供一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置，所述在線監(jiān)測(cè)裝置包括以太網(wǎng)控制器、FPGA控制器、輸出模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、RS485通信模塊和電源模塊；所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊與FPGA控制器單向連接，所述以太網(wǎng)控制器和RS485通信模塊均與FPGA控制器雙向連接，所述FPGA控制器與輸出模塊單向連接。
[0033]所述FPGA控制器以計(jì)數(shù)單元為基準(zhǔn)，控制在線監(jiān)測(cè)裝置中其他模塊完成仿真測(cè)試；所述FPGA控制器通過(guò)以太網(wǎng)控制器與上位機(jī)控制分析平臺(tái)進(jìn)行通信。
[0034]所述輸出模塊包括電流輸出模塊、電壓輸出模塊、PWM輸出模塊和繼電器輸出模塊。
[0035]所述電流輸出模塊包括第一電流輸出模塊和第二電流輸出模塊；所述第一電流輸出模塊為0-2A電流輸出模塊，所述第二電流輸出模塊為0-2mA電流輸出模塊。
[0036]所述電壓輸出模塊包括DA轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器；通過(guò)DA轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，通過(guò)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電壓的放大和調(diào)理。
[0037]所述PWM輸出模塊實(shí)現(xiàn)3路PWM差分輸出，PWM輸出模塊的最高輸出電壓為24V，最高輸出頻率為IMHz ；
[0038]所述繼電器輸出模塊實(shí)現(xiàn)功率繼電器的驅(qū)動(dòng)控制。
[0039]所述RS485通信模塊實(shí)現(xiàn)TTL電平到485電氣特性的轉(zhuǎn)換；
[0040]所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊實(shí)現(xiàn)高壓信號(hào)到低壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換與采集；
[0041 ] 所述模塊為所述在線監(jiān)測(cè)裝置和被測(cè)的智能電子設(shè)備供電。
[0042]在線監(jiān)測(cè)裝置利用FPGA控制器作為中央處理器，圍繞此核心，利用其用豐富的外設(shè)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。FPGA有更為豐富的1引腳、高速GBT收發(fā)器、豐富的DSP運(yùn)算單元，其自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，脈沖撲獲模塊和異步串行通信這些的應(yīng)用，保證了智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)的檢測(cè)裝置對(duì)于斷路器機(jī)械特性的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。所以FPGA是其主要模塊，負(fù)責(zé)采集和傳遞分析仿真數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)控制器是負(fù)責(zé)和上位機(jī)控制分析平臺(tái)的通信，電源模塊負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)測(cè)試裝置進(jìn)行供電，RS485通信模塊和輸入輸出模塊負(fù)責(zé)捕獲采集仿真數(shù)據(jù)輸出到智能電子設(shè)備。
[0043]本發(fā)明還提供一種智能電子設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟:
[0044]上位機(jī)控制分析平臺(tái)根據(jù)用戶需求，生成仿真測(cè)試文件；
[0045]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)將所述仿真測(cè)試文件下發(fā)給在線監(jiān)測(cè)裝置，所述在線監(jiān)測(cè)裝置加載所述仿真測(cè)試文件；
[0046]所述在線監(jiān)測(cè)裝置執(zhí)行所述仿真測(cè)試文件，并將應(yīng)答數(shù)據(jù)回傳給所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)；
[0047]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)解析應(yīng)答數(shù)據(jù)并分析處理，得到監(jiān)測(cè)結(jié)果，包括典型波形數(shù)據(jù)和采樣波形數(shù)據(jù)誤差分析，過(guò)程信息等。
[0048]所述上位機(jī)控制分析平臺(tái)與所述在線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)以太網(wǎng)總線進(jìn)行通信，仿真測(cè)試文件由智能電子設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的COMTRADE錄波文件轉(zhuǎn)化得到，所述COMTRADE錄波文件包括配置文件和數(shù)據(jù)文件；所述配