CN104601221A - 一种合并单元和智能终端的状态监测*** - Google Patents

一种合并单元和智能终端的状态监测*** Download PDF

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姜健宁
晋阳珺
潘武略
付强
奚洪磊
王双剑
王悦
董志平
邹辉
孙云洋
方愉冬
管琦
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Abstract

一种合并单元和智能终端的状态监测***，涉及电力***控制领域。目前，智能变电站合并单元和智能终端属过程层设备，通常安装在户外智能控制柜中，运行环境比较恶劣，信息不直观，过程不清楚。本发明通过IIC多路切换开关及SFP光模块实现对装置温度、内部工作电压、光以太网口运行工况的监测，采用字符串发送实现对装置软件版本和配置版本的监测，采用装置地址映射表和定长字符串的方法通过GOOSE通信发布装置内部板卡故障告警，使用控制命令信息来源和控制命令结合的方法反馈智能终端收到的命令。本技术方案实现对合并单元和智能终端进行直观的状态监测。

Description

一种合并单元和智能终端的状态监测***
技术领域
本发明属于电力***控制领域，具体涉及一种合并单元和智能终端的状态监测***。
背景技术
智能变电站合并单元和智能终端属过程层设备，通常安装在户外智能控制柜中，存在如下情况：
1）      和变电站主控室和保护小室相比，户外智能控制柜中的运行环境比较恶劣，有必要让运行人员实时掌握合并单元和智能终端的运行工况；
2）      由于户外运行环境的限制，合并单元和智能终端不宜配置液晶显示界面，运行人员不能直观地查看监测信息；
3）      智能终端运行信息通常通过IEC61850-8-1中定义的GOOSE通信服务上送，目前智能变电站中一般通过GOOSE通信服务传输浮点、整型和布尔型数据，接收设备能够的显示告警信息不直观；
4）      智能变电站智能终端可以通过组网和点对点直跳的方式接收间隔层多个设备的控制命令来控制断路器，断路器的跳合闸控制过程不清楚。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种合并单元和智能终端的状态监测***，以对合并单元和智能终端进行状态监测目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征在于：包括设主控CPU的主控板、设于主控板上的光以太网收发器、温度测量芯片和测量装置内部电压的AD转换器，所述的光以太网收发器内部设有监视诊断电路，其外部设有IIC接口，光以太网收发器、温度测量芯片、AD转换器共用IIC接口，主控CPU通过IIC接口的多路切换开关分时采集设备温度、内部电压和光以太网口信息实现对装置温度、内部工作电压、光以太网口运行工况的监测；主控CPU设有用于将故障板卡以可视化字符串的方式通过GOOSE发布的故障板卡监测模块和用于筛选同类监测信息的控制命令监测模块，故障板卡监测模块采用装置地址映射表和定长字符串的方式通过GOOSE通信发布装置内部板卡故障告警；控制命令监测模块使用控制命令信息来源和控制命令结合的方式反馈智能终端收到的命令。本技术方案通过IIC多路切换开关及SFP光模块实现对装置温度、内部工作电压、光以太网口运行工况的监测，采用字符串发送实现对装置软件版本和配置版本的监测，采用装置地址映射表和定长字符串的方法通过GOOSE通信发布装置内部板卡故障告警，使用控制命令信息来源和控制命令结合的方法反馈智能终端收到的命令。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。
所述的主控CPU还设有用于监测装置软件版本和配置版本的版本监测模块，版本监测模块从配置文件中读取模型的CRC值，在GOOSE初始化发送框架中，将此CRC值写入框架的固定位置；主控CPU采用字符串的方式将虚端子CRC和软件版本通过GOOSE发布。
所述的光以太网收发器为可热插拔的SFP光以太网收发器。
主控CPU还设有光以太网口功率判断模块，光以太网口功率判断模块对光以太网口功率的上下限设置门槛，当光以太网口功率的值初次超过门槛值或者初次进入门槛内时，及时刷新GOOSE将光功率发送出去以保证在链路可靠和不可靠的情况下，均能将光功率传输出去。
主控CPU还设有电压判断模块，电压判断模块设立电压变化值的门槛值，当采集的电压变化值超过门槛值，在GOOSE数据集的变化后按照发送时间发送。
控制命令监测模块设有组网口和12个直跳控制口，通过组网方式订阅来自12个来源的控制命令，每个直跳口可以订阅1个来源的控制命令；每个来源的控制命令包括：保护跳A命令、保护跳B命令、保护跳C命令、永跳命令、三跳命令、重合命令、遥跳命令、遥合命令。
故障板卡监测模块建立通信地址和能够描述板卡信息的字符串的映射表，用于故障板卡通过可视化的字符串通过GOOSE发布；在初始化时每个板卡对应的故障信息以固定长度的可见字符串填写到GOOSE框架中，运行中无故障时GOOSE报文对应的位置发送“ＮULL”，不足的字符以空格补齐，如果出现了板卡故障，将对应的板卡故障信息填写到GOOSE报文中发送。
有益效果：本发明公开了一种合并单元和智能终端的状态监测***，实现了对设备的温度、内部工作电压、光功率、光通信口温度、软件版本号、故障板卡、控制命令的监测。具有在线监测功能，使运行人员实时掌握合并单元和智能终端的运行工况；通过网络的方式上送装置所监测的运行工况信息，使运行人员能直观地查看监测信息；
通过字符串类型传输故障板卡等告警信息，使接收设备能够直观的显示告警信息；由智能终端提供跳合闸控制命令的来源，准确了解断路器的跳合闸控制过程。
附图说明：
图1 本发明结构原理图。
具体实施方式
下面根据说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本***包括设主控CPU的主控板、设于主控板上的光以太网收发器、温度测量芯片和测量装置内部电压的AD转换器，所述的光以太网收发器内部设有监视诊断电路，其外部设有IIC接口，光以太网收发器、温度测量芯片、AD转换器共用IIC接口，主控CPU通过IIC接口的多路切换开关分时采集设备温度、内部电压和光以太网口信息实现对装置温度、内部工作电压、光以太网口运行工况的监测；主控CPU设有用于将故障板卡以可视化字符串的方式通过GOOSE发布的故障板卡监测模块和用于筛选同类监测信息的控制命令监测模块，故障板卡监测模块采用装置地址映射表和定长字符串的方式通过GOOSE通信发布装置内部板卡故障告警；控制命令监测模块使用控制命令信息来源和控制命令结合的方式反馈智能终端收到的命令。其中光以太网收发器为可热插拔的SFP光以太网收发器。控制命令监测模块设有组网口和12个直跳控制口，通过组网方式订阅来自12个来源的控制命令，每个直跳口可以订阅1个来源的控制命令；每个来源的控制命令包括：保护跳A命令、保护跳B命令、保护跳C命令、永跳命令、三跳命令、重合命令、遥跳命令、遥合命令。故障板卡监测模块建立通信地址和能够描述板卡信息的字符串的映射表，用于故障板卡通过可视化的字符串通过GOOSE发布；在初始化时每个板卡对应的故障信息以固定长度的可见字符串填写到GOOSE框架中，运行中无故障时GOOSE报文对应的位置发送“ＮULL”，不足的字符以空格补齐，如果出现了板卡故障，将对应的板卡故障信息填写到GOOSE报文中发送。
为实现监测装置软件版本和配置版本的监测，所述的主控CPU还设有用于监测装置软件版本和配置版本的版本监测模块，版本监测模块从配置文件中读取模型的CRC值，在GOOSE初始化发送框架中，将此CRC值写入框架的固定位置；主控CPU采用字符串的方式将虚端子CRC和软件版本通过GOOSE发布。
为保证在链路可靠和不可靠的情况下，均能将光功率传输出去，主控CPU还设有光以太网口功率判断模块，光以太网口功率判断模块对光以太网口功率的上下限设置门槛，当光以太网口功率的值初次超过门槛值或者初次进入门槛内时，及时刷新GOOSE将光功率发送出去。
为提高准确性，避免误报，主控CPU还设有电压判断模块，电压判断模块设立电压变化值的门槛值，当采集的电压变化值超过门槛值，在GOOSE数据集的变化后按照发送时间发送。
本发明实现了对设备的温度、内部工作电压、光功率、光通信口温度、软件版本号、故障板卡、控制命令的监测。具体工作过程如下：
1、      设备温度、内部工作电压和光以太网信息监测实现方法
根据图1所述合并单元智能终端的主控CPU板上采用小型的可热插拔的SFP光以太网收发器，SFP收发器采用了先进的精密光学及电路集成工艺，内部配置数字监视诊断电路，对外提供标准的IIC接口，通过IIC传输光以太网口的发射及接收功率、温度。主控CPU板上还集成IIC接口的温度测量芯片和测量装置内部电压AD转换器，由于监测信息实时性要求不高，主控CPU通过IIC多路切换开关分时采集设备温度、内部电压和光以太网口信息，采用IIC多路切换开关在满足监测功能和性能的前提下可以减少主控CPU资源开销。
　光以太网口功率为合并单元智能终端运行特征，在运行过程中，需要满足一定的光功率范围，才能保证链路正常工作，因此将光功率的上下限设置门槛，初次超过门槛值或者初次进入门槛内，及时刷新GOOSE将光功率发送出去。这样，保证了在链路可靠和不可靠的情况下，均可将光功率传输出去。
内部电压为合并单元智能终端的运行特征，在装置运行过程中可能会有微小的波动，根据GOOSE时间发送机制，在GOOSE数据集的变化后必须立即按照发送时间发送，因此为了确保装置的电压上报性能和GOOSE的上送负荷量，需要给各个电压的变化值设立门槛值。
装置温度为合并单元智能终端运行特征，由于设备在户外工作，随环境的温度变化大，因此设置了的门槛值，既能保证灵敏性，又能保证GOOSE负荷不会超载。
2、软件版本监测的实现方法
软件版本监测的目的在将虚端子CRC和软件版本通过GOOSE发布。首先在初始化时，从配置文件中读取模型的CRC值。在GOOSE初始化发送框架中，将此CRC值写入框架的固定位置。
由于装置软件版本在软件固化后不再会发生变化，因此只需要在初始化GOOSE框架时，将版本号写在固定位置即可。软件版本号采用IEC61850标准中定义的可见字符串，对应ASN.1的编码类型为0x8A。
此部分软件分为三块：初始化读CRC；初始化GOOSE框架写CRC；发送GOOSE。
3、故障板卡监测的实现方法
故障板卡监测的目的在故障板卡通过可视化的字符串通过GOOSE发布。
在所述合并单元智能终端中每个板块都有一个16进制的内部总线的通信地址，为了能够以可视化字符串发生故障板卡，主控CPU软件中建立通信地址和能够描述板卡信息的字符串的映射表，如地址“1”对于“DI Board 1”。
在初始化时每个板卡对应的故障信息已固定长度的可见字符串填写到GOOSE框架中。对应ASN.1的编码类型为0x8A。
运行中无故障时GOOSE报文对应的位置发送“ＮULL”，不足的字符以空格补齐，如果出现了板卡故障，将对应的板卡故障信息填写到GOOSE报文中发送，如开入1板故障时对应的故障信息为“DI Board 1 err”。
4、控制命令监测实现方法
     所述智能终端具备组网口和12个直跳控制口，通过组网方式可以订阅来自12个来源的控制命令，每个直跳口可以订阅1个来源的控制命令。每个来源的控制命令可以包括如下内容：保护跳A命令、保护跳B命令、保护跳C命令、永跳命令、三跳命令、重合命令、遥跳命令、遥合命令。如果需要准确的反馈每个来源的命令信息，需要192个信息点，会增加网络流量和设备的处理负担。
   所述智能终端采用了控制命令来源和具体控制命令结合的方式来监测控制命令，减少了80%的同类监测信息，同时结合这两种信息可以准备监测控制命令。具体的监测信息在ICD文件中描述如下：
<DOI desc="组网口控制命令1"/>
<DOI desc="组网口控制命令2"/>
<DOI desc="组网口控制命令3"/>
<DOI desc="组网口控制命令4"/>
<DOI desc="组网口控制命令5"/>
<DOI desc="组网口控制命令6"/>
<DOI desc="组网口控制命令7"/>
<DOI desc="组网口控制命令8"/>
<DOI desc="组网口控制命令9"/>
<DOI desc="组网口控制命令10"/>
<DOI desc="组网口控制命令11"/>
<DOI desc="组网口控制命令12"/>
<DOI desc="直跳（网口2）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口3）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口4）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口5）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口6）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口8）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口9）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口10）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口11）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口12）控制命令"/>
<DOI desc="直跳（网口13）控制命令"/>
<DOI desc="保护跳A命令"/>
<DOI desc="保护跳B命令"/>
<DOI desc="保护跳C命令"/>
<DOI desc="永跳命令"/>
<DOI desc="三跳命令"/>
<DOI desc="重合命令"/>
<DOI desc="遥跳命令"/>
<DOI desc="遥合命令"/>。

Claims (6)

1.一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征在于：包括设主控CPU的主控板、设于主控板上的光以太网收发器、温度测量芯片和测量装置内部电压的AD转换器，所述的光以太网收发器内部设有监视诊断电路，其外部设有IIC接口，光以太网收发器、温度测量芯片、AD转换器共用IIC接口，主控CPU通过IIC接口的多路切换开关分时采集设备温度、内部电压和光以太网口信息实现对装置温度、内部工作电压、光以太网口运行工况的监测；主控CPU设有用于将故障板卡以可视化字符串的方式通过GOOSE发布的故障板卡监测模块和用于筛选同类监测信息的控制命令监测模块，故障板卡监测模块采用装置地址映射表和定长字符串的方式通过GOOSE通信发布装置内部板卡故障告警；控制命令监测模块使用控制命令信息来源和控制命令结合的方式反馈智能终端收到的命令。
2.根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为：所述的主控CPU还设有用于监测装置软件版本和配置版本的版本监测模块，版本监测模块从配置文件中读取模型的CRC值，在GOOSE初始化发送框架中，将此CRC值写入框架的固定位置；主控CPU采用字符串的方式将虚端子CRC和软件版本通过GOOSE发布。
3.根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为，所述的光以太网收发器为可热插拔的SFP光以太网收发器。
4.根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为：主控CPU还设有光以太网口功率判断模块，光以太网口功率判断模块对光以太网口功率的上下限设置门槛，当光以太网口功率的值初次超过门槛值或者初次进入门槛内时，及时刷新GOOSE将光功率发送出去以保证在链路可靠和不可靠的情况下，均能将光功率传输出去。
5.根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为：主控CPU还设有电压判断模块，电压判断模块设立电压变化值的门槛值，当采集的电压变化值超过门槛值，在GOOSE数据集的变化后按照发送时间发送。
6.根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为：控制命令监测模块设有组网口和12个直跳控制口，通过组网方式订阅来自12个来源的控制命令，每个直跳口可以订阅1个来源的控制命令；每个来源的控制命令包括：保护跳A命令、保护跳B命令、保护跳C命令、永跳命令、三跳命令、重合命令、遥跳命令、遥合命令。
 7. 根据权利要求1所述的一种合并单元和智能终端的状态监测***，其特征为：故障板卡监测模块建立通信地址和能够描述板卡信息的字符串的映射表，用于故障板卡通过可视化的字符串通过GOOSE发布；在初始化时每个板卡对应的故障信息以固定长度的可见字符串填写到GOOSE框架中，运行中无故障时GOOSE报文对应的位置发送“ＮULL”，不足的字符以空格补齐，如果出现了板卡故障，将对应的板卡故障信息填写到GOOSE报文中发送。
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