专利名称：智能变电站继电保护测试信号转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气工程技术领域，尤其涉及一种智能变电站继电保护测试信号转换装置。
背景技术：
智能变电站的站内二次系统之间主要基于IEC61850通信协议进行网络通信，其电流、电压等信号采样值和动作、发信指令均采用数字网络报文方式；常规变电站的站内二次系统之间主要基于电气模拟信号的采样方式以及基于开关量的指令方式，两种变电站在站内二次系统结构上有很大差别。电力行业进行保护装置的检修与调试绝大多数使用输出模拟量的继电保护测试仪器，适用于常规变电站，而不适用于智能变电站；目前也没有可兼容两种变电站设计方式的调试装置。这将造成在同一电网不同类型变电站中设备无法通用，势必降低设备使用效率和应用范围，增加电网企业运维成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种智能变电站继电保护测试信号转换装置，使电力系统现在大范围使用的输出模拟量的继电保护测试仪器适用于智能变电站的检修调试情况，提高电网企业设备使用效率，降低运维成本。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:智能变电站继电保护测试信号转换装置，包括Power PC微处理器、FPGA信号处理器、GPS模块及接口模块，其中Power PC微处理器通过内部总线与FPGA信号处理器连接，GPS模块和接口模块分别与FPGA信号处理器连接。所述接口模块包括光纤网络模块、光纤串口模块、模拟量输入采样模块(包含电流、电压两种类型)及其A/D转换模块、开关量开入模块、开关量开出模块，其中模拟量输入采样模块通过A/D转换模块与FPGA信号处理器连接，光纤网络模块、光纤串口模块、开关量开入模块和开关量开出模块分别与FPGA信号处理器连接。Power PC微处理器、FPGA信号处理器为中央处理及通信单元，用于接收PC上位机软件下发的指令和配置文件并解析处理；模拟量输入采样模块和A/D转换单元，用于接收继电保护测试装置发出的电流、电压模拟量，并转换成数字信号；开关量开入模块和开关量开出模块，用于输出开关量和输入开关量； 光纤网络模块和光纤串口模块用于传递基于IEC61850通信规约(含IEC61850-9-2、IEC61850-9-1、IEC60044-8报文)的采样值报文和动作、发信指令报文(含GOOSE报文)，与智能变电站内二次网络和组件接口 ；GPS模块，用于接收光IRIG-B码、光秒脉冲方式的同步信号，或者接收GPS卫星守时信号，实现数字信号发送的系统同步功能。[0013]本实用新型提出的智能变电站继电保护测试信号转换装置，其优点和效果包括:(I)能将接入的电压、电流模拟量转换为符合IEC61850规约的数字报文，可将适用于常规变电站的继电保护测试装置接入智能变电站；(2)能接收和发出数字指令报文及空接点开关量，并实现上述两种不同类型开关信号的相互映射和转换；(3)能接收多种同步信号(光IRIG-B码、光秒脉冲)和GPS卫星守时信号，实现系统同步发送；(4)调试人员可利用上位机软件经过通信口对发出的采样值报文和指令报文进行设置，操作简单，能实现智能组件调试的高级功能应用；(5)模块化的设计和安装方式，能方便增减模块而不影响整体功能使用，且重量轻，便于携带。
图1是本实用新型的结构框图。图2是本实用新型应用方式的单装置调试接线示意图。图3为本实用新型应用方式的网采网跳联调接线示意图。图4为本实用新型应用方式的直采网跳联调接线示意图。
具体实施方式
本实用新型如图1所示，包括Power PC微处理器8、FPGA信号处理器8、及GPS模块7、接口模块；接口模块包括光纤网络模块1、光纤串口模块2、模拟量输入采样模块(包含电流、电压两种类型)3及其A/D转换模块6、开关量开入模块4、开关量开出模块5 ;其中Power PC微处理器9通过内部总线与FPGA信号处理器8连接，模拟量输入采样模块3通过AD转换模块6与FPGA信号处理器8连接，GPS模块、光纤网络模块1、光纤串口模块2、开关量开入模块4和开关量开出模块5分别与FPGA信号处理器8连接；为控制本实用新型装置，需配置一台安装有专用控制软件的电脑(上位机)10，上位机10同时具有人机界面功能，上位机10与本装置的Power PC微处理器9通过以太网络连接或网线直连。Power PC微处理器9负责接收上位机10下发的指令，经过解析处理下传给FPGA信号处理器8，并将上位机10要求上传的运行信息、配置信息发送给上位机10。Power PC微处理器9与FPGA信号处理器8通过装置内部总线通讯。当上位机10的配置下传后，装置自动保存配置，掉电不丢失，此时Power PC微处理器9与上位机10的通讯可以中断。FPGA信号处理器8负责接收Power PC微处理器9发布的具体配置指令，并下装到指定的接口模块缓存。FPGA信号处理器8利用其高速、实时特性同时处理各个接口模块收发的信号和报文。具体是将来自于模拟量输入采样模块3的电流、电压进行处理和解析，转换为数字量，按照配置通过对应的光纤网络(或光纤串口)模块端口输出符合IEC61850-9-U9-2或IEC60044-8 (FT-3)规约的光信号；将开关量开入状态转换为符合IEC61850-8-1 (G00SE)规约的光信号由对应的光纤网络模块输出，以及将光纤网络模块收到的G00SE报文解析后转换为状态信号由开关量开出模块输出。各接口模块根据实际应用需要，实现模拟量、开关量开入开出与光纤网络通信或光纤串口通信之间的信号转换。GPS模块，用于接收光IRIG-B码、光秒脉冲方式的同步信号，或者接收GPS卫星守时信号，实现数字信号发送的系统同步功能。图2 4为将本实用新型应用于智能变电站的智能保护组件测试的不同接线实施方式的实例。图2为接线实例1，针对采样和状态均为网络报文格式的单一智能保护组件，适用于智能保护组件单体调试:(I)将继电保护测试仪的电压、电流模拟量输出接到本实用新型的输入采样模块的输入端，开出接点接到本实用新型的开关量输入模块开入端，开入接点接到开关量输出丰旲块开出;(2)将本实用新型的光纤网络模块接口接到智能保护组件的采样光纤接口和GOOSE光纤接口 ；(3)通过上位机界面，采用手动设置或导入S⑶、CID文件方式，选择对应的报文格式，配置本实用新型的模拟量与数字报文的端口映射关系。图3为接线实例2，针对智能变电站采用网采网跳方式，适用于现场调试:( I)同实例I的步骤(I);(2)将本实用新型的光纤网络模块接口接到智能变电站内二次网络对应SMV网络和GOOSE网络，智能终端和智能保护组件接线按智能变电站实际接线方式；( 3 )同实例I的步骤(3 )。图4为接线实例3，针对采用智能变电站采用直采网跳方式:( I)同实例I的步骤(I);(2)将本实用新型的用于发送采样值的光纤网络接口接到智能保护组件的采样光纤接口，用于收发指令报文的光纤网络接口接到对应GOOSE网络；(3)同实例I的步骤(3)。
权利要求1.一种智能变电站继电保护测试信号转换装置，其特征在于包括Power PC微处理器、FPGA信号处理器、GPS模块及接口模块，其中Power PC微处理器通过内部总线与FPGA信号处理器连接，GPS模块和接口模块分别与FPGA信号处理器连接。
2.根据权利要求1所述的智能变电站继电保护测试信号转换装置，其特征在于所述接口模块包括光纤网络模块、光纤串口模块、模拟量输入采样模块及其A/D转换模块、开关量开入模块、开关量开出模块，其中模拟量输入采样模块通过AD转换模块与FPGA信号处理器连接，光纤网络模块、光纤串口模块、开关量开入模块和开关量开出模块分别与FPGA信号处理器连接。
专利摘要本实用新型公开了一种智能变电站继电保护测试信号转换装置，包括PowerPC微处理器、FPGA信号处理器、GPS模块及接口模块，其中PowerPC微处理器通过内部总线与FPGA信号处理器连接，GPS模块和接口模块分别与FPGA信号处理器连接。其优点包括(1)能将接入的电压、电流模拟量转换为符合IEC61850规约的数字报文，可将适用于常规变电站的继电保护测试装置接入智能变电站；(2)能接收和发出数字指令报文及空接点开关量，并实现上述两种不同类型开关信号的相互映射和转换；(3)能接收多种同步信号和GPS卫星守时信号，实现系统同步发送；(4)可利用上位机软件经过通信口对发出的采样值报文和指令报文进行设置，操作简单，能实现智能组件调试的高级功能应用等。
文档编号G01R31/00GK202948080SQ20122045051
公开日2013年5月22日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者欧阳帆, 赵永生, 刘海峰, 荀吉辉, 潘伟, 姚程 申请人:湖南省湘电试研技术有限公司, 湖南省电力公司科学研究院