智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于智能變電站調(diào)試、運行和維護的智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前智能電網(wǎng)建設(shè)是各國電力行業(yè)的熱點，我國提出了建設(shè)“堅強可靠，經(jīng)濟高效，清潔環(huán)保，透明開放，友好互動”的具有中國特色的智能電網(wǎng)。智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是應(yīng)用先進可靠、高度集成的設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)化通信、標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺，實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)全面采集、自動運行控制、在線分析決策、協(xié)同互動等功能，達到提高變電站運行可靠性、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)實時控制和智能調(diào)節(jié)、優(yōu)化資源利用、電源靈活接入等目標(biāo)的變電站。智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作。
[0003]智能變電站以網(wǎng)絡(luò)連接取代傳統(tǒng)電纜連接，網(wǎng)絡(luò)報文成為電壓、電流以及開關(guān)、保護等的動作信息的主要載體，是智能變電站運行的基礎(chǔ)。智能變電站的網(wǎng)絡(luò)報文數(shù)據(jù)有兩大特點:一是實時性要求高，每250us就有一組采樣值報文發(fā)出，因此要求站內(nèi)裝置應(yīng)具有足夠的實時響應(yīng)特性;二是數(shù)據(jù)量大，如安裝24個MU的變電站每天的數(shù)據(jù)量就可達1.9TB，這對于負(fù)責(zé)記錄和監(jiān)視報文數(shù)據(jù)的裝置來說是一個巨大的考驗。
[0004]隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推行，數(shù)字化變電站相關(guān)技術(shù)日益完善，數(shù)字化變電站已經(jīng)進入了大規(guī)模實用階段。在數(shù)字化變電站中，采用數(shù)字傳輸技術(shù)替代了常規(guī)變電站中沿用多年的模擬量傳輸，完成變電站各IED設(shè)備之間的實時信息交換，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和設(shè)備的互操作性提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。在數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)條件下，由于傳統(tǒng)的故障錄波裝置已不能滿足變電站日常運行、管理的需要，因此采用了新的通信分析工具對數(shù)字化變電站的通信報文(G00SE、MMS、SMV等)進行分析、記錄。而智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試、檢測和維護工程實際中缺乏便攜式報文解析和故障數(shù)值計算工具，不利于運檢工作科學(xué)化水平和效率的提尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置，不但能記錄、分析電壓電流等電氣量，提供檢測故障分析功能，而且能完整的記錄、分析整個智能變電站的報文，為故障分析提供可靠依據(jù)。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，所述的硬件系統(tǒng)包括管理單元、SV及GOOSE采集模塊、FT3采集模塊、千兆光口采集模塊和模擬信號采集模塊;所述的軟件系統(tǒng)包括故障錄波及報文采集子系統(tǒng)、故障錄波及報文存儲子系統(tǒng)及運行在PC上的故障錄波與報文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)；
故障錄波及報文采集子系統(tǒng)支持ST、LC或RJ45光電口并支持FT3協(xié)議，依賴于多核多線程網(wǎng)絡(luò)處理器，用于對原始報文進行采集、分析、壓縮及存儲，由實時報文接收模塊、異常報文告警模塊、實時流量統(tǒng)計模塊、實時壓縮處理模塊、實時波形提取模塊、錄波啟動判斷模塊、故障錄波模塊、穩(wěn)態(tài)錄波模塊、校時處理模塊和故障錄波及報文數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成；故障錄波及報文存儲子系統(tǒng)基于嵌入式實時Linux內(nèi)核，用于接收來自故障錄波及報文采集子系統(tǒng)的報文數(shù)據(jù)并完成存儲管理、遠傳及轉(zhuǎn)換測距，由故障錄波及報文數(shù)據(jù)接收模塊、故障錄波及報文獨立存儲模塊、故障錄波存儲管理模塊、穩(wěn)態(tài)錄波存儲管理模塊、IEC61850/103/104規(guī)約遠傳模塊、COMTRADE數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、故障測距模塊、異常報文事件告警模塊、定值組管理模塊、報文存儲管理模塊和異常報文獨立存儲管理模塊組成；
故障錄波與報文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)對故障錄波數(shù)據(jù)和報文數(shù)據(jù)進行在線監(jiān)視、在線分析和管理。
[0007]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置可運行于Windows或Linux圖形操作系統(tǒng)平臺，基于大容量列表管理控件、報文分析引擎、波形分析引擎以及流量監(jiān)視等模塊，集成網(wǎng)絡(luò)硬件加速、硬件壓縮解壓縮、高速消息分發(fā)處理等機制;集故障錄波、穩(wěn)態(tài)錄波、報文記錄、數(shù)據(jù)分析、存儲、傳輸?shù)榷喾N功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、易于擴展，充分保證裝置具有強大的數(shù)據(jù)吞吐及處理能力，實現(xiàn)功能強大的在線監(jiān)視分析功能。
[0008]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置通過對智能變電站過程層IEC61850通信協(xié)議在線解析來監(jiān)視過程層信號，信號探測功能可以探測過程層網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘柕念愋?、格式和頻率等特征，并用可視化的方式分析二次回路狀態(tài);數(shù)值分析功能對過程層的采樣值信息、GOOSE信息進行數(shù)值分析，以直觀的方式體現(xiàn)過程層信號的變化情況。
[0009]本發(fā)明采用先進的多核嵌入式軟、硬件平臺技術(shù)，在保證系統(tǒng)實時性的同時保證系統(tǒng)的可靠性與先進性;采用硬件壓縮技術(shù)，克服硬盤讀寫速度瓶頸，實現(xiàn)大容量、高速數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，數(shù)據(jù)存儲采用平衡存儲技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的安全性，延長硬盤的使用壽命。實現(xiàn)故障錄波和報文數(shù)據(jù)的同時記錄和存儲功能，滿足智能變電站對數(shù)據(jù)記錄完整性的要求。實現(xiàn)故障錄波與報文數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析，實現(xiàn)故障錄波與報文數(shù)據(jù)的一一對應(yīng)關(guān)系，建立異常報文的快速檢索機制，構(gòu)建統(tǒng)一分析平臺和報文可視化分析平臺。實現(xiàn)對SV采樣點報文和GOOSE開關(guān)量報文的提取功能，形成Comtrade格式的錄波數(shù)據(jù)。實現(xiàn)報文分析功能，包括:SV報文分析、GOOSE報文分析、MMS報文分析，實現(xiàn)異常報文的處理和顯示。通過多種方式實現(xiàn)精確對時，提供帶有絕對時標(biāo)的記錄數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)廣域同步數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。采用高精度的測距技術(shù)，為電力系統(tǒng)的事故分析和恢復(fù)提供及時、準(zhǔn)確的分析結(jié)果。實現(xiàn)多種通訊方式，具有開放的規(guī)約與數(shù)據(jù)格式，易于與故障信息子站系統(tǒng)或者主站系統(tǒng)接口，故障數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換成COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)格式，通訊方式靈活，支持103、104標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約及IEC61850規(guī)約。
[0010]本發(fā)明的智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置全面貫徹了全國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)KDL/T 860)、《電力系統(tǒng)動態(tài)記錄裝置通用技術(shù)條件KDL/T553-2013)，和《微機型發(fā)電機變壓器組動態(tài)記錄裝置技術(shù)條件》(DL/T873-2004)，《智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文記錄及分析裝置技術(shù)條件》(Q/GDW 715-2012)、《智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文記錄及分析裝置檢測規(guī)范》(Q/GDW 733-2012)、并結(jié)合電力系統(tǒng)用戶的最新需求發(fā)展研制開發(fā)，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品和以往產(chǎn)品相比，具有更加鮮明的技術(shù)特點。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】的故障錄波及報文采集子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】的故障錄波及報文存儲子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是本發(fā)明【具體實施方式】的故障錄波與報文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】和附圖，進一步闡述本發(fā)明。
[0016]智能變電站便攜式故障錄波與報文檢測裝置，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，所述的硬件系統(tǒng)包括管理單元、SV及GOOSE采集模塊、FT3采集模塊、千兆光口采集模塊和模擬信號采集模塊，采用64位MIPS64架構(gòu)高性能四核網(wǎng)絡(luò)處理器，其中兩個核用于數(shù)據(jù)的實時接收、分析和壓縮，一個核用于故障錄波，另一個核用于故障錄波數(shù)據(jù)和報文數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)遠傳，通過四核十六線程處理器的協(xié)同無縫合作，使故障錄波和報文的記錄同時完成。
[0017]所述的軟件系統(tǒng)采用系統(tǒng)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括故障錄波及報文采集子系統(tǒng)、故障錄波及報文存儲子系統(tǒng)及運行在PC上的故障錄波與報文在線分析監(jiān)視子系統(tǒng)。
[0018]故障錄波及報文采集子系統(tǒng)如圖2所示，故障錄波及報文采集子系統(tǒng)運行的是嵌入式實時內(nèi)核，是MIPS64內(nèi)核的CPU專用操作系統(tǒng)，支持ST、LC或RJ45光電口并支持FT3協(xié)議，依賴于多核多線程網(wǎng)絡(luò)處理器，由實時報文接收模塊、異常報文告警模塊、實時流量統(tǒng)計模塊、實時壓縮處理模塊、實時波形提取模塊、錄波啟動判斷模塊、故障錄波模塊、穩(wěn)態(tài)錄波模塊、校時處理模塊和故障錄波及報文數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成，優(yōu)點是高效、可靠的提供了外設(shè)的驅(qū)動、定時器管理、中斷管理、文件系統(tǒng)、多核同步機制和多線程管理等功能，主要完成接收報文，分類報文，存儲報文，異常報文告警，提取實時波形，判斷是否啟動錄波，故障錄波，穩(wěn)態(tài)錄波，實時對時和實時流量統(tǒng)計等功能。
[0019]故障錄波及報文采集子系統(tǒng)首先通過實時