专利名称：一种具有sv、goose透传功能的保护测控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力继电保护技术领域，具体是一种集保护测控功能于一体，支持sv、GOOSE、IEEE1588和MMS报文共缆传输技术和透传技术的保护测控装置。
背景技术：
智能变电站是我国智能电网国家战略的重要一环，也是智能电网环境下对变电站技术形态的最新要求。国网公司近两年大力推动智能变电站的试点建设，搭建智能变电站设计、技术普及和激励创新平台，促进技术研究和储备，通过试点工程设计和应用，引导推动国内主要电气一、二设备技术创新和集成，促进与一次设备的集成整合，提高变电站智能化水平，但是在一些具体技术实现和工程实施方面还存在一些有待优化和解决的问题。当前智能变电站试点建设中普遍存在的一个问题是大量使用交换机、网络结构复杂，增加了建设、调试和运行维护的困难。因此在保证保护测控功能可靠性的前提下，简化智能变电站组网方案、减少交换机投资是目前智能变电站设计的一个重要约束。在国网公司提出的“点对点+ 二网合一”组网方案中，如果采用具有透传功能的间隔层设备可以进一步简化网络、明显减少网络交换机数目，具有显著的应用推广价值。因此设计一种集保护测控功能于一体，支持过程层SV、GOOSE以及IEC 1588报文的共网传输，支持站控层MMS、SV、GOOSE以及IEC 1588报文的共网传输、实现SV、G00SE、IEC1588报文透传技术的间隔层保护测控装置复合国家电网公司《智能变电站技术导则》的指导精神，也复合当前智能变电站建设的客观需求。经过对现有技术的检索发现目前国内记载的各种间隔层保护测控装置中，有的已经实现了过程层网络报文共缆传输技术，但是sv、GOOSE报文的透传技术还没有得到实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集保护测控功能于一体，支持过程层SV、GOOSE以及IEC1588报文的共网传输，支持站控层MMS、SV、G00SE以及IEC 1588报文的共网传输、实现SV、GOOSE、IEC1588报文透传功能的间隔层保护测控装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的保护测控装置主要包括PLC处理模块和通信处理模块，PLC处理模块是装置的核心部件，实现保护测控功能逻辑运算，与通信处理模块相连实现各种实时数据和管理数据的交互；通信处理模块是装置的关键部件，实现通信报文处理、数据汇聚与发送，通信处理模块与PLC处理模块相连实现实时数据交互；
所述的PLC处理模块包括PLC控制器、PCI通信接口，其中
PLC控制器与PCI通信接口相连，经由PCI总线方式与通信处理模块交互信息，
PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器，PCI通信接口在模块内与PLC控制器相连，对外连接通信处理模块的PCI通信接口，实现PLC控制模块与通信处理模块之间大量信息、高速交互。实现PLC处理模块接收通信处理模块送来的采样点信息、PLC处理模块与通信处理模块之间G00SE相关信息交互、PLC处理模块与通信处理模块之间MMS过程相关信息交互、PLC处理模块接收通信处理模块送来的对时信息，所述的通信处理模块包括通信控制子模块、过程层通信接口、站控层通信接口和PCI通信接口，其中
通信控制子模块与过程层通信接口相连，实现与过程层设备的数据交互，
通信控制子模块与站控层通信接口相连，实现与站控层的数据交互，
通信控制子模块与PCI通信接口相连，经由PCI总线实现通信处理模块与PLC处理模块的信息交互，
PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器，PCI通信接口在模块内与通信控制子模块相连，对外连接PLC处理模块的PCI通信接口，实现通信处理模块与PLC处理模块之间信息交互。由于通信控制子模块采用大容量高速FPGA，实现处理过程层上传的SV报文、处理过程层上传的GOOSE报文、处理站控层MMS报文交互、处理站控层下发的1588报文、处理站控层下发的GOOSE报文、处理站控层下发的SV报文、处理PLC处理模块发起的GOOSE报文。其中实现处理过程层上传的SV报文功能是指接收到过程层上传的SV报文，如果没有订阅该信息就直接丢掉；否则，一方面解析还原出采样点给PLC处理模块使用，另一方面直接经站控层通信接口透传到站控层。处理过程层上传的GOOSE报文功能是指接收到过程层上传的GOOSE报文，果没有订阅该信息就直接丢掉；否则，一方面解析出状态量信息给PLC处理模块使用，另一方面直接经站控层通信接口透传到站控层。处理站控层MMS报文交互功能是指实现站控层设备与PLC处理模块之间的MMS过程交互。处理站控层下发的1588报文功能是指接收到站控层下发的IEC1588对时报文一方面解析报文完成对时功能，另一方面直接透传到过程层网络。处理站控层下发的GOOSE报文功能是指接收到站控层下发的GOOSE报文，如果订阅了该信息直接交由PLC处理模块处理，否则直接透传到过程层。处理站控层下发的SV报文功能是指接收到站控层下发的SV报文，如果是订阅了该信息直接交由PLC处理模块处理，否则丢掉。处理PLC处理模块发起的GOOSE报文功能是指PLC有与GOOSE相关的控制命令或状态信息送出，编码成GOOSE报文分别发送到站控层网络和过程层网络。该SV、GOOSE透传功能的间隔层保护测控装置可简化组网方案、降低投资、方便建设，实现SV、GOOSE、IEC1588报文透传功能。运行在现场的间隔层保护测控装置采用了本方法设计的架构，并在软件中实现了所述的各项功能。试验及运行情况表明，本方法设计的间隔层保护测控装置，完全满足《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和《智能变电站技术导则》的要求。
图I为采用本发明实现的“简化的点对点+两网合一”组网方案示意图。图2为本发明总体结构示意图。
具体实施方案下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图I所示，采用本实施例设计的“简化的点对点+两网合一”组网方案。
“简化的点对点+两网合一”组网方案，间隔保护、测控和计量功能采用光纤点对点方式直接与过程层合并单元和智能终端连接 ，从而保证各间隔“功能自治”，获得最大运行可靠性。不专设过程层网络，保留站控层网络，星型单网。站控层网络可同时传输MMS、GOOSE、SV、IEEE1588，通过网络线速处理技术、VLAN、GMRP等技术手段保证网络传输可靠性。在对时方面，采用IEEE1588，可以不敷设专用的对时网络。装置采样同步不依赖同步时钟源，通过插值再采样技术实现同步，充分保证继电保护的可靠性。过程层合并单元和智能终端的对时依靠间隔层设备通过IEEE1588边界时钟或透明时钟的方式实现。故障录波直接从站控层网路获取SV和G00SE，要求各间隔保护测控装置把SV数据透传到站控层网络。如图2所示，本实施例包括本发明涉及的具有SV、GOOSE透传功能的保护测控装置，主要包括PLC处理模块和通信处理模块。其中
PLC处理模块是装置的核心部件，实现主要的保护测控功能逻辑运算，与通信处理模块相连实现各种实时数据和管理数据的交互。通信处理模块是装置的关键部件，实现通信报文处理、数据汇聚与发送；通信处理模块对外提供光纤通信接口分别实现与过程层、站控层数据交互，实现过程层sv、GOOSE以及IEC 1588报文的共网传输，实现站控层MMS、SV、GOOSE以及IEC 1588报文的共网传输、实现SV、GOOSE、IEC1588报文透传；通信处理模块与PLC处理模块相连实现实时数据交互。所述的PLC处理模块包括PLC控制器、PCI通信接口。其中
PLC控制器采用32位高性能微处理器，实现保护测控逻辑运算和管理功能。实现的保护功能包括两段充电保护、三段过流保护以及三段零序过流保护；实现的测控功能包括遥测、遥信、遥控、同期合闸检测以及一体化五防；实现的管理功能包括定值参数管理、事件报告管理、日志管理以及保护逻辑标志集管理。PLC控制器与PCI通信接口相连，经由PCI总线方式与通信处理模块交互信息。PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器。PCI通信接口在模块内与PLC控制器相连，对外连接通信处理模块的PCI通信接口，实现PLC控制模块与通信处理模块之间大量信息、高速交互。实现PLC处理模块接收通信处理模块送来的采样点信息、PLC处理模块与通信处理模块之间GOOSE相关信息交互、PLC处理模块与通信处理模块之间MMS过程相关信息交互、PLC处理模块接收通信处理模块送来的对时信息。所述的通信处理模块包括通信控制子模块、过程层通信接口、站控层通信接口和PCI通信接口。其中
通信控制子模块采用大容量高速FPGA，实现处理过程层上传的SV报文、处理过程层上传的GOOSE报文、处理站控层MMS报文交互、处理站控层下发的1588报文、处理站控层下发的GOOSE报文、处理站控层下发的SV报文、处理PLC处理模块发起的GOOSE报文。其中实现处理过程层上传的SV报文功能是指接收到过程层上传的SV报文，如果没有订阅该信息就直接丢掉；否则，一方面解析还原出采样点给PLC处理模块使用，另一方面直接经站控层通信接口透传到站控层。处理过程层上传的GOOSE报文功能是指接收到过程层上传的GOOSE报文，果没有订阅该信息就直接丢掉；否则，一方面解析出状态量信息给PLC处理模块使用，另一方面直接经站控层通信接口透传到站控层。处理站控层MMS报文交互功能是指实现站控层设备与PLC处理模块之间的丽S过程交互。处理站控层下发的1588报文功能是指接收到站控层下发的IEC1588对时报文一方面解析报文完成对时功能，另一方面直接透传到过程层网络。处理站控层下发的GOOSE报文功能是指接收到站控层下发的GOOSE报文，如果订阅了该信息直接交由PLC处理模块处理，否则直接透传到过程层。处理站控层下发的SV报文功能是指接收到站控层下发的SV报文，如果是订阅了该信息直接交由PLC处理模块处理，否则丢掉。处理PLC处理模块发起的GOOSE报文功能是指PLC有与GOOSE相关的控制命令或状态信息送出，编码成GOOSE报文分别发送到站控层网络和过程层网络。通信控制子模块与过程层通信接口相连，实现与过程层设备的数据交互，具体包括接收过程层上送的SV报文、接收过程层上送的GOOSE报文、下发GOOSE报文到过程层、下发IEC 1588报文到过程层。通信控制子模块与站控层通信接口相连，实现与站控层的数据交互，具体包括实现与站控层之间MMS过程报文交互、接收站控层下发的IEC 1588报文、上传SV报文到站控层、上传GOOSE报文到站控层。通信控制子模块与PCI通信接口相连，经由PCI总线实现通信处理模块与PLC处理模块的信息交互，具体包括实现通信处理模块与PLC处理模块之间MMS过程相关的信息交互、通信处理模块发送采样点信息到PLC处理模块、通信处理模块与PLC处理模块之间GOOSE相关信息交互、通信处理模块发送对时信息到与PLC处理模块。过程层通信接口面向过程层网络(包括过程层设备和间隔层设备)，包括4个100M/1000M的HDLC通信接口。过程层通信接口在模块内与通信控制子模块相连，每个HDLC接口对外可根据需要连接到过程层网络或点对点连接到过程层设备，实现通信控制子模块与过程层设备之间SV、GOOSE、IEC 1588报文的交互，实现与间隔层设备之间的联闭锁信号交互。站控层通信接口面向站控层网络(有可能站控层网络在逻辑上兼做过程层网络)，包括2个100M的HDLC通信接口。站控层通信接口在模块内与通信控制子模块相连，每个HDLC接口对外可根据需要连接到站控层网络，实现通信控制子模块与站控层监控系统、高级应用之间MMS报文交互，实现与间隔层设备(包括站域保护、报文记录、故障录波装置)之间SV报文、GOOSE报文的交互，实现与对时系统之间IEC 1588报文的交互。PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器。PCI通信接口在模块内与通信控制子模块相连，对外连接PLC处理模块的PCI通信接口，实现通信处理模块与PLC处理模块之间信息交互。实现通信处理模块与PLC处理模块之间MMS过程相关的信息交互、通信处理模块发送采样点信息到PLC处理模块、通信处理模块与PLC处理模块之间GOOSE相关信息交互、通信处理模块发送对时信息到与PLC处理模块。运行在现场的间隔层保护测控装置采用了本方法设计的架构，并在软件中实现了所述的各项功能。试验及运行情况表明，本方法设计的间隔层保护测控装置，完全满足《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和《智能变电站技术导则》的要求。
权利要求
1.一种具有SV、G00SE透传功能的保护测控装置，其特征在于所述的保护测控装置主要包括PLC处理模块和通信处理模块，PLC处理模块实现保护测控功能逻辑运算，与通信处理模块相连实现各种实时数据和管理数据的交互；通信处理模块实现通信报文处理、数据汇聚与发送，通信处理模块与PLC处理模块相连实现实时数据交互。
2.根据权利要求I所述的PLC处理模块包括PLC控制器、PCI通信接口，其中PLC控制器与PCI通信接口相连，经由PCI总线方式与通信处理模块交互信息；PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器，PCI通信接口在模块内与PLC控制器相连，对外连接通信处理模块的PCI通信接口，实现PLC控制模块与通信处理模块之间大量信息、高速交互；实现PLC处理模块接收通信处理模块送来的采样点信息、PLC处理模块与通信处理模块之间GOOSE相关信息交互、PLC处理模块与通信处理模块之间MMS过程相关信息交互、PLC处理模块接收通信处理模块送来的对时信息。
3.根据权利要求I所述的通信处理模块包括通信控制子模块、过程层通信接口、站控层通信接口和PCI通信接口 ；其中通信控制子模块与过程层通信接口相连，实现与过程层设备的数据交互；通信控制子模块与站控层通信接口相连，实现与站控层的数据交互；通信控制子模块与PCI通信接口相连，经由PCI总线实现通信处理模块与PLC处理模块的信息交互；PCI通信接口面向PCI总线，包括I个PCI通信控制器，PCI通信接口在模块内与通信控制子模块相连，对外连接PLC处理模块的PCI通信接口，实现通信处理模块与PLC处理模块之间信息交互。
全文摘要
本发明公开了一种具有SV、GOOSE透传功能的保护测控装置，主要包括PLC处理模块和通信处理模块，PLC处理模块实现逻辑运算，与通信处理模块相连实现数据交互；通信处理模块实现通信数据汇聚与发送，两模块实时数据交互；PLC处理模块包括PLC控制器、PCI通信接口，其中PLC控制器与PCI通信接口相连，经由PCI总线方式与通信处理模块交互信息，通信处理模块包括通信控制子模块、过程层通信接口、站控层通信接口和PCI通信接口，PCI通信接口面向PCI总线，实现通信处理模块与PLC处理模块之间信息交互。该保护测控装置可简化组网方案、降低投资、方便建设，实现SV、GOOSE、IEC1588报文透传功能。
文档编号H04L12/40GK102957558SQ20111025289
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者孙志云, 颜宏文, 唐卫华, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:湖南省电力勘测设计院, 上海思源弘瑞自动化有限公司