变电站一次设备就地数字化方法及装置的制作方法

专利名称：变电站一次设备就地数字化方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力技术领域，特别是涉及一种变电站一次设备就地数字化方法及装置。
背景技术：
近年来，计算机芯片及网络等新技术的不断采用，从根本上改变了传统变电站的基本面 貌全数字化的设备、以网络构成的系统，辅以成熟的调度自动化系统，正在不断地提高 变电站运行的自动化程度和可靠性，并能逐渐真正应用自动化应能实现的功能，即自动化 不再是好看不好用的花架子，而是真正可以解决和满足生产实际运行中出现的问题和需要， 变电站自动化系统已基本被用户接受并使用。
变电站自动化系统按照IEC61850标准可分为过程层、间隔层、变电站层，过程层包括 各种一次设备像开关、线路、变压器、电容器、CT/PT等基本元件，间隔层是各种二次设 备包括采集、测量、控制、保护、自动装置、故障滤波等,，变电站层是对整个变电站进行 安全监视、控制、操作并与变电站外部进行数据交换。目前所通用的变电站自动化系统是 过程层一次设备各个间隔内的开关、刀闸、互感器的信息直接传输到设置在间隔内的或设 置在间隔附近即控制室内的智能电子设备IED完成保护、测控功能并进入通讯管理机进行 规约转换后传输到调度，即将一个间隔的信息接入一个智能的IED中，不同的IED之间信 息交互也基本采用硬接线方式，如图l、图2所示。采用这种模式的变电站自动化系统面临 的最大障碍是智能电子设备IED每次需要变电站一次设备的信息时都要现采集一次设备各 个间隔内的开关等基本元件的信息，而且使用大量的正D，不同厂家的正D、甚至同一厂家 不同型号的IED由于开发的背景、运行经验及技术水平的限制，所采用的通信协议和用户 界面不相同，因而难以实现无缝集成和互操作，需要额外的硬件(如规约转换器)和软件 来实现正D互联，还要对用户进行培训，在很大程度上削弱了变电站实现自动化的优点和 意义，并且相当一部分系统功能重复设置，没有做到信息资源共享，导致现场接线复杂， 系统的各部分接口的通信规约不一致，增加了投资并影响了系统的可靠性，并且影响了整 个系统的开放性及可扩展性。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术将变电站一次设备每一间隔内的开关、刀闸 等状态量和互感器模拟量直接接入智能电子设备IED (其中互感器模拟量在IED中A/D转 换)而导致智能电子设备IED每次都要现采集信息才能进行运算和处理、不同厂家IED互 联需要通信规约转换等问题，提供一种变电站一次设备就地数字化方法及装置。本发明是 把就地数字化装置设置在变电站一次设备的各个间隔内，该就地数字化装置在各个间隔内 进行就地数字化使信号符合正C61850协议，不用现采集信息也能在统一的信息平台共享， 便于变电站设计、施工、扩建、维护维修、提高信号传输的可靠性、进一步提高自动化和 管理水平、并且降低综合造价。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下
一种变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于分别采集同一间隔内的开关、刀
闸状态量转换成GOOSE格式报文，分别采集同一间隔内的互感器数字量、模拟量转换成 符合IEC61850协议的采样值传输格式报文，各间隔的状态量、数字量和模拟量经过上述就 地数字化处理后得到的信息发送到变电站过程层的局域网；从过程层的局域网接收GOOSE 格式报文转换成对开关、刀闸的分合操作控制。
将同一间隔内采集到的状态量、数字量、模拟量在本间隔内经过所述就地数字化处理 后通过交换机传输到集成IED，将各个间隔的状态量、数字量、模拟量在本间隔内就地数 字化处理后都通过所述交换机传输到该集成IED，该集成IED分别对各个间隔输出的经过 就地数字化处理后的信息进行运算和处理从而实现变电站的保护和自动化功能。
根据集成IED的同步采集命令使正在采集信息的各个间隔的设备在同一时刻采集信息 并把同一时刻采集的信息传输到变电站过程层的局域网，保证采集装置的采样同步性。
所述采集同一间隔内的互感器信息为电子式互感器ECT/EVT的数字信息/模拟信息和/ 或传统互感器CT、 PT模拟信息。
所述信息的传输用双以太网光纤通讯，所述双以太网光纤为FX100/1000光纤；所述交 换机为以太网光交换机。
一种变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于将就地数字化装置设置在各个间 隔内，所述就地数字化装置与开关、刀闸、互感器连接，所述就地数字化装置通过变电站 过程层的局域网与所述交换机上的通用数字接口连接；所述就地数字化装置把采集到的间 隔内的开关、刀闸状态量转换成GOOSE格式报文，把采集到的间隔内的互感器数字量或模 拟量转换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文，把上述就地数字化处理后的信息传输到变电站过程层的局域网，把从变电站过程层的局域网接收到的GOOSE格式报文转换成 对开关、刀闸的分合操作。
所述就地数字化装置包括核心处理器单元、开入开出处理单元、模拟量接入单元、 正C61850协议支持包、人机接口单元、网络接入单元；所述核心处理器单元与开入开出处 理单元、模拟量接入单元、正C61850协议支持包、人机接口单元、网络接入单元连接，所 述开入开出处理单元与间隔内的开关、刀闸连接；所述开入开出处理单元采集开关、刀闸 的状态量后在核心处理器单元、IEC61850协议支持包转换成GOOSE格式报文传输到变电 站过程层的局域网，把从变电站过程层的局域网收到的GOOSE格式报文在核心处理器单 元、IEC61850协议支持包转换成开关、刀闸的分合控制操作；所述模拟量接入单元与间隔 内的互感器连接，所述模拟量接入单元采集间隔内的互感器信息在核心处理器单元、协议 支持包转换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文接入到变电站过程层的局域网。
所述正C61850协议支持包包括GOOSE信息收发模块、采样值发送模块、XML配置 文件解析模块；所述GOOSE信息收发模块把开入开出处理单元采集到的开关、刀闸状态量 信息转换成GOOSE格式报文传输到变电站过程层的局域网，把从变电站过程层的局域网收 到的GOOSE格式报文转换成对开关刀闸的分合控制操作；所述采样值发送模块把模拟量接 入单元采集到的信息转换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文接入到变电站过程层 的局域网；所述XML配置文件解析模块设置可编程的配置文件解释支持包，解析任务执行 的配置文件用于实现开关、刀闸、互感器的特征描述及信息关联，开关、刀闸、互感器的 综合调用关系及扫描频率分配。
所述模拟量接入单元包括微型精密互感器、电压调理电路、AD转换电路、电子式互感 器接口信号调理电路；
所述微型精密互感器、电压调理电路、AD转换电路接收传统互感器的模拟量信息进行A/D 转换；所述电子式互感器接口信号调理电路接收电子式互感器的各类信息。
所述核心处理器单元包括32位微处理器、160MHz的主频、32M DDR内存及16M的 FLASH,所述核心处理器单元采用vxWorks操作系统，调度任务、管理资源。
所述就地数字化装置还包括与所述核心处理器单元相连的同步处理单元，所述同步处 理单元设置同步采样支持软件包，接入光纤同步信号进行精密对时、同步采样处理并根据 同步输入信号精密调整采样时刻及实时时钟维护。
所述人机接口单元由一个320X240的蓝屏液晶和7个键盘通过CPLD与装置信息连接， 可以显示基本的采集信息及异常状态，并可简单控制装置运行设置；所述人机接口单元中
7设置人机接口程序包，实现可配置的人机操作，便于运行监视。
所述网络接入单元使用2路光纤100/1000M以太网，用于实现对装置的配置及与所述 集成正D进行信息交互。
所述就地数字化装置设置BSP及硬件驱动程序，使软件对硬件资源进行操作控制。
所述就地数字化装置设置可编程的功能元件库，包括采样值补偿及调理、状态量开入 调理、有效值运算的执行元件。
所述就地数字化装置设置ECT/EVT数字接口 、 ECT/EVT模拟接口和/或CT/PT模拟接 口；并设置电子式互感器接口支持软件，用于接收ECT和EVT的模拟量信息及数字量信息。
所述就地数字化装置设置WEB维护接口，设置WEB接口程序，用于配置装置的运行 参数、检査装置的运行状态。
所述交换机为以太网光交换机，所述集成IED、以太网光交换机、以太网光纤均为冗余 配置，两套设备同时运行。
本发明的技术效果如下
本发明方法通过分别采集同一间隔内的状态量、数字量、模拟量转换成符合相关协议 要求的报文，各间隔均做这样的处理即就地数字化处理后得到的信息发送到变电站过程层 的局域网，并接收相同格式报文转换成对开关、刀闸的分合操作控制。这样这些转换好的 符合规约标准的数字信息就可以方便地被各种二次设备随时利用，而不需要各设备在进行 遥测、遥控、遥信时单独再设置符合不同规约的装置再去各间隔采集、使用和控制。解决 了智能电子设备IED每次都要现采集信息才能进行运算和处理、不同厂家IED互联需要通 信规约转换等问题。
本发明方法将就地数字化装置设置在各个间隔内，与间隔内的开关、刀闸、互感器连 接并通过变电站过程层的局域网与以太网光交换机的通用数字接口连接，就地数字化装置 中的开入开出处理单元采集同一间隔内的开关、刀闸状态量在核心处理器单元、正C61850 协议支持包中的GOOSE信息收发模块转换成GOOSE格式报文后传输到变电站过程层的局 域网，把从变电站过程层的局域网收到的GOOSE格式报文转换成对开关、刀闸的分合操作； 就地数字化装置中的模拟量接入单元采集同一间隔内的互感器模拟或数字信息在核心处理 器单元、正C61850协议支持包中的采样值发送模块转换成符合IEC61850协议的采样值传 输格式报文传输到变电站过程层的局域网。这种在本间隔内实现就地数字化，开关等一次 设备的各个间隔只需引出一对光纤来替代原来几十根电缆，变电站的设计过程变得简洁， 无需电缆沟和至控制室的电缆连接，借助辅助的智能开关调试设备在出厂前就可以将智能开关一体化测试完毕，到了现场只需进行为数很少的光缆互连即可，这样构成的系统同以 往的集中式系统相比有着明显的优点，可靠性提高、可扩展性和灵活性提高以及站内二次 电缆简少、节省投资。
在本间隔内实现就地数字化还可以使整个变电站自动化系统满足IEC-61850标准的要 求，所有信息采用统一的信息模型、按统一的通信标准接入变电站通信网络，因此变电站 自动化系统的各种功能可共享统一的信息平台，设备间可实现无缝连接；使变电站的保护、 测控、计量、监控、远动、VQC等系统均可以用同一个通信网络接收电流、电压等状态量 信息以及发出控制命令，不需为不同功能建设各自的信息采集、传输和执行系统，在不影 响信息传输可靠性和实时性的前提下进行信息共享，解决了成本、灵活性、性能之间的矛 盾，完全实现了标准开放、未来可扩展、易于升级、柔性化的系统构架，变电站在扩充功 能和扩展规模时，只需在通信网络上接入新增就地数字化设备，无需改造或更换原有设备， 保护用户投资，减少变电站全生命周期成本。
本发明将上述在本间隔内实现就地数字化后传输到变电站过程层的局域网的信号经过 以太网光交换机的通用数字接口传输到集成正D，将各个间隔输出的经过就地数字化后的 信号都传输到一个集成正D完成保护、测控并与调度或监控系统通讯。这样将原来的一个 间隔单元的信息对应一个IED (智能电子设备保护)的模式改变为用一个集成IED保护、 控制变电站综合自动化系统，省略了原来所使用的大量的正D设备以及各IED之间的数据 交换和硬接线连接，该集成IED还起着测控、计量、监控、远动、VQC、故障录波、事件 顺序记录以及完成对各间隔采集的信息进行通讯规约转换的功能，实现了设备整体的优化， 减少资金和运行维护费用；变电站在新增功能时，如果原来的采集和执行设备能满足已能 新增功能的需求，可在原有的设备上运行新增功能的软件，大大减少了硬件投资。并且可 以不增加任何硬件成本完成小电流接地选线、低周低压减载、备用电源自投、简易母线保 护、电压无功自动补偿等集中式的保护自动化功能，稍增加成本可完成故障录波、微机五 防闭锁等功能，这在传统的变电站自动化均需另外加装设备。使用集成IED的本发明，工 程设计和施工变得快捷、扩建也变得方便、并能节省电缆，因此造成本发明集成保护IED 的综合造价很低。
就地数字化装置中的同步处理单元接收集成IED根据系统运行状况发出的同步采集信 息的命令后使正在采集信息的设备都从接收同步采集信息的命令的时刻起同步采集开关和 刀闸状态量信息、互感器模拟量或数字量信息并传输到变电站过程层的局域网，以便集成 IED随时从变电站过程层的局域网下载所需的信息，也进行频率跟踪，保证采集装置的采样准确性。
就地数字化装置与集成IED之间使用2路光纤100 /1000M以太网，集成IED与调度/ 监控系统之间支持双以太网(10兆/100兆)通讯，用于实现对装置的配置及与集成正D进 行信息交互。这样可以用通讯网络取代复杂的控制电缆，使网络通讯电磁兼容性好、可靠 性高，同时也保证集成保护IED的良好电磁兼容环境，采用RJ45或FX100光纤接口，做 到了各个设备之间均采用计算机通信技术， 一条信道可传输多个通道的信息，通信线的数 量大幅度简化，通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息， 一方面 杜绝误传信号，另一方面在通信系统故障时可及时告警，数字信号用光纤传输，从根本上 解决抗干扰问题。所有功能均可遥控实现，通信系统传输的信息更完整，通信的可靠性和 实时性都大幅度提高，变电站因此可实现更多、更复杂的自动化功能，提高自动化水平； 各个设备和通信网络都可具备完善的自检功能，与在线绝缘监测系统配合可根据设备的健 康状况实现状态检修。
集成式IED、以太网光交换机、过程层光纤均为冗余配置，正常为两套设备同时运行， 有一套判为保护动作即动作，这样当一套检修或故障不影响另一套正常运行，采用双光纤 以太网交换机和双集成保护IED配置，构成双热备份进一步提高系统的可靠性。
本发明把就地数字化装置设置在一次设备的各个间隔内，该就地数字化装置把间隔内 采集到的开关、刀闸状态量转换成GOOSE格式报文、把采集到的互感器信息转换成符合 正C61850协议的采样值传输格式报文，经过上述数字化处理后的信息传输到变电站过程层 的局域网；从变电站过程层的局域网接收到的GOOSE格式报文转换成对开关、刀闸的分合 操作控制；本发明还使用了集成IED，把各个间隔的经过在本间隔内就地数字化处理后输 出的信息传输到该集成IED完成保护、测控、计量、监控、远动、VQC功能；这些各个间 隔输出的数字化信息以双以太网(100兆/1000兆)经交换机分别上传至集成保护正D，并 为了提高其可靠性集成IED、交换机、以太网光纤均为冗余配置，两套设备同时运行，这种 变电站一次设备就地数字化方法及其装置将变电站综合自动化的各种功能在统一的信息平 台共享、用通讯网络取代复杂的控制电缆、设备间无缝连接，解决不同厂家设备间互操作 的问题、便于变电站设计、施工、扩建、维护维修、提高信号传输的可靠性、进一步提高 自动化和管理水平、并且降低综合造价。


图1图2是目前通用的变电站自动化系统示意图；图3是本发明的就地数字化装置与其它设备间的连接示意图4是本发明的就地数字化装置模块框图5是本发明的就地数字化装置中的模拟量接入单元框图6是本发明的集成IED模块框图7是本发明的变电站综合自动化系统示意图8是本发明的各个间隔就地数字化示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行说明。图3是本发明的就地数字化装置与其它设备间的连 接示意图；图4是本发明的就地数字化装置模块框图；图5是本发明的就地数字化装置中 的模拟量接入单元框图；图8是本发明的各个间隔就地数字化示意图。
如图3所示，本发明的就地数字化装置设置在各个间隔内，即如图8所示，进线间隔、 高压PT间隔、高压母联间隔、主变高压主进间隔、主变低压主进间隔、主变本体间隔、厂 用电间隔、低压PT间隔、低压并补间隔、低压出线间隔、低压母联间隔内各设置就地数字 化装置。如图3、图7所示，就地数字化装置与开关、刀闸、互感器等基本元件连接，就地 数字化装置通过变电站过程层的局域网与交换机1或交换机2连接。如图4所示，该就地 数字化装置包括核心处理器单元、同步处理单元、开入开出处理单元、模拟量接入单元、 IEC61850协议支持包、人机接口单元、网络接入单元；正C61850协议支持包包括GOOSE 信息收发模块、采样值发送模块、XML配置文件解析模块；如图5所示，模拟量接入单元 包括微型精密互感器、电压调理电路、AD转换电路、电子式互感器接口信号调理电路。核 心处理器单元与同步处理单元、开入开出处理单元、模拟量接入单元、IEC61850协议支持 包、人机接口单元、网络接入单元连接。
就地数字化装置中的开入开出处理单元与间隔内的开关、刀闸连接，开入开出处理单 元采集开关位置、刀闸位置、开关闭锁的触点等就地遥信，每个就地数字化装置的开入开 出处理单元最多可采集16路开关、刀闸等基本元件的状态量，这些基本元件的状态量信息 在核心处理器单元、正C61850协议支持包中的GOOSE信息收发模块转换成GOOSE格式 报文后传输到变电站过程层的局域网，从过程层的局域网接收GOOSE格式报文在核心处理 器单元、正C61850协议支持包中的GOOSE信息收发模块转换成对开关、刀闸的分合操作 并控制开关、刀闸的分合，可以控制5个开关的分合。
就地数字化装置中的模拟量接入单元与间隔内的互感器连接，模拟量接入单元设置ECT/EVT数字接口 、 ECT/EVT模拟接口禾卩/或CT/PT模拟接口 ，可以接收CT/PT模拟量信 息、ECT和EVT的模拟量信息及数字量信息，每个就地数字化装置的模拟量接入单元最多 可以接14路模拟或数字接口，每周波采样点24 96点可调整。模拟量接入单元中的微型精 密互感器、电压调理电路、AD转换电路接收传统的CT/PT模拟信息并进行A/D转换，模 拟量接入单元中的电子式互感器接口信号调理电路接收电子式互感器的各类信息。模拟量 接入单元接收的这些信息在核心处理器单元、正C61850协议支持包中的采样值发送模块转 换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文后传输到变电站过程层的局域网。
就地数字化装置中的同步处理单元接收集成正D根据系统运行状况发出的同步采集信 息的命令后使正在采集信息的各个间隔设备都从接收同步采集信息的命令的时刻同步采集 开关和刀闸状态量信息、互感器模拟量或数字量信息并传输到变电站过程层的局域网，该 同步处理单元设置同步采样支持软件包，接入光纤同步信号进行精密对时和同步采样处理 并根据同步输入信号精密调整采样时刻及实时时钟维护，并进行频率跟踪，保证采集装置 的采样准确性。
就地数字化装置中的IEC61850协议支持包中的XML配置文件解析模块设置可编程的 配置文件解释支持包，解析任务执行的配置文件用于实现开关、刀闸、互感器的特征描述 及信息关联，开关、刀闸、互感器的综合调用关系及扫描频率分配。
就地数字化装置中的人机接口单元由一个320X240的蓝屏液晶和7个键盘通过CPLD 实现与装置信息连接，可以显示基本的采集信息及异常状态，并可简单控制装置运行设置； 该人机接口单元中设置人机接口程序包，实现可配置的人机操作，便于运行监视。
就地数字化装置中的核心处理器单元包括32位微处理器、160MHz的主频、32MDDR 内存及16M的FLASH,采用vxWorks操作系统，实现任务调度、资源管理；设置BSP及 硬件驱动程序，实现软件对硬件资源的操作与控制；设置可编程的功能元件库，包括采样 值补偿及调理、状态量开入调理、有效值运算的执行元件。
图6是本发明的集成IED模块框图，图7是本发明的变电站综合自动化系统示意图。 如图6、图7所示，经过上述在本间隔内实现就地数字化后传输到变电站过程层的局域网的 信号经过交换机1或交换机2传输到集成IED，如图7所示，变电站所有间隔的信息经过就 地数字化装置的就地数字化后都传输到一个集成IED完成保护、测控、计量、监控、远动、 VQC并通过交换机3与调度或监控系统通讯，该集成IED通过交换机3接收调度和/或监控 系统的命令并按命令通过交换机1或交换机2控制各个间隔内的开关、刀闸等基本元件。
集成IED包括核心处理器单元、对时接口、同步处理单元、人机接口、 IEC61850协议
12支持包、通讯协议库；核心处理器单元与正C61850协议支持包连接，所述核心处理器单元 与对时接口、同步处理单元、人机接口、通讯协议库连接；IEC61850支持包包括GOOSE 信息收发模块、采样值接收模块；GOOSE信息收发模块接收交换机1或交换机2输出的 GOOSE信息由核心处理器单元完成保护、测控、计量、监控、远动、VQC等功能，并经 通讯协议库转发规约后通过交换机3与调度或监控系统通讯，GOOSE信息收发模块接收经 通讯协议库转发规约后的从调度/或监控系统通过交换机3传输的控制命令后经交换机1或 交换机2控制对应的一次间隔；采样值接收模块接收经交换机1或交换机2传输的各个间 隔采集的互感器信号由核心处理器单元完成保护、观啦、计量、监控、远动、VQC等功能， 并经通讯协议库转发规约后通过交换机3与调度或监控系统通讯。
集成IED中的核心处理器单元包括32位微处理器、460MHz的主频、256M SDRAM内 存及256M的FLASH空间，2路100M/1000M接口 ， 一路100M的RJ45接口 ；核心处理器 单元采用vxWorks操作系统，实现任务调度、资源管理。
集成IED中的同步处理单元设置同步采样支持软件包，根据系统频率信号判断采样频 率及采样时刻，并对各个间隔发出同歩采集信号的命令使正在采集信号的各个间隔的设备 在同一时刻采集信号后传输到变电站过程层局域网，并随时从变电站过程层的局域网下载 所需的信息传输到集成正D中进行处理，也进行频率跟踪，保证采集装置的采样准确性。
集成正D中的对时接口设置对时软件，接收GPS的通讯及脉冲对时信息实现准确的时 钟管理，GPS可以内置在集成IED内也可以直接接入交换机1或交换机2或者通过网络直 接接入到综合自动化系统。
集成正D中的人机接口有触摸式平板电脑，触摸式平板电脑设置X86系统6.4"触摸屏、 windows操作系统，实现装置的综合管理，并设置人机接口程序包，实现实时信息显示、历 史信息记录及查询、安全管理、装置维护，并基于windows操作系统和触摸屏技术的的显 示维护接口，实现对运行信息的综合监视、控制、维护及配置，界面操作简单。
集成正D中的通讯协议库也可以接入其它电子智能设备正D并进行通讯规约转换，与 调度或监控系统进行信息交互。
集成IED中的IEC61850支持包还包括XML配置文件解析模块，设置可编程的配置文 件解释支持包，解析任务执行的配置文件用于实现各种元件的特征描述及信息关联，各元 件的综合调用关系及扫描频率分配。
集成正D中的核心处理器单元设置可编程的功能元件库，包括采样值运算元件、保护 判断元件、功率测量元件、电能计量元件、故障录波元件、小电流选线元件、电压无功控制元件，进行电量计算、保护逻辑判断、出口配置管理及执行对采集装置的控制策略、数 据处理及逻辑控制功能，如每个间隔的保护、测量、计量及站级的小电流选线、电压无功 控制及五防操作联锁等。核心处理器单元设置BSP及硬件驱动程序，实现软件对硬件资源 的操作与控制。
就地数字化装置与集成正D采用2路光纤100 /1000M以太网，集成IED与调度/监控 系统之间使用支持双以太网(10兆/100兆)通讯，用于实现对装置的配置及与集成正D进 行信息交互。这样可以用通讯网络取代复杂的控制电缆，使网络通讯电磁兼容性好、可靠 性高，同时也保证集成保护IED的良好电磁兼容环境，采用RJ45或FX100光纤接口，做 到了一次设备和二次设备间、二次设备之间均采用计算机通信技术， 一条信道可传输多个 通道的信息，通信线的数量大幅度简化，通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码 和通道自检信息， 一方面杜绝误传信号，另一方面在通信系统故障时可及时告警，数字信 号用光纤传输，从根本上解决抗干扰问题。设置WEB维护接口，设置WEB接口程序，用 于实现配置装置的运行参数、检查装置的运行状态。
上述交换机1和交换机3以及图中的交换机2均为以太网光交换机。如图7所示，集 成式IED、以太网光交换机、过程层光纤均为冗余配置，正常为两套设备同时运行，有一 套判为保护动作即动作，这样当一套检修或故障不影响另一套正常运行，采用双光纤以太 网交换机和双集成保护IED配置，构成双热备份进一步提高系统的可靠性。交换机l和交 换机2互为冗余配置。
本发明把就地数字化装置设置在一次设备的各个间隔内，该就地数字化装置把间隔内 采集到的开关、刀闸状态量转换成GOOSE格式报文、把采集到的互感器信息转换成符合 IEC61850协议的采样值传输格式报文，经过上述数字化处理后的信息传输到变电站过程层 的局域网；从变电站过程层的局域网接收到的GOOSE格式报文转换成对开关、刀闸的分合 操作控制；本发明还使用了集成正D，把各个间隔的经过在本间隔内就地数字化处理后输 出的信息传输到该集成IED完成保护、测控、计量、监控、远动、VQC功能；这些各个间 隔输出的数字化信息以双以太网(100兆/1000兆)经交换机分别上传至集成保护IED，并 为了提高其可靠性集成IED、交换机、以太网光纤均为冗余配置，两套设备同时运行，这种 变电站一次设备就地数字化方法及其装置将变电站综合自动化的各种功能在统一的信息平 台共享、用通讯网络取代复杂的控制电缆、设备间无缝连接，解决不同厂家设备间互操作 的问题、便于变电站设计、施工、扩建、维护维修、提高信号传输的可靠性、进一步提高 自动化和管理水平、并且降低综合造价。
权利要求
1. 一种变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于分别采集同一间隔内的开关、刀闸状态量转换成GOOSE格式报文，分别采集同一间隔内的互感器数字量、模拟量转换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文，各间隔的状态量、数字量和模拟量经过上述就地数字化处理后得到的信息发送到变电站过程层的局域网；从过程层的局域网接收GOOSE格式报文转换成对开关、刀闸的分合操作控制。
2. 根据权利要求1所述的变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于将同一间隔内采 集到的状态量、数字量、模拟量在本间隔内经过所述就地数字化处理后通过交换机传输到 集成IED，将各个间隔的状态量、数字量、模拟量在本间隔内就地数字化处理后都通过所 述交换机传输到该集成正D，该集成正D分别对各个间隔输出的经过就地数字化处理后的 信息进行运算和处理从而实现变电站的保护和自动化功能。
3. 根据权利要求1或2所述的变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于根据集成IED 的同步采集命令使正在采集信息的各个间隔的设备在同一时刻采集信息并把同一时刻采集 的信息传输到变电站过程层的局域网，保证采集装置的采样同步性。
4. 根据权利要求1所述的变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于所述采集同一间 隔内的互感器信息为电子式互感器ECT/EVT的数字信息/模拟信息和/或传统互感器CT、PT 模拟信息。
5. 根据权利要求1至4之一所述的变电站一次设备就地数字化方法，其特征在于所述信 息的传输用双以太网光纤通讯，所述双以太网光纤为FX100/1000光纤；所述交换机为以太 网光交换机。
6. —种变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于将就地数字化装置设置在各个间隔 内，所述就地数字化装置与开关、刀闸、互感器连接，所述就地数字化装置通过变电站过 程层的局域网与所述交换机上的通用数字接口连接；所述就地数字化装置把采集到的间隔 内的开关、刀闸状态量转换成GOOSE格式报文，把采集到的间隔内的互感器数字量或模拟 量转换成符合IEC61850协议的釆样值传输格式报文，把上述就地数字化处理后的信息传输 到变电站过程层的局域网，把从变电站过程层的局域网接收到的GOOSE格式报文转换成对 开关、刀闸的分合操作。
7. 根据权利要求6所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地数字化 装置包括核心处理器单元、开入开出处理单元、模拟量接入单元、正C61850协议支持包、 人机接口单元、网络接入单元；所述核心处理器单元与开入开出处理单元、模拟量接入单元、正C61850协议支持包、人机接口单元、网络接入单元连接，所述开入开出处理单元与 间隔内的开关、刀闸连接；所述开入开出处理单元采集开关、刀闸的状态量后在核心处理 器单元、IEC61850协议支持包转换成GOOSE格式报文传输到变电站过程层的局域网，把 从变电站过程层的局域网收到的GOOSE格式报文在核心处理器单元、IEC61850协议支持 包转换成开关、刀闸的分合控制操作；所述模拟量接入单元与间隔内的互感器连接，所述 模拟量接入单元采集间隔内的互感器信息在核心处理器单元、协议支持包转换成符合 IEC61850协议的采样值传输格式报文接入到变电站过程层的局域网。
8. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述IEC61850 协议支持包包括GOOSE信息收发模块、采样值发送模块、XML配置文件解析模块；所述 GOOSE信息收发模块把开入开出处理单元采集到的开关、刀闸状态量信息转换成GOOSE 格式报文传输到变电站过程层的局域网，把从变电站过程层的局域网收到的GOOSE格式报 文转换成对开关刀闸的分合控制操作；所述采样值发送模块把模拟量接入单元采集到的信 息转换成符合正C61850协议的采样值传输格式报文接入到变电站过程层的局域网；所述 XML配置文件解析模块设置可编程的配置文件解释支持包，解析任务执行的配置文件用于 实现开关、刀闸、互感器的特征描述及信息关联，开关、刀闸、互感器的综合调用关系及 扫描频率分配。
9. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述模拟量接入 单元包括微型精密互感器、电压调理电路、AD转换电路、电子式互感器接口信号调理电路； 所述微型精密互感器、电压调理电路、AD转换电路接收传统互感器的模拟量信息进行A/D 转换；所述电子式互感器接口信号调理电路接收电子式互感器的各类信息。
10. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述核心处理 器单元包括32位微处理器、160MHz的主频、32M DDR内存及16M的FLASH,所述核心 处理器单元采用vxWorks操作系统，调度任务、管理资源。
11. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地数字 化装置还包括与所述核心处理器单元相连的同步处理单元，所述同步处理单元设置同步采 样支持软件包，接入光纤同步信号进行精密对时、同步采样处理并根据同步输入信号精密 调整采样时刻及实时时钟维护。
12. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述人机接口 单元由一个320X240的蓝屏液晶和7个键盘通过CPLD与装置信息连接，可以显示基本的 采集信息及异常状态，并可简单控制装置运行设置；所述人机接口单元中设置人机接口程序包，实现可配置的人机操作，便于运行监视。
13. 根据权利要求7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述网络接入 单元使用2路光纤100/1000M以太网，用于实现对装置的配置及与所述集成IED进行信息交互。
14. 根据权利要求6或7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地 数字化装置设置BSP及硬件驱动程序，使软件对硬件资源进行操作控制。
15. 根据权利要求6或7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地数字化装置设置可编程的功能元件库，包括采样值补偿及调理、状态量开入调理、有效值 运算的执行元件。
16. 根据权利要求6或7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地 数字化装置设置ECT/EVT数字接口 、 ECT/EVT模拟接口禾n/或CT/PT模拟接口 ；并设置电 子式互感器接口支持软件，用于接收ECT和EVT的模拟量信息及数字量信息。
17. 根据权利要求6或7所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述就地 数字化装置设置WEB维护接口，设置WEB接口程序，用于配置装置的运行参数、检查装 置的运行状态。
18. 根据权利要求6至17之一所述的变电站一次设备就地数字化装置，其特征在于所述 交换机为以太网光交换机，所述集成IED、以太网光交换机、以太网光纤均为冗余配置，两 套设备同时运行。
全文摘要
本发明把就地数字化装置设置在变电站间隔层一次设备的各个间隔内，该就地数字化装置分别采集同一间隔内的开关、刀闸等状态量转换成GOOSE格式报文，分别采集同一间隔内的互感器数字量、模拟量信息转换成符合IEC61850协议的采样值传输格式报文，经过上述就地数字化处理后得到的信息发送到变电站过程层的局域网；从过程层的局域网接收GOOSE格式报文转换成对开关、刀闸的分合操作控制。这种变电站一次设备就地数字化方法及其装置在统一的信息平台共享信息、用通讯网络取代复杂的控制电缆、便于变电站设计、施工、扩建、维护维修、提高信号传输的可靠性、进一步提高自动化和管理水平、并且降低综合造价。
文档编号H02J13/00GK101465564SQ200910076570
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者刘海波, 李春久, 王海吉 申请人:北京美兰尼尔电子技术有限公司