智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置和系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高變電站二次設(shè)備的集成度。本發(fā)明的裝置設(shè)有測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路和用于數(shù)據(jù)交換的智能管理器。本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)有測(cè)控功能模塊，同步相量測(cè)量模塊、電能質(zhì)量功能模塊、暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，液晶面板管理模塊，過(guò)程層功能模塊和智能管理器模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，各電路在智能管理器的控制下協(xié)同工作,減少二次設(shè)備的占地面積，提高變電站二次設(shè)備的集成度，提高維護(hù)管理效率，為電力自動(dòng)化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，集成穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、集成網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析功能。
【專利說(shuō)明】智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)，特別是一種智能變電站的測(cè)控裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對(duì)電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場(chǎng)化發(fā)展等為目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。
[0003]智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的智能變電站測(cè)控裝置的服務(wù)對(duì)象是單個(gè)間隔，功能單一，測(cè)控裝置工程維護(hù)工作量大。在保測(cè)一體化裝置存在爭(zhēng)議的情況下，維持測(cè)控裝置的獨(dú)立性，順應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展方向，將測(cè)控裝置向多間隔化和多功能化發(fā)展的方式已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。另外，隨著電子信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，作為獨(dú)立化存在測(cè)控裝置集成多種應(yīng)用功能已成為可能，如集成三態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、集成錄波和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析、電能質(zhì)量分析等，將大大減輕測(cè)控裝置工程維護(hù)工作量，提高維護(hù)管理效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置和系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高變電站二次設(shè)備的集成度，減少測(cè)控裝置工程維護(hù)工作量。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，設(shè)有測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路和用于數(shù)據(jù)交換的智能管理器；所述智能管理器連接測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路和過(guò)程層功能電路；
[0007]所述過(guò)程層功能電路處理常規(guī)互感器的交流采樣和具有電子式互感器的數(shù)字采樣，進(jìn)行常規(guī)繼電器控制的輸入和輸出，進(jìn)行基于面向通用對(duì)象的變電站事件GOOSE的數(shù)字化輸入和輸出；
[0008]所述智能管理器負(fù)責(zé)對(duì)時(shí)，與測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路和過(guò)程層功能電路之間的通信；
[0009]所述測(cè)控功能電路由智能管理器上取得原始采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算；
[0010]所述動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路用于完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析的工作，再傳輸?shù)接脩綦娔X上，同時(shí)通過(guò)智能管理器傳輸?shù)揭壕姘骞芾黼娐诽峁?shù)據(jù)顯示。
[0011]本發(fā)明裝置的智能管理器連接有液晶面板管理電路；
[0012]所述液晶面板管理電路負(fù)責(zé)完成人機(jī)交互，將用戶命令通過(guò)智能管理器下發(fā)到各個(gè)電路；使用者通過(guò)按鍵下達(dá)控制指令，通過(guò)智能管理器下發(fā)給測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路；
[0013]所述測(cè)控功能電路由智能管理器上取得原始采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果傳輸給液晶面板管理電路供用戶使用；
[0014]所述動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路將完成的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析通過(guò)智能管理器傳輸?shù)揭壕姘骞芾黼娐诽峁?shù)據(jù)顯示。
[0015]本發(fā)明裝置的智能管理器采用高速現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；所述智能管理器內(nèi)設(shè)有智能管理系統(tǒng)，所述智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電路為:管理總線電路、數(shù)據(jù)總線電路、對(duì)時(shí)總線電路。
[0016]本發(fā)明裝置的過(guò)程層功能電路設(shè)有第一 CPU，第一 CPU分別連接有內(nèi)存、閃存、時(shí)鐘電路、BOOTROM插座以及模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路；第一 CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接調(diào)試網(wǎng)口 ；第一 CPU通過(guò)第一現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA連接介質(zhì)訪問(wèn)控制層接口，所述第一 FPGA還連接光串口校時(shí)輸入，第一 FPGA連接有FPGA配置芯片；過(guò)程層功能電路經(jīng)第一FPGA與板卡的輸入輸出IO總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、秒脈沖輸出口連接。
[0017]本發(fā)明裝置的液晶面板管理電路設(shè)有第二 CPU，第二 CPU分別連接有同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、閃存、時(shí)鐘電路、薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管、按鍵以及網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器連接5 口交換芯片，所述5 口交換芯片分別連接調(diào)試網(wǎng)口、網(wǎng)口 1、網(wǎng)口 2和網(wǎng)口 3，所述液晶面板管理電路經(jīng)網(wǎng)口 1、網(wǎng)口 2和網(wǎng)口 3與板卡的總線板連接。
[0018]本發(fā)明裝置的測(cè)控功能電路設(shè)有第三CPU，第三CPU分別連接有內(nèi)存、閃存、時(shí)鐘電路以及BOOTROM插座；第三CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口和調(diào)試接口或電接口，第三CPU連接還連接有串口、經(jīng)16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的串口、兩路全球定位系統(tǒng)GPS校時(shí)；第三CPU經(jīng)第三FPGA與板卡的10總線、校時(shí)總線連接；第三CPU還經(jīng)板卡的介質(zhì)訪問(wèn)控制層、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接對(duì)外光/電接口或?qū)Χ鲾?shù)據(jù)總線、對(duì)外光/電接口。
[0019]本發(fā)明裝置的動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路設(shè)有第四CPU，第四CPU連接有內(nèi)存、閃存、時(shí)鐘電路和BOOTROM插座；第四CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口和調(diào)試接口或電接口，第四CPU連接串口、經(jīng)16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的串口、兩路GPS校時(shí)，或用第2、3網(wǎng)口進(jìn)行IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)；第四CPU經(jīng)第四FPGA與板卡的輸入輸出10總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、FPGA配置芯片連接，第四CPU經(jīng)板卡的介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接對(duì)外光/電接口。
[0020]本發(fā)明裝置的測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路和液晶面板管理電路分別以板卡的結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)置。
[0021]本發(fā)明的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置設(shè)有機(jī)箱，所述機(jī)箱采用半層4U插箱結(jié)構(gòu)，過(guò)程層功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，測(cè)控功能電路插接在機(jī)箱的插槽上；液晶面板管理電路安裝在機(jī)箱的前面板上，智能管理器安裝在機(jī)箱的背板上，在機(jī)箱的插槽上還插接有電源電路，所述電源電路分別為過(guò)程層功能電路、多功能電路、測(cè)控功能電路、液晶面板管理電路和智能管理器供電。
[0022]一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控系統(tǒng)，設(shè)有設(shè)置在測(cè)控功能電路中的測(cè)控功能模塊，設(shè)置在動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路中的同步相量測(cè)量模塊、電能質(zhì)量功能模塊、暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，設(shè)置在液晶面板管理電路中的液晶面板管理模塊，設(shè)置在過(guò)程層管理電路中的過(guò)程層功能模塊和智能管理器模塊；所述測(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量模塊、電能質(zhì)量功能模塊、暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、液晶面板管理模塊和過(guò)程層功能模塊通過(guò)智能管理器模塊實(shí)現(xiàn)相互通信；
[0023]所述測(cè)控功能模塊接收到智能管理器模塊傳輸過(guò)來(lái)的原始采樣數(shù)據(jù)后，進(jìn)行測(cè)量和控制方面的處理；
[0024]所述同步相量測(cè)量模塊接收過(guò)程層功能模塊上送的原始采樣數(shù)據(jù)，利用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)母線電壓和線路電流相量的同步測(cè)量，通過(guò)通信系統(tǒng)傳送到電網(wǎng)的控制中心或保護(hù)、控制器中，用于實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制或?qū)崿F(xiàn)區(qū)域保護(hù)和控制；
[0025]所述電能質(zhì)量功能模塊電能質(zhì)量功能模塊接收過(guò)程層功能電路上送的原始采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行電能質(zhì)量的計(jì)算并將結(jié)果通過(guò)智能管理器模塊傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
[0026]所述暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊接收過(guò)程層功能電路上送的原始采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)的計(jì)算并將結(jié)果通過(guò)智能管理器模塊傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
[0027]所述液晶面板管理模塊接收智能管理器模塊發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并通過(guò)液晶顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
[0028]所述過(guò)程層功能模塊從變電站電壓、電流互感器獲取電壓、電流原始采樣值，從變電站的開(kāi)關(guān)設(shè)備獲得開(kāi)入量的采樣值，將獲取的電壓、電流及開(kāi)入量的采樣值后將這些原始采樣數(shù)據(jù)傳送給智能管理器模塊；
[0029]所述智能管理器模塊收到過(guò)程層功能模塊發(fā)送來(lái)的原始采樣數(shù)據(jù)后將這些原始數(shù)據(jù)分別傳輸?shù)綔y(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量功能模塊、電能質(zhì)量功能模塊以及暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)功能模塊；將測(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量功能模塊、電能質(zhì)量功能模塊以及暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)功能模塊發(fā)送來(lái)的結(jié)果傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，設(shè)有可提供各模塊數(shù)據(jù)交換的智能管理器，實(shí)現(xiàn)測(cè)控功能，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能，過(guò)程層功能，液晶面板管理功能，各個(gè)電路在智能管理器的控制下協(xié)同工作完成各項(xiàng)功能，減少了二次設(shè)備的占地面積，提高了變電站二次設(shè)備的集成度，簡(jiǎn)化了維護(hù)管理的工作量，提高維護(hù)管理效率，同時(shí)可為電力自動(dòng)化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)、過(guò)程層報(bào)文、電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)，集成穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、集成網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析功能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本發(fā)明的過(guò)程層功能電路結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2是本發(fā)明的液晶面板管理電路結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖3是本發(fā)明的測(cè)控功能電路結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖4是本發(fā)明的多功能電路結(jié)構(gòu)圖。[0035]圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖6是本發(fā)明過(guò)程層功能電路虛開(kāi)入示意圖。
[0037]圖7是本發(fā)明過(guò)程層功能電路虛開(kāi)出示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置(裝置)，設(shè)有測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路(多功能電路)，過(guò)程層功能電路，液晶面板管理電路，用于數(shù)據(jù)交換的智能管理器。智能管理器連接測(cè)控功能電路、多功能電路、過(guò)程層功能電路和液晶面板管理電路。測(cè)控功能電路、多功能電路、過(guò)程層功能電路和液晶面板管理電路分別以板卡的結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)置，以保證各電路的功能實(shí)現(xiàn)的安全性。
[0039]如圖1所示，過(guò)程層功能電路設(shè)有第一 CPU，采用飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司的CPU，型號(hào)為MPC8247，第一 CPU連接有4片16MX 16位的內(nèi)存芯片，構(gòu)成128M的內(nèi)存區(qū)；第一 CPU連接有兩片8M的閃存FLASH (Flash EEPROM Memory):一片用于存放操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)(C盤)，采取16位操作，其內(nèi)存控制起始地址為0x30000000 ;另一片用于存放記錄文件(D盤)，也是采取16位操作，其內(nèi)存控制起始地址為0x16000000 ;第一 CPU連接有時(shí)鐘電路和BOOTROM插座(無(wú)盤啟動(dòng)ROM接口)；第一 CPU連接有兩片模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路AD976A芯片，支持12路AD采樣，采集變電站電壓和電流數(shù)據(jù)；第一 CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接調(diào)試網(wǎng)口 ；第一 CPU通過(guò)第一現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA連接8個(gè)介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)接口，支持8對(duì)光口(8收8發(fā))，第一 FPGA還連接兩路光串口校時(shí)輸入，支持光B碼或者光秒脈沖，第一 FPGA連接有FPGA配置芯片，F(xiàn)PGA型號(hào)為美國(guó)Altera公司的EP3C16F484C8N型FPGA芯片。過(guò)程層功能電路經(jīng)第一 FPGA與板卡的輸入輸出IO總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、秒脈沖輸出口連接。
[0040]過(guò)程層功能電路通過(guò)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路(A/D芯片)采集到的變電站電氣量、運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)后，送入第一 CPU，第一 CPU將采集到的變電站電氣量、運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)通過(guò)智能管理器，上送至測(cè)控功能電路與多功能電路，測(cè)控功能電路與多功能電路將計(jì)算出的電力系統(tǒng)四遙數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析結(jié)果據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給變電站的站控層系統(tǒng)。
[0041]過(guò)程層功能電路處理常規(guī)互感器的交流采樣和具有電子式互感器的數(shù)字采樣，可以進(jìn)行常規(guī)繼電器控制的輸入和輸出，可以進(jìn)行基于面向通用對(duì)象的變電站事件GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event)的數(shù)字化輸入和輸出。
[0042]如圖2所示，液晶面板管理電路設(shè)有第二 CPU,采用三星集團(tuán)的S3C2410 (ARM9),第二 CPU連接有16MX16位的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM，起始地址為0x0C000000，外帶4MX16位的BIT SDRAM存儲(chǔ)介質(zhì)，起始地址為0x0，用于存放操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，還連接有8M的閃存FLASH和時(shí)鐘電路；第二 CPU連接有一個(gè)4英寸320X240的薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管TFT、8只按鍵、一片100M網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器采用AX88796B芯片，網(wǎng)絡(luò)控制器連接一片100M的5 口交換芯片，5 口交換芯片采用RTL8305SC，分別連接調(diào)試網(wǎng)口、網(wǎng)口 1、網(wǎng)口2和網(wǎng)口 3。液晶面板管理電路經(jīng)網(wǎng)口 1、網(wǎng)口 2和網(wǎng)口 3與板卡的總線板連接。[0043]液晶面板管理電路負(fù)責(zé)完成人機(jī)交互，將用戶命令通過(guò)智能管理器下發(fā)到各個(gè)電路。使用者通過(guò)安裝在操作面板上按鍵下達(dá)控制指令，通過(guò)智能管理器下發(fā)給測(cè)控功能電路、多功能電路、過(guò)程層功能電路。
[0044]智能管理器采用高速現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，F(xiàn)PGA為美國(guó)Altera公司的EP3C16F484C8N型FPGA芯片，為工業(yè)級(jí)芯片，抗干擾強(qiáng)，千兆以太網(wǎng)完成板件間的數(shù)據(jù)流傳輸，當(dāng)電路(功能板件)較多時(shí)可劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，分別進(jìn)行管理。
[0045]FPGA負(fù)責(zé)智能管理器對(duì)時(shí)和測(cè)控功能電路、多功能電路、過(guò)程層功能電路和液晶面板管理電路之間的通信功能。智能管理器內(nèi)設(shè)有智能管理系統(tǒng)，采用電路化架構(gòu)，按實(shí)現(xiàn)的功能作為電路形式出現(xiàn)，相互獨(dú)立，接口明確，高內(nèi)聚、低耦合，智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能作為電路包括:管理總線電路、數(shù)據(jù)總線電路、對(duì)時(shí)總線電路。
[0046]如圖3所示，測(cè)控功能電路設(shè)有第三CPU，采用飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司的CPU，型號(hào)為MPC8247，第三CPU連接有8片16MX16位的內(nèi)存芯片，每4片構(gòu)成16MX64位的內(nèi)存區(qū)，其內(nèi)存起始地址分別是0x0和0x11000000 ;第三CPU連接有8M的閃存FLASH、時(shí)鐘電路和BOOTROM插座，F(xiàn)LASH用于存放操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)和FPGA配置系統(tǒng)，F(xiàn)LASH采取16位操作，其內(nèi)存控制起始地址為0x30000000 ;第三CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口(光/電口)和調(diào)試接口或電接口(調(diào)試口或電口)，第三CPU連接4個(gè)串口、16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的4個(gè)串口、兩路全球定位系統(tǒng)GPS校時(shí)，容量為2G的外存儲(chǔ)卡連接第三CPU，外存儲(chǔ)卡的內(nèi)存控制起始地址為0x16000000 ;第三CPU經(jīng)第三FPGA與板卡的IO總線、校時(shí)總線連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)控功能電路與輸入/輸出控制總線和對(duì)時(shí)總線連接。第三CPU經(jīng)板卡的三個(gè)介質(zhì)訪問(wèn)控制層MAC、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接對(duì)外光/電接口或?qū)Χ鲾?shù)據(jù)總線、2個(gè)對(duì)外光/電接口。
[0047]測(cè)控功能電路由智能管理器控制的數(shù)據(jù)總線(LVDS)、IO總線(LVDS)上取得原始采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)EP3C16F484C8N型FPGA芯片將數(shù)據(jù)傳送給第三CPU (對(duì)應(yīng)圖4中的PowerPC),由第三CPU進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果通過(guò)MAC及串口傳輸給液晶面板管理電路供用戶使用。
[0048]測(cè)控功能電路依據(jù)變電站實(shí)際工況自由配置、投退。用戶可以通過(guò)輸入設(shè)備(安裝在操作面板上按鍵)來(lái)操作智能管理器，設(shè)置測(cè)控功能電路在裝置內(nèi)是否使能，從而改變裝置的運(yùn)行方式。
[0049]如圖4所示，多功能電路設(shè)有第四CPU，采用飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司的CPU，型號(hào)為MPC8247，第四CPU連接有8片16MX 16位的內(nèi)存芯片，每4片構(gòu)成16MX64位的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM區(qū)，兩個(gè)RAM區(qū)分別占用MPC8247的片選CSl和CS7，起始地址分別是0x0和0x11000000 ;第四CPU連接有8M的閃存FLASH、時(shí)鐘電路和BOOTROM插座，F(xiàn)LASH用于存放操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)和FPGA配置系統(tǒng)，F(xiàn)LASH采取16位操作，占用MPC8247的CS2片選，起始地址為0x30000000 ;容量為2G的CF卡(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備Compact Flash),占用MPC8247的CS4片選，起始地址為0x16000000 ;第四CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口(光/電口)和調(diào)試接口或電接口(調(diào)試口或電口)，第四CPU連接4個(gè)串口、16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的4個(gè)串口、兩路GPS校時(shí)，或用第2、3網(wǎng)口進(jìn)行IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。第四CPU經(jīng)第四FPGA與板卡的輸入輸出10總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、FPGA配置芯片連接，F(xiàn)PGA為美國(guó)Altera公司的EP3C16F484C8N型FPGA芯片。第四CPU經(jīng)板卡的三個(gè)介質(zhì)訪問(wèn)控制層MAC、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接3個(gè)對(duì)外光/電接口。
[0050]第四CPU內(nèi)置有2個(gè)以太網(wǎng)接口，外接3個(gè)AX88796以太網(wǎng)接口，最多提供5個(gè)以太網(wǎng)接口。8個(gè)串口均可靈活配置為232、485或422 口。
[0051]多功能電路完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析的相關(guān)工作，再通過(guò)本電路上的網(wǎng)卡傳輸?shù)接脩綦娔X上，同時(shí)通過(guò)智能管理器傳輸?shù)揭壕姘骞芾黼娐诽峁?shù)據(jù)顯示。
[0052]多功能電路可依據(jù)變電站實(shí)際工況自由配置、投退。用戶可以通過(guò)操作智能管理器，設(shè)置多功能電路在裝置內(nèi)是 否使能，從而改變裝置的運(yùn)行方式。
[0053]多功能電路具有的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析功能錄取本間隔的采樣值SV (Sampled Value)報(bào)文、GOOSE報(bào)文等過(guò)程層。采用實(shí)時(shí)記錄、滾動(dòng)存儲(chǔ)的方式保存采集到的報(bào)文，用戶可以通過(guò)IEC61850協(xié)議，調(diào)取報(bào)文進(jìn)行高級(jí)應(yīng)用和深入分析。
[0054]根據(jù)變電站自動(dòng)化的應(yīng)用需求，本實(shí)施例的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，采用以下配置:
[0055]半層4U插箱結(jié)構(gòu)，共有5個(gè)槽位，從右至左編號(hào)依次為I號(hào)槽、2號(hào)槽、3號(hào)槽、4號(hào)槽、5號(hào)槽，共插入4塊板件，如表1所示:
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置設(shè)有測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路和用于數(shù)據(jù)交換的智能管理器；所述智能管理器連接測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路和過(guò)程層功能電路； 所述過(guò)程層功能電路處理常規(guī)互感器的交流采樣和具有電子式互感器的數(shù)字采樣，進(jìn)行常規(guī)繼電器控制的輸入和輸出，進(jìn)行基于面向通用對(duì)象的變電站事件GOOSE的數(shù)字化輸入和輸出； 所述智能管理器負(fù)責(zé)對(duì)時(shí)，與測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路和過(guò)程層功能電路之間的通信； 所述測(cè)控功能電路由智能管理器上取得原始采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算； 所述動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路用于完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析的工作，再傳輸?shù)接脩綦娔X上，同時(shí)通過(guò)智能管理器傳輸?shù)揭壕姘骞芾黼娐诽峁?shù)據(jù)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述智能管理器連接有液晶面板管理電路； 所述液晶面板管理電路負(fù)責(zé)完成人機(jī)交互，將用戶命令通過(guò)智能管理器下發(fā)到各個(gè)電路；使用者通過(guò)按鍵下達(dá)控制指令，通過(guò)智能管理器下發(fā)給測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路； 所述測(cè)控功能電路由智能管理器上取得原始采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果傳輸給液晶面板管理電路供用戶使用； 所述動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路將完成的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析通過(guò)智能管理器傳輸?shù)揭壕姘骞芾黼娐诽峁?shù)據(jù)顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述智能管理器采用高速現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA);所述智能管理器內(nèi)設(shè)有智能管理系統(tǒng)，所述智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電路為:管理總線電路、數(shù)據(jù)總線電路、對(duì)時(shí)總線電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述過(guò)程層功能電路設(shè)有第一 CPU，第一 CPU分別連接有內(nèi)存、閃存(FLASH)、時(shí)鐘電路、B00TR0M插座以及模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路；第一 CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接調(diào)試網(wǎng)口 ；第一CPU通過(guò)第一現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA連接介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)接口，所述第一 FPGA還連接光串口校時(shí)輸入，第一 FPGA連接有FPGA配置芯片；過(guò)程層功能電路經(jīng)第一 FPGA與板卡的輸入輸出IO總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、秒脈沖輸出口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述液晶面板管理電路設(shè)有第二 CPU，第二 CPU分別連接有同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)、閃存(FLASH)、時(shí)鐘電路、薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFT)、按鍵以及網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器連接5 口交換芯片，所述5 口交換芯片分別連接調(diào)試網(wǎng)口、網(wǎng)口 1、網(wǎng)口 2和網(wǎng)口 3，所述液晶面板管理電路經(jīng)網(wǎng)口 1、網(wǎng)口 2和網(wǎng)口 3與板卡的總線板連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述測(cè)控功能電路設(shè)有第三CPU，第三CPU分別連接有內(nèi)存、閃存(FLASH)、時(shí)鐘電路以及BOOTROM插座；第三CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口和調(diào)試接口或電接口，第三CPU連接還連接有串口、經(jīng)16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的串口、兩路全球定位系統(tǒng)GPS校時(shí)；第三CPU經(jīng)第三FPGA與板卡的IO總線、校時(shí)總線連接；第三CPU還經(jīng)板卡的介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接對(duì)外光/電接口或?qū)Χ鲾?shù)據(jù)總線、對(duì)外光/電接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路設(shè)有第四CPU，第四CPU連接有內(nèi)存、閃存(FLASH)、時(shí)鐘電路和BOOTROM插座；第四CPU經(jīng)以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡連接光/電接口和調(diào)試接口或電接口，第四CPU連接串口、經(jīng)16V554串并轉(zhuǎn)換口連接的串口、兩路GPS校時(shí)，或用第2、3網(wǎng)口進(jìn)行IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)；第四CPU經(jīng)第四FPGA與板卡的輸入輸出IO總線、數(shù)據(jù)總線、校時(shí)總線、FPGA配置芯片連接，第四CPU經(jīng)板卡的介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)、以太網(wǎng)PHY網(wǎng)卡分別連接對(duì)外光/電接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述測(cè)控功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，過(guò)程層功能電路和液晶面板管理電路分別以板卡的結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置，其特征在于:所述智能變電站的多功能一體化測(cè)控裝置設(shè)有機(jī)箱，所述機(jī)箱采用半層4U插箱結(jié)構(gòu)，過(guò)程層功能電路，動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路，測(cè)控功能電路插接在機(jī)箱的插槽上；液晶面板管理電路安裝在機(jī)箱的前面板上，智能管理器安裝在機(jī)箱的背板上，在機(jī)箱的插槽上還插接有電源電路，所述電源電路分別為過(guò)程層功能電路、多功能電路、測(cè)控功能電路、液晶面板管理電路和智能管理器供電。
10.一種智能變電站的多功能一體化測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述一體化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)有設(shè)置在測(cè)控功能電路中的測(cè)控功能模塊，設(shè)置在動(dòng)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析和電能質(zhì)量分析的多功能電路中的同步相量測(cè)量模塊、電能質(zhì)量功能模塊、暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，設(shè)置在液晶面板管理電路中的液晶面板管理模塊，設(shè)置在過(guò)程層管理電路中的過(guò)程層功能模塊和智能管理器模塊；所述測(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量模塊、電能質(zhì)量功能模塊、暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、液晶面板管理模塊和過(guò)程層功能模塊通過(guò)智能管理器模塊實(shí)現(xiàn)相互通信； 所述測(cè)控功能模塊接收到智能管理器模塊傳輸過(guò)來(lái)的原始采樣數(shù)據(jù)后，進(jìn)行測(cè)量和控制方面的處理； 所述同步相量測(cè)量模塊接收過(guò)程層功能模塊上送的原始采樣數(shù)據(jù)，利用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)母線電壓和線路電流相量的同步測(cè)量，通過(guò)通信系統(tǒng)傳送到電網(wǎng)的控制中心或保護(hù)、控制器中，用于實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制或?qū)崿F(xiàn)區(qū)域保護(hù)和控制； 所述電能質(zhì)量功能模塊電能質(zhì)量功能模塊接收過(guò)程層功能電路上送的原始采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行電能質(zhì)量的計(jì)算并將結(jié)果通過(guò)智能管理器模塊傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示； 所述暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊接收過(guò)程層功能電路上送的原始采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)的計(jì)算并將結(jié)果通過(guò)智能管理器模塊傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；所述液晶面板管理模塊接收智能管理器模塊發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并通過(guò)液晶顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示; 所述過(guò)程層功能模塊從變電站電壓、電流互感器獲取電壓、電流原始采樣值，從變電站的開(kāi)關(guān)設(shè)備獲得開(kāi)入量的采樣值，將獲取的電壓、電流及開(kāi)入量的采樣值后將這些原始采樣數(shù)據(jù)傳送給智能管理器模塊； 所述智能管理器模塊收到過(guò)程層功能模塊發(fā)送來(lái)的原始采樣數(shù)據(jù)后將這些原始數(shù)據(jù)分別傳輸?shù)綔y(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量功能模塊、電能質(zhì)量功能模塊以及暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)功能模塊；將測(cè)控功能模塊、同步相量測(cè)量功能模塊、電能質(zhì)量功能模塊以及暫態(tài)擾動(dòng)監(jiān)測(cè)功能模塊發(fā)送來(lái)的結(jié)果傳輸?shù)揭壕姘骞芾砟K進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103744417SQ201310726360
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】徐成斌, 周俊峰, 江浩, 胡志鋒, 王莎 申請(qǐng)人:長(zhǎng)園深瑞繼保自動(dòng)化有限公司