一种基于ieee802通信标准的机网协调性能测试装置的制造方法
专利名称:一种基于ieee 802通信标准的机网协调性能测试装置的制造方法
【专利摘要】一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台（1）、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台（2）和功率放大器及其保护电路组成的底层平台（3）。所述中层平台包括数字信号处理器、双端口RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。所述底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。本实用新型通过设置测试参数可在励磁系统或继电保护报警的时候自动降低或停止所加模拟量，最大限度的模拟现场实际运行情况，验证机网协调性能，使得出的结果更真实可信。
【专利说明】
一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，属电网测试技术领域。
【背景技术】
[0002]国内外发生的多次大停电事故显示，机组涉网保护和限制与电网之间的协调配合是保证系统安全稳定运行的关键因素之一。源网不协调，可能会诱发事故，甚至会造成事故扩大化的严重后果。
[0003]2012年国家电网公司开展了并网机组机网协调专项核查工作，针对某省200MW及以上火电机组的涉网参数进行了核查。通过核查，发现发电机组励磁系统转子过励限制功能与发电机转子过负荷保护、励磁系统低励限制与发电机失磁保护、励磁系统V/f限制与发电机过励磁保护之间的配合不满足相关国家标准和行业标准的要求，具体表现在发电机保护先于励磁系统限制动作。这些问题不仅直接危及发电机组的安全运行，也威胁到电网的安全稳定运行。
[0004]针对发现的问题，各发电企业陆续开展了机网协调重要参数重新整定工作，对励磁系统过励限制、低励限制、V/f限制功能实现程序进行了升级。但相当一部分发电企业完成软件升级工作后未进行实测试验，这是因为实测试验存在着一定的风险性，发电企业不敢贸然在机组运行情况下开展实测工作。这样就无法验证参数重新整定后，机组保护功能和励磁限制功能到底能不能合理协调配合的问题，机组运行仍然存在着安全隐患。
[0005]目前现有的技术中，有部分发电企业利用机组停机检修机会，利用继电保护测试仪加模拟量的方法来验证机网协调性能。但这种做法有个缺陷，以过励限制实测试验为例，继保测试仪在收到励磁系统过励限制报警后不能自动把加入的励磁电流模拟量降低，还是持续加入原来的量，这样就必须通过人工来控制，而导致试验存在很大误差，试验结果也就没什么意义了，更谈不上和发电机保护配合性能的验证了。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是，根据现有技术验证机网协调性能存在的问题，本实用新型提出一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置。
[0007]本实用新型的技术方案如下，一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台、功率放大器及其保护电路组成的底层平台三部分。
[0008]所述装置上层平台采用高性能嵌入式工控机作为控制微机通过PCI接口与中间层控制板进行通信，通过802.1lb无线网关与从机进行无线通信。主机和从机是指两套相同的测试系统。在进行机网协调性能测试时，其中一台设备放置于励磁调节器旁，另一台相同的设备放置于发电机继电保护屏旁。两台设备其中一台可设置为主机，另一台则设置为从机。
[0009]所述装置中间平台包括数字信号处理器、双端口 RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。可编程逻辑器件分别与PCL桥接器、双端口 RAM存储器、E2PRO存储器、数字信号处理器、DAC电路互联；隔离放大低通滤波电路分别与数字信号处理器、DAC电路互联;PCL桥接器与E2PRO存储器互联；隔离放大低通滤波电路连接底层功放电路;PCL桥接器与上层的PLC接口连接;PCL桥接器与双端口 RAM存储器互联，双端口RAM存储器与数字信号处理器互联，数字信号处理器与DAC电路互联；电源模块向器件和电路供电。
[0010]所述双端口 RAM存储器为DPRAM存储器;数字信号处理器为DSP56F807芯片；可编程逻辑器件为CPLD。
[0011 ]所述DAC电路采用高精度D/A转换器，保证了全范围内电流、电压的精度和线性度；选用AD669作为数模转换器件。由于D/A转换器输出的信号是离散点构成，并且考虑到AD669输出与后续的功放大信号的影响，在AD669输出端口需要加隔离将高压信号隔离开，隔离放大器后加滤波器在将AD669输出的信号高频部分滤除，从而得到更加平滑的模拟信号。
[0012]所述装置的底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。模拟量输出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接功放电路;开出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接各通道控制继电器;功放电路与各通道控制继电器互联;开入电路连接中间平台的隔离放大低通滤波电路。
[0013]本实用新型的有益效果是，本实用新型通过设置测试参数可在励磁系统或继电保护报警的时候自动降低或停止所加模拟量，最大限度的模拟现场实际运行情况，验证机网协调性能，使得出的结果更真实可信。根据现场的测试效果显示，以往一台机组机网协调性能测试，从找定值、看说明书，接线、配置测试参数等，熟练测试人员要测试一个小时以上，而且结果还存在误差，且不能模拟真实实际系统。本方法在无需测试人员干预的前提下，能够15分钟全部测试完毕。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构框图；
[0015]其中，I是上层平台；2是中间平台；3是底层平台。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型的【具体实施方式】如图1所示。
[0017]本实施例一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台1、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台2、功率放大器及其保护电路组成的底层平台3三部分。
[0018]本实施例装置的上层平台采用高性能嵌入式工控机作为控制微机，直接运行Windows操作系统。通过PCI接口与中间层控制板进行通信，通过802.1Ib无线网关与从机进行无线通信。
[0019]本实施例装置的中间平台包括数字信号处理器、双端口 RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。
[0020]中间层硬件平台是基于DSP设计的，以数字信号处理器DSP56F807为核心，它与上层工控机通过PCI总线连接，93LC56B系列E2PR0M作为PCI9054配置芯片。PCI9054与DSP之间由双端口 RAM通过中断方式实现通信。复杂可编程逻辑器件EPM7128AE-10作为逻辑控制功能器件。
[0021]中间层是基于PCI总线、以DSP为核心的硬件平台。其主要功能有:
[0022]a)通过PCI桥接器PCI9054与上层工控机进行通信;从而实现通过PCI
[0023]总线接收上层实验参数和各种控制命令;并可将中间层时间戳、底层的开入量和故障保护等信息传输到上层程序；
[0024]b)由DDS算法产生测试试验所需的各类波形信号，并通过CPLD控制来片选D/A转换器，分别使能八个通道中的各个通道输出；
[0025]c)输出开出量，以控制功放通道的输入端的继电器，达到使能功放通道的作用。其主要目的是为了保护功放电路，并可将低各通道的功放电路在无输入时的功耗。
[0026]d)实时检测功放部分保护信号和继电器状态信号，其中保护信号是经CPLD检测后以开入量输入到DSP，以实现在线故障检测和故障切除。
[0027]本实施例装置的底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。
[0028]本实施例底层平台在功放设计方面，电流、电压等模拟量一直坚持采用高性能线性放大器输出方式，使电流、电压源可直接输出从直流到含各种频率成份的波形，如方波、各次谐波叠加的组合波形，故障暂态波形等，并且输出波形干净平滑，对邻近设备无高频辐射干扰，可以较好地模拟各种过励、低励、V/f限制等故障时的电流、电压特征。
【主权项】
1.一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台和功率放大器及其保护电路组成的底层平台， 其特征在于，所述中层平台包括数字信号处理器、双端口RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器;可编程逻辑器件分别与PCL桥接器、双端口RAM存储器、E2PRO存储器、数字信号处理器、DAC电路互联；隔离放大低通滤波电路分别与数字信号处理器、DAC电路互联;PCL桥接器与E2PRO存储器互联；隔离放大低通滤波电路连接底层功放电路;PCL桥接器与上层的PLC接口连接;PCL桥接器与双端口 RAM存储器互联，双端口RAM存储器与数字信号处理器互联，数字信号处理器与DAC电路互联；电源模块向器件和电路供电； 所述底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器;模拟量输出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接功放电路;开出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接各通道控制继电器;功放电路与各通道控制继电器互联;开入电路连接中间平台的隔离放大低通滤波电路。2.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述双端口 RAM存储器为DPRAM存储器。3.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述数字信号处理器为DSP56F807芯片。4.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件为CPLD。5.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述DAC电路采用高精度D/A转换器，选用AD669作为数模转换器件。
【文档编号】G01R31/00GK205720471SQ201620380236
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】邹进, 余侃胜, 谢国强, 徐在德, 桂小智, 熊丽霞, 邓才波, 曹凤香, 周宁, 曹蓓, 杨建明
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司
【专利摘要】一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台（1）、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台（2）和功率放大器及其保护电路组成的底层平台（3）。所述中层平台包括数字信号处理器、双端口RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。所述底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。本实用新型通过设置测试参数可在励磁系统或继电保护报警的时候自动降低或停止所加模拟量，最大限度的模拟现场实际运行情况，验证机网协调性能，使得出的结果更真实可信。
【专利说明】
一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，属电网测试技术领域。
【背景技术】
[0002]国内外发生的多次大停电事故显示，机组涉网保护和限制与电网之间的协调配合是保证系统安全稳定运行的关键因素之一。源网不协调，可能会诱发事故，甚至会造成事故扩大化的严重后果。
[0003]2012年国家电网公司开展了并网机组机网协调专项核查工作，针对某省200MW及以上火电机组的涉网参数进行了核查。通过核查，发现发电机组励磁系统转子过励限制功能与发电机转子过负荷保护、励磁系统低励限制与发电机失磁保护、励磁系统V/f限制与发电机过励磁保护之间的配合不满足相关国家标准和行业标准的要求，具体表现在发电机保护先于励磁系统限制动作。这些问题不仅直接危及发电机组的安全运行，也威胁到电网的安全稳定运行。
[0004]针对发现的问题，各发电企业陆续开展了机网协调重要参数重新整定工作，对励磁系统过励限制、低励限制、V/f限制功能实现程序进行了升级。但相当一部分发电企业完成软件升级工作后未进行实测试验，这是因为实测试验存在着一定的风险性，发电企业不敢贸然在机组运行情况下开展实测工作。这样就无法验证参数重新整定后，机组保护功能和励磁限制功能到底能不能合理协调配合的问题，机组运行仍然存在着安全隐患。
[0005]目前现有的技术中，有部分发电企业利用机组停机检修机会，利用继电保护测试仪加模拟量的方法来验证机网协调性能。但这种做法有个缺陷，以过励限制实测试验为例，继保测试仪在收到励磁系统过励限制报警后不能自动把加入的励磁电流模拟量降低，还是持续加入原来的量，这样就必须通过人工来控制，而导致试验存在很大误差，试验结果也就没什么意义了，更谈不上和发电机保护配合性能的验证了。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是，根据现有技术验证机网协调性能存在的问题，本实用新型提出一种基于IEEE 802通信标准的机网协调性能测试装置。
[0007]本实用新型的技术方案如下，一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台、功率放大器及其保护电路组成的底层平台三部分。
[0008]所述装置上层平台采用高性能嵌入式工控机作为控制微机通过PCI接口与中间层控制板进行通信，通过802.1lb无线网关与从机进行无线通信。主机和从机是指两套相同的测试系统。在进行机网协调性能测试时，其中一台设备放置于励磁调节器旁，另一台相同的设备放置于发电机继电保护屏旁。两台设备其中一台可设置为主机，另一台则设置为从机。
[0009]所述装置中间平台包括数字信号处理器、双端口 RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。可编程逻辑器件分别与PCL桥接器、双端口 RAM存储器、E2PRO存储器、数字信号处理器、DAC电路互联；隔离放大低通滤波电路分别与数字信号处理器、DAC电路互联;PCL桥接器与E2PRO存储器互联；隔离放大低通滤波电路连接底层功放电路;PCL桥接器与上层的PLC接口连接;PCL桥接器与双端口 RAM存储器互联，双端口RAM存储器与数字信号处理器互联，数字信号处理器与DAC电路互联；电源模块向器件和电路供电。
[0010]所述双端口 RAM存储器为DPRAM存储器;数字信号处理器为DSP56F807芯片；可编程逻辑器件为CPLD。
[0011 ]所述DAC电路采用高精度D/A转换器，保证了全范围内电流、电压的精度和线性度；选用AD669作为数模转换器件。由于D/A转换器输出的信号是离散点构成，并且考虑到AD669输出与后续的功放大信号的影响，在AD669输出端口需要加隔离将高压信号隔离开，隔离放大器后加滤波器在将AD669输出的信号高频部分滤除，从而得到更加平滑的模拟信号。
[0012]所述装置的底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。模拟量输出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接功放电路;开出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接各通道控制继电器;功放电路与各通道控制继电器互联;开入电路连接中间平台的隔离放大低通滤波电路。
[0013]本实用新型的有益效果是，本实用新型通过设置测试参数可在励磁系统或继电保护报警的时候自动降低或停止所加模拟量，最大限度的模拟现场实际运行情况，验证机网协调性能，使得出的结果更真实可信。根据现场的测试效果显示，以往一台机组机网协调性能测试，从找定值、看说明书，接线、配置测试参数等，熟练测试人员要测试一个小时以上，而且结果还存在误差，且不能模拟真实实际系统。本方法在无需测试人员干预的前提下，能够15分钟全部测试完毕。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构框图；
[0015]其中，I是上层平台；2是中间平台；3是底层平台。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型的【具体实施方式】如图1所示。
[0017]本实施例一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台1、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台2、功率放大器及其保护电路组成的底层平台3三部分。
[0018]本实施例装置的上层平台采用高性能嵌入式工控机作为控制微机，直接运行Windows操作系统。通过PCI接口与中间层控制板进行通信，通过802.1Ib无线网关与从机进行无线通信。
[0019]本实施例装置的中间平台包括数字信号处理器、双端口 RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器。
[0020]中间层硬件平台是基于DSP设计的，以数字信号处理器DSP56F807为核心，它与上层工控机通过PCI总线连接，93LC56B系列E2PR0M作为PCI9054配置芯片。PCI9054与DSP之间由双端口 RAM通过中断方式实现通信。复杂可编程逻辑器件EPM7128AE-10作为逻辑控制功能器件。
[0021]中间层是基于PCI总线、以DSP为核心的硬件平台。其主要功能有:
[0022]a)通过PCI桥接器PCI9054与上层工控机进行通信;从而实现通过PCI
[0023]总线接收上层实验参数和各种控制命令;并可将中间层时间戳、底层的开入量和故障保护等信息传输到上层程序；
[0024]b)由DDS算法产生测试试验所需的各类波形信号，并通过CPLD控制来片选D/A转换器，分别使能八个通道中的各个通道输出；
[0025]c)输出开出量，以控制功放通道的输入端的继电器，达到使能功放通道的作用。其主要目的是为了保护功放电路，并可将低各通道的功放电路在无输入时的功耗。
[0026]d)实时检测功放部分保护信号和继电器状态信号，其中保护信号是经CPLD检测后以开入量输入到DSP，以实现在线故障检测和故障切除。
[0027]本实施例装置的底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器。
[0028]本实施例底层平台在功放设计方面，电流、电压等模拟量一直坚持采用高性能线性放大器输出方式，使电流、电压源可直接输出从直流到含各种频率成份的波形，如方波、各次谐波叠加的组合波形，故障暂态波形等，并且输出波形干净平滑，对邻近设备无高频辐射干扰，可以较好地模拟各种过励、低励、V/f限制等故障时的电流、电压特征。
【主权项】
1.一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，包括嵌入式工控机及其外设组成的上层平台、高速数字信号处理器及其外设组成的中间平台和功率放大器及其保护电路组成的底层平台， 其特征在于，所述中层平台包括数字信号处理器、双端口RAM存储器、DAC电路、电源模块、隔离放大低通滤波电路、可编程逻辑器件和PCL桥接器;可编程逻辑器件分别与PCL桥接器、双端口RAM存储器、E2PRO存储器、数字信号处理器、DAC电路互联；隔离放大低通滤波电路分别与数字信号处理器、DAC电路互联;PCL桥接器与E2PRO存储器互联；隔离放大低通滤波电路连接底层功放电路;PCL桥接器与上层的PLC接口连接;PCL桥接器与双端口 RAM存储器互联，双端口RAM存储器与数字信号处理器互联，数字信号处理器与DAC电路互联；电源模块向器件和电路供电； 所述底层平台包括功放电路、模拟量输出电路、开入电路、开出电路和各通道控制继电器;模拟量输出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接功放电路;开出电路的输入端连接中间平台的隔离放大低通滤波电路，输出端连接各通道控制继电器;功放电路与各通道控制继电器互联;开入电路连接中间平台的隔离放大低通滤波电路。2.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述双端口 RAM存储器为DPRAM存储器。3.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述数字信号处理器为DSP56F807芯片。4.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件为CPLD。5.根据权利要求1所述一种基于IEEE802通信标准的机网协调性能测试装置，其特征在于，所述DAC电路采用高精度D/A转换器，选用AD669作为数模转换器件。
【文档编号】G01R31/00GK205720471SQ201620380236
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】邹进, 余侃胜, 谢国强, 徐在德, 桂小智, 熊丽霞, 邓才波, 曹凤香, 周宁, 曹蓓, 杨建明
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司
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