一种智能变电站手持式继电保护测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种智能变电站手持式继电保护测试装置，包含外壳、人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块、电源模块；人机交互模块包括液晶显示屏、按键键盘和SD卡管理模块；数据处理模块包括FPGA、CPU和存储器模块；信号交互模块包括设置于外壳上的电网口、光网口、光串口、硬接点开入接口以及硬接点开出接口；电源模块给所述人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块提供稳定的工作电源。本装置采用锂电池供电，具备线路保护、变压器保护、状态序列、任意电压电流等继电保护测试功能，支持基于智能变电站IED设备的测试配置，具有体积小、重量轻、续航时间长、操作简便等优点，能够显著提高智能变电站继电保护相关IED设备的测试效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及智能变电站测试【技术领域】，具体涉及一种智能变电站手持式继电 保护测试装置。 一种智能变电站手持式继电保护测试装置
【背景技术】
[0002] 智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要 求，站内各个 IED(Intelligent Electronic Devices)之间的 SV(sampled value)和 G00SE(generic object oriented substation events)信息通过数字报文的形式传 输。报文按照一定的规则，将IED设备要传输的SV或者GOOSE信息组合在一起，并用 AppID (application identification)等信息来标识该报文的一些特殊信息。智能变电站的 集成厂商会为每个报文分配一个独立的AppID以及其他辅助信息，以区分不同的报文。
[0003] 这种数据传输方式的出现，改变了以往的继电保护测试模式，智能变电站继电保 护测试仪不再需要模拟电路，稳压电源、功率放大模块以及散热模块都可以去掉，因此继电 保护测试仪的体积可以做得比较小。目前国内的继电保护测试仪生产厂家都开发出了适用 于智能变电站的继电保护测试仪，它们具有体积小、重量轻、功耗低等优点，但是仍然采用 电源供电，测试时必须外接电源，在智能变电站调试，特别是跨间隔调试时，需要频繁断电、 上电。而且很多厂家的继电保护测试仪在使用时，需要外接电脑对继电保护测试仪进行控 制。智能变电站现场调试工作量大，采用这些继电保护测试仪时，测试效率不高。
【发明内容】
[0004] 为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种智能变电站手持式继电保护测试 装置，包含外壳、人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块、电源模块；
[0005] 所述人机交互模块，包括液晶显示屏、按键键盘和SD卡管理模块；其中该按键键 盘与液晶显示屏并排设置于外壳正面，SD卡管理模块包括设置于外壳侧面的SD卡插槽和 设置于外壳内部的SD卡读写电路；
[0006] 所述数据处理模块，包括FPGA、CPU和存储器模块；其中存储器模块与CPU相连， (PU与人机交互模块的液晶显示屏、按键键盘和SD卡管理模块相连接，同时CPU与FPGA相 连，FPGA与信号交互模块相连；
[0007] 所述信号交互模块，包括设置于外壳上的电网口、光网口、光串口、硬接点开入接 口以及硬接点开出接口；
[0008] 所述电源模块，包含设置于外壳上的充电接口、电源开关和设置于外壳内部的电 池、充放电管理模块，以给所述人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块提供稳定的工 作电源。
[0009] 在上述技术方案中，所述外壳为便于手持的大体呈长方体形的壳体。
[0010] 在上述技术方案中，所述液晶显示屏上覆盖有触摸板以实现操作界面的显示和触 摸控制。
[0011] 在上述技术方案中，所述信号交互模块包括设置于外壳顶部的1路电网口、3路光 网口、4路光串口发送接口、2路光串口接收接口、2路硬接点开入接口以及2路硬接点开出 接口。
[0012] 在上述技术方案中，所述CPU通过按键键盘和/或液晶显示屏获得用户设置的测 试参数，或者从SD卡中导入测试参数。
[0013] 在上述技术方案中，CPU获得测试参数被传送到后，生成测试试验数据，CPU将生 成的测试试验数据传送至FPGA，FPGA驱动信号交互模块，将数据按照预设的规则从不同的 端口发送出去；被测设备的反馈信息通过信号交互模块反馈给FPGA，经过FPGA处理后传送 到CPU中，CPU收到这些反馈信息后对试验过程进行调整和控制。
[0014] 本实用新型取得了以下技术效果：采用锂电池供电、手持式设计，重量轻，降低了 继电保护测试装置对现场环境，尤其是现场电源的依赖性，具备跨间隔移动测试能力，测试 方便，大大减轻了测试人员的劳动强度；手持式继电保护测试装置可以和其它继电保护测 试仪共享参数配置，测试人员可以离线编辑测试方案，可显著提高了现场工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型结构框架示意图；
[0016] 图2为本实用新型正面结构图；
[0017] 图3为本实用新型壳体上方接口布局图；
[0018] 图4为本实用新型在继电保护"直采直跳"模式下的测试示意图；
[0019] 图5为本实用新型在继电保护"网采网跳"模式下的测试示意图；
[0020] 图6为本实用新型实现合并单元MU-保护装置一体化测试示意图。
[0021] 图中标记：10-外壳；11-液晶显示屏；12-按键键盘；20-光串口；21-光串口接收 接口；22-光串口发送接口；23-光网口；24-电网口；25-硬接点开入接口；26-硬接点开出 接口。
【具体实施方式】
[0022] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施 方式对本实用新型作进一步的详细描述。
[0023] 如图1所示，本实用新型提供的智能变电站手持式继电保护测试装置，主要包含： 外壳10、人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块、电源模块。
[0024] 其中，人机交互模块，包括液晶显示屏11、按键键盘12和SD卡管理模块。液晶显 示屏11设置于外壳10正面，并覆盖一层触摸板，实现操作界面的显示和触摸控制；按键键 盘12与液晶显示屏11并排设置于外壳10正面，可输入数字、字母等信息，并可进一步包括 滚轮、轨迹球、触摸板、摇杆等光标控制/输入装置；SD卡管理模块包括设置于外壳10侧面 的SD卡插槽和设置于外壳10内部的SD卡读写电路，用于SD卡的读写，SD卡作为设备与 PC机之间数据交换的媒介，可导入和管理测试数据、测试配置数据，与依靠电源供电的台式 继电保护测试仪共享参数配置。
[0025] 数据处理模块，包括FPGA、CPU和存储器模块。其中，存储器模块与CPU相连，用 于存储指令和数据，存储器模块包括FLASHR0M和RAM ;CPU与人机交互模块的液晶显示屏 11、按键键盘12和SD卡管理模块相连接，与人机交互模块之间交换数据，负责接收用户输 入、显示用户界面、交换数据等功能，并根据用户输入和内置控制测试逻辑来产生实验数据 并控制测试过程；同时CPU与FPGA相连，将CPU根据控制测试逻辑产生的试验数据传送给 FPGA，FPGA将这些数据处理后通过信号交互模块发送到被测设备中。FPGA同时接收信号交 互模块反馈回来的信息，并将这些信息传输至CPU，CPU根据这些反馈信息调整试验过程、 记录试验结果。
[0026] 信号交互模块，包括设置于外壳10顶部的1路电网口 24、3路光网口 23、4路光串 口发送接口 22、2路光串口接收接口 21、2路硬接点开入接口 25以及2路硬接点开出接口 26。电网口 24用于与被测装置的MMS 口相连，读取被测保护装置定值，实现闭环测试功能； 光网口 23用于收发IEC61850-9-1和IEC61850-9-2格式的SV报文和GOOSE报文，以及接 收IEEE1588PTP对时报文；由4路光串口发送接口 22和2路光串口接收接口 21组成的光 串口 20用于收发IEC60044-8格式的FT3报文和各种采集器输出报文，2路光串口接收接口 21还可以接收光B码对时信息；硬接点开入接口 25、硬接点开出接口 26用于接收和控制被 测设备的开关量。
[0027] 电源模块，包含设置于外壳10上的充电接口、电源开关、以及外壳10内的电池、充 放电管理模块，用于给本实用新型的测试装置提供稳定的工作电源。电池为目前常用的锂 电池，技术成熟、可靠性高；充放电管理模块负责电池的充放电过程管理，防止过充、漏电， 并有短路保护功能。
[0028] 图2为本实用新型具体实施例中手持式测试装置正面结构图，左侧为液晶显示屏 11，右侧为按键键盘12。图2中示出的按键键盘12包括功能键、数字键、方向键和飞梭按 键。外壳10呈手持式壳体，大体呈长方体形。壳体侧面设置SD卡插槽、充电接口、电源开 关。在具体实施中，手持式壳体上还可设置腕带、挂带等附件，方便携带。
[0029] 图3为本实用新型具体实施例中手持式测试装置壳体上方接口布局图，依次为1 路RJ45形式的电网口 24, 2对硬接点开入接口 25, 2对硬接点开出接口 26, 3路LC接口形 式的光网口 23, 2路ST接口形式的光串口接收接口 21，4路ST接口形式的光串口发送接口 22,上述接口的两侧均匀分布散热孔。
[0030] 本实用新型继电保护测试装置使用时，测试人员通过按键键盘12和液晶显示屏 11设置测试参数，或者从SD卡中导入之前保存的测试参数。测试参数被传送到CPU后，CPU 将要发送的数据传至FPGA，FPGA驱动信号交互模块，将数据按照预设的规则从不同的端口 发送出去。试验过程中，被测设备的反馈信息通过信号交互模块反馈给FPGA，再传送到CPU 中，CPU收到这些信息后对试验过程进行调整和控制。
[0031] 本实用新型继电保护测试装置具体实施例中，具备以下几大测试功能：通用测试； 专项测试；特性测试和高级测试。通用测试包括数字报文、电压电流、序量递变、功率递变、 阻抗递变、谐波递变、相间递变和状态序列等模块，主要用于给被测装置施加数字量，并在 试验过程中按照特定的方式变化输出值的相关参数。专项测试包括整组试验、重合闸测试、 距离保护定值校核、工频变化量、零序过流定值校核、负序过流定值校核、相过流定值校核 等模块，主要用于校核线路保护、变压器保护以及母差保护等保护装置的定值，测试相关保 护定值是否正确，动作时间是否合格。特性测试包括电流反时限、电压频率反时限、阻抗特 性、阻抗边界、变压器差动特性、母线差动特性、零序方向过流、复压闭锁过流等模块，整定 值是保护特性的一个特例，专项测试用于校验定值，特性测试主要用于测试线路保护、电压 器保护、母线保护等保护装置的动作特性，用来校验装置的动作特性是否与保护原理一致。 高级测试包括振荡试验、故障回放、同期测试、低周减载、低压减载、GOOSE碰撞测试、智能终 端测试等模块，主要是提供一些特殊的功能，测试保护装置的一些特殊指标。
[0032] 图4为本实用新型测试装置应用于"直采直跳"模式工作的保护装置测试示意图， 测试装置的电网口 24读取被测保护装置定值信息，光网口 23根据定值输出模拟合并单元 的IEC61850-9-2格式SV采样值信号和模拟断路器位置的GOOSE信号，接收保护装置反馈 的保护动作GOOSE信号，测试结束后通过电网口 24读取被测保护装置的动作报告，与当前 的配置参数保存在一起，形成完整的数据链，实现闭环测试的功能。根据被测保护装置类 另IJ，采用1路或多路光网口 23。
[0033] 图5为本实用新型测试装置应用于"网采网跳"模式工作的保护装置测试示意图， 测试装置1路光网口 23输出模拟合并单元的IEC61850-9-2格式SV采样值信号和模拟断路 器位置的GOOSE信号，经交换机传输给保护装置，同时接收保护装置反馈的保护动作GOOSE 信号。测试装置通过光串口 20接收GPS的B码对时信息，保护装置也从该GPS获取时间信 息，从而实现测试装置与保护装置之间的时钟同步。
[0034] 图6为本实用新型测试装置从合并单元MU前端加量测试示意图，测试装置通 过光串口 20输出FT3格式的SV采样值，或者采集器信号至合并单元，合并单元输出 IEC61850-9-2SV采样值信号至保护装置，测试装置接收保护装置反馈的保护动作G00SE信 号，可实现合并单元MU-保护装置一体化测试。
[0035] 以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因 此而理解为对本实用新型专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的 调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提 下，还可以做出若干变形和改进，本实用新型中提到的各类接口数量只是一种形式，还可以 根据需求做出调整，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种智能变电站手持式继电保护测试装置，包含外壳、人机交互模块、数据处理模 块、信号交互模块、电源模块；其特征在于： 所述人机交互模块，包括液晶显示屏、按键键盘和SD卡管理模块；其中该按键键盘与 液晶显示屏并排设置于外壳正面，SD卡管理模块包括设置于外壳侧面的SD卡插槽和设置 于外壳内部的SD卡读写电路； 所述数据处理模块，包括FPGA、CPU和存储器模块；其中存储器模块与CPU相连，CPU 与人机交互模块的液晶显示屏、按键键盘和SD卡管理模块相连接，同时CPU与FPGA相连， FPGA与信号交互模块相连； 所述信号交互模块，包括设置于外壳上的电网口、光网口、光串口、硬接点开入接口以 及硬接点开出接口； 所述电源模块，包含设置于外壳上的充电接口、电源开关和设置于外壳内部的电池、 充放电管理模块，以给所述人机交互模块、数据处理模块、信号交互模块提供稳定的工作电 源。
2. 根据权利要求1所述的智能变电站手持式继电保护测试装置，其特征在于：所述外 壳为便于手持的大体呈长方体形的壳体。
3. 根据权利要求1所述的智能变电站手持式继电保护测试装置，其特征在于：所述液 晶显示屏上覆盖有触摸板以实现操作界面的显示和触摸控制。
4. 根据权利要求1所述的智能变电站手持式继电保护测试装置，其特征在于：所述信 号交互模块包括设置于外壳顶部的1路电网口、3路光网口、4路光串口发送接口、2路光串 口接收接口、2路硬接点开入接口以及2路硬接点开出接口。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的智能变电站手持式继电保护测试装置，其特征在 于：所述CPU通过按键键盘和/或液晶显示屏获得用户设置的测试参数，或者从SD卡中导 入测试参数。
6. 根据权利要求5所述的智能变电站手持式继电保护测试装置，其特征在于：CPU获得 测试参数被传送到后，生成测试试验数据，CPU将生成的测试试验数据传送至FPGA，FPGA驱 动信号交互模块，将数据按照预设的规则从不同的端口发送出去；被测设备的反馈信息通 过信号交互模块反馈给FPGA，经过FPGA处理后传送到CPU中，CPU收到这些反馈信息后对 试验过程进行调整和控制。
【文档编号】G01R31/00GK203894351SQ201420306909
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】杨经超, 周坤, 邓星星, 石猛, 王映波, 甄家林, 李岩 申请人:武汉凯默电气有限公司