Let无线通信智能变电站测试系统的分布式测试终端的制作方法_2

文档序号:8222468阅读:来源:国知局
述GPS定时模块与所述时钟模块的相应端口双向连接;
所述时钟模块与所述时钟恢复模块的相应端口双向连接;
所述时钟恢复模块分别与SV处理模块和以太网光纤接口模块的相应端口双向连接; 所述DA转换电路的输出端接智能变电站的间隔合并单元;
所述第一 4路光纤接口的输出端接智能变电站的间隔层保护测控装置的采样输入端;所述第二 4路光纤接口的输出端与智能变电站的间隔层保护测控装置GOOSE输入/输出端双向连接;
所述以太网光纤接口模块与智能变电站的光B码对时屏双向连接。
[0016]所述DA转换电路是由DAC8562芯片及其外围电路构成。
[0017]所述FPGA模块的型号为Cyclone IV EP4CE2217I7N ;所述第一至第二以太网收发模块的型号均为DB83640 ;所述无线单向广播模块和无线双向广播模块均为信马无线网桥;所述GPS定时模块的型号为??ΜΕ-Μ3339 ;所述驱动模块的型号为BCM5248 ;所述以太网光纤接口模块的型号为HFBR-2412TZ ;所述第一至第二 4路光纤接口的型号均为0CM3825-54。
[0018]LET无线通信智能变电站测试系统的第二 LET无线收发模块与LET无线通信智能变电站测试系统的第一LET无线收发模块无线连接;LET无线通信智能变电站测试系统的第一 LET无线收发模块与仿真主站的相应端口双向连接。
[0019]SV接收模块接收从无线信道传来的电流、电压采样信号(仿真主站计算得到)。
[0020]SV处理模块将SV接收模块取得的电流电压采样信号,通过编码、规约转换得到后端变电站保护装置等二次设备能够识别的SV报文,具体报文为IEC61850-9-2格式。
[0021]DA处理模块完成采样值数据的数字量到模拟量的转换过程。
[0022]GOOSE收发、转发模块将从无线信道传来的GOOSE报文接收、转发到变电站保护装置等二次设备,同时将变电站发来GOOSE报文传输到无线模块,并回传到仿真主站。
[0023]时钟模块实现全系统时钟同步功能。
[0024]时钟恢复模块在系统时钟不同步时用于时钟恢复。
[0025]在该模式下,数据终端实现了电流、电压互感器的功能。数据终端的8通道模拟量接口直接输出电流、电压模拟小信号,经过功率放大电路放大后,将二次电流、电压模拟量发送给真实的间隔合并单元,再通过点对点或组网方式提供给保护、测控等二次设备。这种模式可以考察包括合并单元在内的二次设备运行及通信性能。
[0026]智能变电站合并单元模拟接入模式下,数据终端替代了被测间隔合并单元的功能。主站将电磁暂态计算取得的电流、电压数据通过高速同步无线信道发送给数据终端,数据终端通过4路光以太网口直接输出SV数字化采样报文,通过点对点或组网方式提供给间隔层保护、测控等二次设备,考察其工作性能。
[0027]智能变电站智能终端模拟接入下,被测间隔实际智能终端、开关刀闸一次设备未接入整个测试闭环,而是由测试数据终端替代实现了相应的GOOSE报文接收、转发功能。当保护装置采集到故障量后,将动作指令以GOOSE报文形式通过终端4路光以太网接口、无线信道反馈给主站系统,主站系统相应改变故障模型中的开关状态,并调整输出的电流、电压量,实现保护装置等设备功能的闭环测试。
[0028]本发明依据智能变电站测试标准和指标,提出适用于基建及检修测试现场的基于LTE无线通信的智能变电站集成测试系统方案。该集成测试系统主要包括高性能智能变电站实时仿真器、面向整站级测试的电磁暂态仿真软件、实时I/O接口装置、LTE无线数据传输通道、分布式数据终端等。
[0029]该测试系统不仅可以对智能站二次系统的各个组成设备进行单元检测,还可以对设备之间以及组成系统进行系统级测试,为智能变电站内包括数字化保护、测控等全面功能提供了整组协同测试环境,对于智能变电站的研究、设计、试验、检测和评估等具有重要意义。
[0030]对应于智能变电站站控层、间隔层和过程层的三层体系架构。该集成测试平台与真实的智能变电站二次设备共同构成闭环的模拟测试系统,平台为被测智能变电站二次系统提供运行所需的电流、电压,既可以模拟变电站正常运行过程中的电流、电压值,也可以模拟变电站故障及误操作时的故障电流、电压,从而考察单套保护的动作行为以及多套保护的协同配合能力。
[0031]该平台配置有适用于智能站不同主接线形式的通用模型参数库,能够模拟线路、变压器、母线等各种类型的设备故障以及各种复合性、发展性故障的电磁暂态过程。通过实时仿真器与分布式数据终端之间的LTE高速同步无线数据通道,为整个测试系统提供高精度、高实时性数据传输保障,灵活有效的实现站内合并单元、智能终端、保护装置等单装置及整组测试。
[0032]智能站实时仿真器是整个智能变电站二次设备集成测试系统的运算和控制核心,基于工业控制主机硬件结构设计,搭载智能站仿真测试软件,既可以实现常规保护测试仪功能,又可以通过构建故障模型组件实现对典型线路、主变、母线故障的模拟。
[0033]仿真器主机采用实时操作系统,人机界面运行于其中,既能提供正常运行时保护、测控等装置所需的高精度电流、电压值,也能够提供电网故障及误操作时的故障电流、电压值。仿真器拥有变压器、线路、断路器等设备详细的电磁暂态模型和各种故障模型,并在此基础上构建出更为复杂的复合性、发展性故障,能够对数字化保护、测控等二次设备的性能进行全面细致的动模测试。
[0034]实时I/O接口实现了仿真计算核心和外围模拟装置进行实时信息交互的接口功能。基于变电站实时仿真器的计算结果,通过数字或模拟方式为继电保护、测控装置提供高精度的电压、电流信号源,并能够实时采集断路器、隔离开关、接地设备的状态反馈给仿真器。
[0035]基于FPGA的PC1-E接口设计,利用内置于FPGA的PCI Express专用的集成模块,可以省去专用的PC1-E接口芯片,降低了硬件设计成本,提高了硬件的集成度。利用FPGA的可编程特性,大大提高了设计灵活性、适应性和可扩展性。
[0036]LTE无线数据传输通道:按照国家电网公司智能站典型设计要求,220kV及以上智能站间隔层保护布置在保护室内,而过程层合并单元及智能终端布置在就地一次设备旁,基于此分布式布局,本发明中过程层和间隔层之间的试验数据传输采用无线方式。无线通信设备通过实时I/o接口的PC1-E总线与仿真主机相连,将电压电流量分别发送到指定的间隔,并将各间隔反馈来的GOOSE报文解析后上传给仿真器。
[0037]综合考虑数据规模、传输时延抖动等因素,本发明中试验数据传输采用TD-LTE无线局域专网方式。该方式遵循3GPP RlO LTE系列标准协议,考虑到变电站实际应用环境中的临频干扰、设备部署和扩展等因素,选择工作频段为1.4/1.8GHz可切换。根据典型智能站间隔规模,确定数据速率下行80Mbps、上行30Mbps,最大UE数16个。
[0038]该收发机采用2天线(2收I发),峰值发射功率2W,有效覆盖半径3km,完全能够满足典型智能变电站应用规模。此外,为了使本仿真测试系统更加便携化,方便现场应用,将LTE标准中的eNodeB设备功能、EPC核心网功能整合进主站设备的嵌入式操作系统中,大大增加了系统的集成度,降低了成本,方便了系统的使用和维护。
[0039]分布式数据终端将仿真测试平台与真实的智能变电站二次系统连接在一起,实现整个测试过程的闭环。实际应用中,可将各数据终端放置于各待测间隔智能汇控柜旁,通过电缆或光缆与变电站合并单元、智能终端等二次设备相连。该数据终端应同时具有模拟量和数字量两种采样值输出模式,实现对合并单元前端和后端输出数据的模拟。此外,数据终端还具有GOOSE状态量信息通信的功能,通过点对点或GOOSE网与保护、测控等设备相连,成为间隔层和过程层信息交互的接口。此
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