一种具备集中式后备功能和数据辨识功能的集群测控装置的制作方法

本实用新型涉及智能电网系统，尤其是涉及一种具备集中式后备功能和数据辨识功能的集群测控装置。

背景技术：

智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

智能变电站是智能电网的重要组成部分，采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，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，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

现有220kV及以上电压等级的智能变电站测控装置的服务对象是单个间隔，通常采用单测控按间隔和断路器独立配置的方案，以维持测控的独立性，在此情况下测控装置无后备功能；并且，现有智能变电站的四遥数据无法在源头进行数据质量辨识，因此数据辨识的工作只能在主站端完成，从而增加了主站的工作负荷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具备集中式后备功能和数据辨识功能的集群测控装置，它能提高变电站二次设备的集成度，减少设计、工程维护工作量，提供位于数据层的数据辨识功能服务。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种具备集中式后备功能和数据辨识功能的集群测控装置，包括壳体，在壳体的前面板上设有控制键、功能指示灯和后面配有液晶面板管理板卡的液晶显示屏，液晶面板管理板卡上的液晶面板信号端与液晶显示屏的液晶面板信号端连接，特征是：在壳体内的插槽中分别插有2块功能相同的测控功能板卡、1块过程层功能板卡；第一测控功能板卡和第二测控功能板卡完全相同，每块测控功能板卡上的CPU（中央处理器）的第一数据存储端与本测控功能板卡的SDRAM（同步动态随机存储器）的数据存储端连接，每块测控功能板卡上的CPU的第二数据存储端与本测控功能板卡的FLASH（闪存）的数据存储端连接，每块测控功能板卡上的CPU的时钟端与本测控功能板卡的时钟电路的时钟端连接；每块测控功能板卡上的CPU的网络控制端分别与本测控功能板卡的3个MAC（介质访问控制）芯片连接，3个MAC芯片分别与本测控功能板卡的网口2、网口3和网口4的PHY（物理接口收发器）连接，网口1和调试网口通过PHY直接与本测控功能板卡上的CPU的网络控制端连接；每块测控功能板卡上的CPU通过FPGA（现场可编程门阵列）来控制高速背板总线；每块测控功能板卡上的串口、校时口分别与本测控功能板卡上的CPU的通讯端连接；过程层功能板卡的SDRAM、2个FLASH分别和过程层功能板卡上的CPU的存储端连接，过程层功能板卡上的调试网口通过PHY与过程层功能板卡上的CPU连接，过程层功能板卡的校时口和光口通过FPGA与过程层功能板卡上的CPU连接，过程层功能板卡上的AD（模数转换）采样芯片与过程层功能板卡上的CPU的采样端连接，过程层功能板卡上的CPU对FPGA进行控制实现对秒脉冲输出、IO（开入开出）总线、数据总线和校时总线的控制，过程层功能板卡上的CPU的时钟端与时钟电路的时钟端连接。

工作原理：过程层板卡的光口获取过程层报文，解析报文中的数据，并通过高速背板总线将数据送给第一测控功能板卡、第二测控功能板卡，第一测控功能板卡、第二测控功能板卡将汇聚的数据进行计算，并将计算出来的有效值通过以太网口送到站控层网络，同时对有效值进行分析，置对应的标志位，完成数据辨识的功能。

集群测控装置是运行在智能变电站中的一种二次设备，是虚测控的实际载体，每台装置上可运行30台虚测控装置，硬件上由高速背板总线和测控功能板卡、过程层功能板卡和液晶面板管理板卡组成。虚测控是该系统的最基本逻辑单元，其功能等价常规测控装置。集群测控装置可接入变电站同一电压等级的所有间隔，并且通过一些基本的电气理论进行初步的数据辨识，以保证为调度控制决策所提供的数据准确、可靠。

所述高速背板总线基于交换式千兆以太网和背板FPGA构建的，采用工业级芯片，抗干扰强，千兆以太网完成板件间的数据流传输。背板FPGA主要负责系统对时功能及控制继电器的输入输出功能。

所述过程层功能板卡可以处理电子式互感器的数字采样，可以进行基于面向通用对象的变电站事件GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)的处理，所述测控功能板卡可进行测控相关的遥测、遥信、遥控、遥调功能，具备同期功能，间隔五防、GOOSE联闭锁通信等计算及通信功能，具备数字化输入和输出功能。

所述数据辨识功能通过参照母线上总功率平衡、并列母线的电压相近、主变3侧功率平衡等原则，来判断目前测量量数据是否有效，从而对该测量量的数据品质标志进行有效/无效置位。

现有智能变电站测控装置的服务对象是单个间隔，在保测一体化装置存在争议的情况下，维持测控的独立性，顺应智能电网发展方向，将测控装置向多间隔化和多功能化发展的理念已经成为一种趋势，在横向集成思想指导下，将多个间隔的测控装置，集成到一个高端嵌入式多间隔测控装置，即为本文发明的集群测控装置。在此基础上同时增加了位于数据源头的数据辨识功能。

与现有技术相比，本实用新型是一种具备运行30台虚测控装置能力的集群测控装置，实现变电站全站测控装置的后备功能，该集群测控装置配有高速背板总线、两个测控功能板卡、过程层功能板卡和液晶面板管理板卡，能提供遥测、遥信、遥控、遥调功能，具备同期功能，间隔五防、GOOSE联闭锁通信模块功能，还具备数据辨识功能服务。

本实用新型提高了变电站二次设备的集成度，简化了工程设计的工作量，减少了二次设备的占地面积，同时可为电力自动化系统提供经过数据辨识判断后的准确数据源。

附图说明

图1是本实用新型的前面板结构示意图；

图2是本实用新型的后面板结构示意图；

图3是本实用新型的第一测控功能板卡结构图；

图4是本实用新型的第二测控功能板卡结构图；

图5是本实用新型的过程层功能板卡结构图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种具备集中式后备功能和数据辨识功能的集群测控装置，包括壳体1，在壳体1的前面板2上设有液晶显示屏3、功能指示灯4和控制按键5，液晶面板管理板卡3安装在前面板2的后部、液晶显示屏3的后面，液晶面板管理板卡上的液晶面板信号端与液晶显示屏3的液晶面板信号端连接，在壳体1内安装有电路底板，在电路板上设有5个插槽，每个插槽可插入一块板件。1号槽的电源插件6中包括一个电源电路、电源输入端子7和电源开关8，可选择直流220kV或交流220kV供电；2号槽的第一测控功能板卡13和3号槽的第二测控功能板卡14完全相同，内部电路包括一个CPU（PowerPC p1020）、一个256M的SDRAM、一个8M的FLASH、一个3口交换芯片和一个时钟电路，对外接口上包括4个以太网口9（用于以太网对外通讯）、1个GPS校时端子10（用于GPS校时）和1个RS232串口（用于外接打印机）；4号槽无板件；5号槽的过程层板卡15，内部电路包括一个CPU（PowerPC p1020）、一个FPGA、一个128M的SDRAM、两个8M的FLASH、一个AD芯片和一个时钟电路，对外接口上包括4对光口12，每对光口包括一个RX（收）和TX（发），用于接收和发送过程层报文。

在壳体1内的插槽中分别插有2块功能相同的测控功能板卡、1块过程层功能板卡；第一测控功能板卡13和第二测控功能板卡14完全相同，每块测控功能板卡上的CPU（中央处理器）的第一数据存储端与本测控功能板卡的SDRAM（同步动态随机存储器）的数据存储端连接，每块测控功能板卡上的CPU的第二数据存储端与本测控功能板卡的FLASH（闪存）的数据存储端连接，每块测控功能板卡上的CPU的时钟端与本测控功能板卡的时钟电路的时钟端连接；每块测控功能板卡上的CPU的网络控制端分别与本测控功能板卡的3个MAC（介质访问控制）芯片连接，3个MAC芯片分别与本测控功能板卡的网口2、网口3和网口4的PHY（物理接口收发器）连接，网口1和调试网口通过PHY直接与本测控功能板卡上的CPU的网络控制端连接；每块测控功能板卡上的CPU通过FPGA（现场可编程门阵列）来控制高速背板总线；每块测控功能板卡上的串口、校时口分别与本测控功能板卡上的CPU的通讯端连接；过程层功能板卡15的SDRAM、2个FLASH分别和过程层功能板卡15上的CPU的存储端连接，过程层功能板卡15上的调试网口通过PHY与过程层功能板卡15上的CPU连接，过程层功能板卡15的校时口和光口通过FPGA与过程层功能板卡15上的CPU连接，过程层功能板卡15上的AD（模数转换）采样芯片与过程层功能板卡15上的CPU的采样端连接，过程层功能板卡15上的CPU对FPGA进行控制实现对秒脉冲输出、IO（开入开出）总线、数据总线和校时总线的控制，过程层功能板卡15上的CPU的时钟端与时钟电路的时钟端连接。