本发明属于电力系统的继电保护装置领域，特别是涉及一种基于LVDS总线的继电保护装置监视系统及其数据分析方法。
背景技术：
继电保护装置是电力系统的重要组成部分，它对保证电力系统安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。
不过，在继电保护装置的工作过程中，目前还没有有效的手段对装置的具体工作过程、以及工作过程中的中间数据进行监视及记录。现有的继电保护装置数据采集装置无法实时获知采集到的继电保护装置的数据，无法进行辅助数据分析，而且，在电磁干扰环境下，采集装置的示波器、网线等无法正常连接。
LVDS(低电压差分信号)总线由于其传输数据速度快、抗干扰性强等优点，被广泛应用于继电保护装置中，例如模拟量采集板采集的数据，开关量采集板采集的数据及出口控制板采集的出口返校数据，都通过LVDS总线发送给数据分析模块进行保护逻辑运算，出口控制板接收数据分析模块发送的命令进行出口控制。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于LVDS总线的继电保护装置监视系统，监视系统采用激光头将继电保护装置数据实时发送给上位机，不受电磁干扰影响；上位机中安装的监视系统数据分析模块可实时分析并记录模拟量采集数据、遥信变化、出口控制等信息，可全面记录继电保护装置的完整工作状态，为分析故障的原因及算法的改进提供数据支持。
本发明所采用的技术方案是：基于LVDS总线的继电保护装置监视系统，包括依次连接的上位机、激光头、PHY芯片、FPGA芯片、LVDS收发芯片、继电保护装置，其中，激光头上设置有光纤接口、通过光纤与已预留光纤接口的上位机连接；LVDS收发芯片上设置有LVDS接口、通过LVDS总线与已预留LVDS接口的继电保护装置连接；PHY芯片与FPGA芯片通过MII总线连接，激光头与PHY芯片、FPGA芯片与LVDS收发芯片通过总线连接，上位机中安装有监视系统的数据分析模块。
其中，激光头用于实现光信号与电信号的互相转换，提供LC光纤接头；解决网线易受电磁兼容影响的问题，使监视系统可在电磁兼容环境下工作。激光头优选SFP激光头。
PHY芯片用于将激光头的串行电信号转成MII(Media Independent Interface介质无关接口)接口的并行信号，实现FPGA与激光头的连接。PHY芯片优选DP83849型号的芯片。
FPGA芯片是可编程逻辑器件，用于实现整个系统的逻辑功能：将采集的LVDS数据通过激光头转发出去。FPGA芯片优选Xilinx XC6SLX45型号的芯片。LVDS收发芯片用于实现CMOS电平与LVDS电平的转换，实现LVDS总线介入功能。LVDS收发芯片优选SN65MLVD204型号的芯片。
继电保护装置包括模拟量采集板、开关量采集板、出口控制板；模拟量采集板采集模拟量信息、开关量采集板采集开关量信息、出口控制板采集出口返校信息；所采集的模拟量、开关量、出口返校信息均包含时间信息，需要将时间信息解析出来，对应到界面的时间上，以便于不同类别信息按时间同步显示，以及查询继电保护装置各状态的时刻。
一种应用上述的继电保护装置监视系统的数据分析方法，具体包括以下步骤：
步骤1、继电保护装置将采集的模拟量、开关量、出口返校信息，通过LVDS总线发送至数据分析模块；
步骤2、数据分析模块将收到的数据按照模拟量、开关量、出口返校信息进行分类；
步骤3、存储并计算收到的模拟量，将模拟量波形以及计算出的瞬时值、有效值显示在上位机的人机交互界面上；
步骤4、存储并解析接收到的开关量及出口返校信息，并将开关量及出口返校信息显示在上位机的人机交互界面上；
步骤5、根据处理结果发出出口控制命令至继电保护装置的出口控制板，并将出口控制命令显示在上位机的人机交互界面上。
本发明的有益效果：1)监视系统即插即用，采用LVDS总线进行通信，可以多点同时接收数据，配合底层使用的通信协议，不影响继电保护装置的正常工作；
2)使用光纤进行网络通信，不受电磁干扰等环境影响，高低温环境下均可正常工作；
3)上位机可对采集的数据进行实时的显示、分析以及存储，为后续算法优化及故障分析提供基础数据，能够监控继电保护装置所有的中间数据、模拟量、开关量、出口返校信息，并记录对出口的控制。
说明书附图
图1是基于LVDS总线的继电保护装置监视系统的结构示意图。
图中，1-激光头、2-LVDS收发芯片、3-PHY芯片、4-FPGA芯片、5-上位机、6-继电保护装置。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，是本发明基于LVDS总线的继电保护装置监视系统的结构示意图，监视系统包括：依次连接的上位机5、激光头1、PHY芯片3、FPGA芯片4、LVDS收发芯片2、继电保护装置6，其中，激光头1上设置有光纤接口，通过光纤与已预留光纤接口的上位机5连接；LVDS收发芯片2上设置有LVDS接口，通过LVDS总线与已预留LVDS接口的继电保护装置6连接；PHY芯片3与FPGA芯片4通过MII总线连接，激光头1与PHY芯片3、FPGA芯片4与LVDS收发芯片2通过总线连接，上位机5中安装有监视系统的数据分析模块。
其中，激光头1选用SFP激光头，用于实现光信号与电信号的互相转换，提供LC光纤接头。
PHY芯片3选用DP83849型号的芯片，用于将激光头的串行电信号转成MII接口的并行信号，实现FPGA与激光头的连接。
FPGA芯片4选用Xilinx XC6SLX45型号的芯片，用于实现整个系统的逻辑功能：将采集的LVDS数据通过激光头转发出去。
LVDS收发芯片2选用SN65MLVD204型号的芯片，用于实现CMOS电平与LVDS电平的转换，实现LVDS总线介入功能。
继电保护装置6包括模拟量采集板、开关量采集板、出口控制板；模拟量采集板采集模拟量信息、开关量采集板采集开关量信息、出口控制板采集出口返校信息；所采集的模拟量、开关量、出口返校信息均包含时间信息。
在具体实施时，可以将激光头1、PHY芯片3、FPGA芯片4、LVDS收发芯片2集成为一块监视板卡，将监视板卡与要监视的继电保护装置连接，继电保护装置已预留LVDS接口，同时将监视板卡与上位机用光纤进行连接。监视板卡上的FPGA芯片通过LVDS收发芯片监视LVDS总线上的数据，并将数据通过PHY芯片、激光头，经光纤传输传送给上位机。
一种应用上述的继电保护装置监视系统的数据分析方法，具体包括以下步骤：
步骤1、继电保护装置将采集的模拟量、开关量、出口返校信息，通过LVDS总线发送至数据分析模块；
步骤2、数据分析模块将收到的数据按照模拟量、开关量、出口返校信息进行分类；
步骤3、存储并计算收到的模拟量，将模拟量波形以及计算出的瞬时值、有效值显示在上位机的人机交互界面上；
步骤4、存储并解析接收到的开关量及出口返校信息，将开关量及出口返校信息显示在上位机的人机交互界面上；
步骤5、根据处理结果发出出口控制命令至继电保护装置的出口控制板，并将出口控制命令显示在上位机的人机交互界面上。