一種變電站繼電保護測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力控制自動化技術領域，具體屬于智能變電站繼電保護測試系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國電力行業的發展及新技術的應用，智能變電站成為未來變電站的發展趨勢，并成為堅強智能電網中的重要組成部分，同時，對新型繼電保護裝置和IED的測試提出了新的要求。基于DL/T 860標準的數字式繼電保護測試儀的開發與應用對提高繼電保護測試水平，防止繼電保護及安全自動裝置不正確動作，保障電網安全運行有著重要的現實意義。

【發明內容】

[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是提供了一種智能變電站繼電保護測試系統，提高繼電保護測試水平，防止繼電保護及安全自動裝置不正確動作，保障電網安全運行有著重要的現實意義。
[0004]本實用新型采用的技術方案如下:一種變電站繼電保護測試系統，包括上位機模塊和下位機模塊，所述的上位機模塊包括控制單元、可編程邏輯器件、通訊單元和接口電路，所述下位機模塊通過通訊單元與上位機進行通信，所述控制單元與可編程邏輯器件通過PCIE總線連接，所述接口電路與可編程邏輯器件連接。所述的上位機模塊包括光數字測試模塊、狀態序列模塊、整組試驗模塊、諧波試驗模塊、遞變滑差模塊、時間特性模塊、線路保護模塊、阻抗邊界模塊、差動試驗模塊、并列同期模塊、低周低壓減載模塊、故障再現模塊、振蕩試驗模塊。所述光數字測試模塊用于收發采樣值報文、GOOSE報文，并能進行GOOSE傳輸延時測試。所述差動試驗模塊用于比率制動邊界搜索、比率制動定點測試和諧波制動邊界搜索。所述狀態序列模塊可設置50個狀態，引起狀態切換可通過時間觸發、開入量觸發、手動觸發或GPS觸發。所述遞變滑差模塊模擬一個按步長變化或者按滑差變化的過程，用于測試保護裝置的動作值、返回值、閉鎖值。所述并列同期模塊用于測試同期裝置的電壓、頻率、角度的動作值，電壓、頻率的閉鎖值，導前角和導前時間，電氣零點，完成電壓、頻率脈寬測試。所述的接口電路包括光纖以太網收發接口、光串口收發接口、開關量硬接點接口、信號模擬量接口、對時信號接口。所述對時信號接口提供IRIG-B/PPS光串口輸入。所述光纖以太網收發接口具有八個。
[0005]與已有技術相比，本實用新型的有益效果如下:本實用新型可以實現多種報文的發送和接收解析可發送 ffiC60044-8 (FT3)、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2 和 GOOSE 報文，同時具備接收解析上述各種格式報文的能力，并將數據以圖表的形式顯示出來，并能解析IEC60044-8 (FT3)格式報文。本裝置具有IEC60044-8 (FT3)報文接收端口，可以解析IEC60044-8(FT3)報文，并統計其中的信息，以數據和圖表的方式顯示在上位機界面上，使得捕捉IEC60044-8(FT3)報文數據更加直觀；具有網絡及報文異常仿真通過軟件仿真，可進行丟幀、錯序、失步、網絡阻塞、假數據、置品質位無效、置同步位失步等多種網絡及報文模擬測試，評判保護裝置在各種異常情況下動作性能，校驗保護動作行為是否與其設計原理一致，避免在實際運行中發生上述情況時，保護裝置發生誤動或拒動。
[0006]具有豐富的數據統計信息，提供波形圖、時序圖、相量圖、序量圖、諧波分析表、特性曲線、測試曲線等多種圖表，實時跟蹤試驗進度，隨時掌控試驗信息，直觀簡潔。可定制的完善的測試報告，每項測試結果均被保留，測試結果數據保存完備。測試報告可以圖表方式輸出，報告內容用戶可定制。
[0007]完備的對時接口提供I個IRIG-B/PPS光串口輸入，可接入IRIG-B或PPS對時信號，與GPS同步時鐘同步誤差小于lus。支持符合IEEE1588標準的網絡對時方式，使得裝置的對時方式更加多樣化，更符合未來數字化變電站數據傳輸網絡化的需求。
[0008]提供多達8個光網口，對于一個具有4個分支的變壓器的保護裝置，可以實現一次接線、一次配置即完成變壓器差動特性測試，測試過程中不用更改連線和保護裝置的定值，試驗過程自動進行，只需一次操作即可完成，極大的提高了變壓器多側差動測試的效率。
[0009]實現了符合61850通信規約的數據集、定值組服務、報告服務、控制服務、文件服務。可通過MMS報文實時獲取保護裝置的定值信息和投退保護裝置的軟壓板，在保護裝置與測試儀位置較遠時，提高了試驗配置和試驗過程的時間。
[0010]光數字報文的發送不再是基于傳統的定時器機制，而是基于絕對時標機制。測試儀發送的每一個采樣點都帶有兩個絕對時標，分別指明該采樣點的采樣時刻和發送時刻，其中，采樣時刻用于指示何時計算采樣值，發送時刻用于指明該采樣點何時發送。采樣點的發送由FPGA硬件實現，該采樣點先緩存到FPGA的緩存區中，FPGA每個時鐘周期都會比較緩沖區內采樣點的發送時刻與當前時刻的值，當發現發送時刻大于等于當前時刻時，將該采樣點發送出去。
[0011]采用這種絕對時標的同步原理，其最大的優點就是采樣時刻和發送時刻可以按照需要隨意調整，能有效的模擬多個MU的采樣頻率抖動和延時抖動，極大的擴展了繼電保護測試儀的功能。
[0012]采用XML作為內部通信、數據交換的載體。由于XML元語言特性及結構化的特點，無需根據不同軟、硬件平臺做額外數據處理(如字節序問題)，XML語言通過定義標記描述數據結構和意義，它具有結構化特點，容易閱讀和編寫，同時具有強大的可伸展性和自我描述性，為實現數據在網絡間交換處理、存儲提供了最為方便的載體。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型上位系統的原理示意圖；
[0014]圖2為本實用新型下位系統的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0015]參見附圖，智能變電站繼電保護測試系統，由上位機系統和下位機系統兩部分組成，所述的上位機系統提供人機界面，實現試驗配置、試驗流程控制、試驗進度及狀態顯示、試驗結果分析及生成試驗報告；下位機系統由PowerPC+FPGA+VxWorks嵌入式系統和多個外圍接口電路組成，完成試驗數據的實時計算和輸入輸出；所述的接口電路包括光纖以太網收發接口、光串口收發接口、開關量硬接點接口、小信號模擬量接口、各種對時信號接口。上位機系統與下位機系統之間通過以太網接口通信或WiFi通信。CPU與上位機系統通信之間的通信方式有兩種，分別是10/100M電以太網通信和WiFi通信，從而可以支持移動設備，如筆記本和平板電腦等。同時，下位機系統還提供一個10/100M電以太網，可以通過麗S報文和被測裝置交換信息，擴展了繼電保護測試儀的功能。所述的下位機系統由CPU、可編程邏輯器件FPGA、各種接口電路及其它外圍芯片組成，FPGA與CPU之間通過PCIE總線交換數據，帶寬高達4G bits/s，非常適用于智能變電站繼電保護測試儀這種需要傳遞大量數據的應用場合，所述的FPGA主要完成各種接口電路與CPU之間的數據交換、硬件時標處理、數字報文發送時間控制。所述的CPU上運行嵌入式實時操作系統VxWorks，主要完成試驗數據實時計算、各種數據及報文生成與收發、試驗流程控制、對時和計時、與上位機系統通信、與被測裝置通信作用。所述的上位機系統提供了 13個測試模塊:光數字測試、狀態序列、整組試驗、諧波試驗、遞變滑差、時間特性、線路保護、阻抗邊界、差動試驗、并列同期、低周低壓減載、故障再現、振蕩試驗，每個試驗模塊都可打開動態錄波示波功能。各個測試模塊分別完成一種或幾種同類試驗，可以在工程中插入任意種類和數量的試驗模塊。
[0016]光數字測試模塊具有以下功能:收發IEC 60044-8 (FT3)、IEC 61850-9-1、IEC61850-9-2采樣值報文，發送和接受GOOSE報文，可進行GOOSE傳輸延時測試。
[0017]該模塊中可以同時發送多組同類型采樣值報文，可以自由配置發送各組報文的光網口，設置各個通道的幅值、相位、頻率等參數，進行丟幀、錯序、阻塞、失步、假數據等多種報文測試，對IEC 61850-9-2報文有多種數據集模板可供配置，可以同時收發多個控