专利名称：一种符合iec61850标准的数字化保护装置的制作方法
技术领域：
近年来，随着IEC61850协议标准的提出，国内数字化的建设得到了大力推广，变电站内各智能电子设备采用IEC61850通信协议可以实现和IEC61850客户端监控软件的无缝对接，无需根据用户特定要求进行编程，可以提高产品运行的稳定性和可靠性，而且可以节省大量的现场调试时间。本实用新型可以用于35kV及以下电压等级的数字化变电站中，实现了 IEC61850通信功能，可以与IEC61850后台监控系统实现无缝对接。
背景技术：
目前，全国数字化变电站的试点站电压等级主要集中在IlOkV及以上电压等级，而对于35kV及以下电压等级的数字化变电站，由于受造价成本因素的制约 ，变电站过程层一般不会采用光电互感器，大多数仍然采用从常规互感器对模拟量进行采样的模式。为了增强站内设备的互操作性，间隔层设备和站控层设备(保护装置和后台监控系统)之间一般采用基于mms的IEC61850协议进行通信。本实用新型可以在不改变传统保护的硬件和软件构架的基础上使保护装置快速实现IEC61850通信功能，实现与站控层IEC61850客户端软件的互联互通。
实用新型内容为了概括本实用新型的目的，在这里描述了本实用新型的某些方面、优点和新颖特征。应了解，无需所有这些方面、优点和特征包含在任一特殊的实施例中。本实用新型用于构建数字化变电站系统，主要应用于35kV及以下电压等级的数字化变电站。快速实现了传统保护装置的数字化，可与IEC61850客户端软件进行互联互通，支持GOOSE跳合闸与GOOSE网络联锁功能，支持SNTP及IRIG-B对时，可确保全站时钟同步。本实用新型所采用的技术方案是本实用新型创造的出发点就是为了在不改变传统保护装置的硬件配置和软件配置的基础上，使装置快速实现IEC61850通信功能。为了提高本实用新型运行可靠性和稳定性，本实用新型采用了双CPU工作模式，即保护CPU板和MMS通信板。保护CPU板专门负责采集保护电流和电压进行保护运算、跳闸控制；而丽5通信CPU板则专门负责IEC61850通信。MMS通信板与保护CPU板通过串口进行数据交换，获取保护装置的所有数据，MMS通信板则通过2路以太网口采用基于MMS的IEC61850协议与客户端软件实现互联互通。并且通过单独的以太网口实现GOOSE网络通信。本实用新型的有益效果本实用新型在不改变传统微机保护硬件和软件构架的基础上，实现了 IEC61850通信功能，能与IEC61850客户端软件实现互联互通。并且可以和其他厂商的智能终端进行GOOSE网络跳闸和GOOSE网络联锁，是用于组建数字化变电站的必备元件。本实用新型采用双CPU工作模式，保护功能和通信功能相对独立，提高了装置运行稳定性和可靠性。
图I是本实用新型实施例的硬件总体原理图。图2是本实用新型实施例的MMS通信板硬件原理框图。图3是本实用新型实施例的MMS通信板的操作系统启动软件流程图。图4是本实用新型实施例的IEC61850通信任务软件流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。I、硬件设计。本实用新型创造的出发点就是为了在不改变传统保护装置的硬件配置和软件配置的基础上，使装置快速实现IEC61850通信功能。为了提高本实用新型运行可靠性和稳定性，本实用新型采用了双CPU工作模式，即保护CPU板和MMS通信板。保护CPU板专门负责采集保护电流和电压进行保护运算、跳闸控制；而MMS通信CPU板则专门负责IEC61850通 目。本实用新型的保护CPU板采用的STR912 32位ARM处理器，2片AD7656高精度AD采样芯片，240*128汉显液晶显示。对外提供I路RS232通信接口(TTL电平，不出机箱，与MMS通信板进行信息交换)。并且提供4路TTL电平输出接口，用于向MMS通信板传送跳闸信息。本实用新型的丽S通信板则采用AT91SAM9260 32位高性能ARM处理器，200MHz主频，64M RAM,8M Flash。丽S通信板对外提供3路以太网口(光电可选)，I路IRIG-B对时接口，I路RS232调试串口，及4路TTL电平输入接口，接收来自保护CPU传送的快速跳闸信号，MMS通信板通过GOOSE网口向开关控制器发送GOOSE跳闸命令。2、软件设计。由于本实用新型采用双CPU模式，保护CPU板和MMS通信板负责的任务不同。所以本实用新型采用ucOSII和Linux两种业界较流行的操作系统。这两种操作系统各有所长，保护CPU采用实时的ucOSII嵌入式操作系统，可以有效的发挥ucOSII的实时性，提高保护装置的动作实时性；而丽3通信板主要负责IEC61850通信任务，所以选用了网络功能强大的嵌入式Linux操作系统。本实用新型的丽S通信板采用了嵌入式Linux操作系统,采用Ramdisk技术将RAM指定空间虚拟成磁盘存储器，上电后装置将Ramdisk文件系统复制到RAM中并解压形成Linux的根文件系统。因为Ramdisk文件系统是只读的,所以Ramdisk技术可以保证在任何情况下操作系统永不崩溃，提高了装置的运行稳定性。本实用新型的丽S通信板通过串口方式从保护CPU板获取缓慢变化的信号，如模拟量、定值、压板状态、电度数据等，并通过基于丽S的IEC61850协议与IEC61850客户端进行通信。本实用新型上电后对装置的模型进行解析，并启动IEC61850服务器，等待客户端软件的连接，当客户端软件与装置连接成功后，对装置的所有报告进行使能，并进行总召唤，获取装置所有数据。装置快速扫描各报告控制块的数据集的内容是否有变化，如果有变化则立即触发报告，向客户端发送报告。本实用新型对于GOOSE跳闸快速变位信号的处理方式如下，CPU板则通过TTL电平直接传送给MMS板，MMS板如果检测到电平变化，则立即向外发送GOOSE跳闸命令，这种电平传输方式大大缩短了 GOOSE跳闸的延迟时间，确保开关控制器能可靠快速动作。本实用新型采用SNTP和IRIG-B两种对时方式确保装置的时钟与全站时钟同步。SNTP网路对时方式采用了基于以太网UDP通信技术，装置定期向时钟服务器请求时钟同步，时钟服务器接收到装置的请求后，将参考时间戳、原始时间戳、接受时间戳、传送时间一起传送给装置，装置根据这4个时间戳计算出网络延迟时间，从而对时钟进行微调，达到时钟同步的目的。IRIG-B对时方式则是由时钟服务器定时I秒向各装置发送一次对时信号，对时信号中包含了绝对时间，装置采用CPLD对IRIG-B输入端的对时电平快速扫描，当检测到对时信号时，则对IRIG-B时序进行解码，从而获取当前准确的时间。虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型， 任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求1.一种符合IEC61850标准的数字化保护装置，其特征在于它采用双CPU工作模式， 即保护CPU板和MMS通信CPU板，所述保护CPU板专门负责采集保护电流和电压进行保护运算、跳闸控制；所述丽S通信CPU板专门负责IEC61850通信；所述丽S通信CPU板与保护 CPU板通过串口进行数据交换，获取保护装置的所有数据；所述MMS通信CPU板通过2路以太网口与客户端实现互联互通，并且通过单独的以太网口实现GOOSE网络通信。
2.根据权利要求I所述的符合IEC61850标准的数字化保护装置，其特征在于所述保护CPU板采用的STR912 32位ARM处理器，2片AD7656高精度AD采样芯片，240*128汉显液晶显示，对外提供I路RS232通信接口与丽S通信板进行信息交换，提供4路TTL电平输出接口，用于向丽S通信板传送跳闸信息。
3.根据权利要求I所述的符合IEC61850标准的数字化保护装置，其特征在于所述MMS通信CPU板采用AT91SAM9260 32位高性能ARM处理器，200MHz主频，64M RAM,8M Flash，MMS通信CPU板对外提供3路以太网口，I路IRIG-B对时接口，I路RS232调试串口， 及4路TTL电平输入接口，接收来自所述保护CPU板传送的快速跳闸信号，丽S通信CPU板通过GOOSE网口向开关控制器发送GOOSE跳闸命令。
专利摘要本实用新型公开了一种符合IEC61850标准的数字化保护装置，用于构建数字化变电站系统，主要应用于35kV及以下电压等级的数字化变电站。其特征是装置仍然从传统互感器采集模拟量信号，实现各种保护功能。装置与站控层采用基于MMS的IEC61850通信协议，可与站控层IEC61850客户端软件实现无缝对接。装置采用双CPU板工作模式，保护CPU板和MMS通信CPU板互相协作且互相独立，CPU板和MMS通信板之间采用传统串口通信方式进行信息交换，快速实现了传统保护装置的数字化，并支持GOOSE跳合闸与GOOSE网络联锁功能。装置支持SNTP及IRIG-B对时，可确保全站时钟统一。
文档编号H02J13/00GK202475024SQ201220034959
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月4日 优先权日2012年2月4日
发明者张杭, 赵新明 申请人:南京因泰莱电器股份有限公司