CN107154673A - 一种智能变电站综合测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能变电站综合测试平台，其中智能变电站包括，过程层或站控层网络、过程层设备、间隔层设备和站控层设备；综合检测平台包括：主控板、同步信号电源总线和两块接口板；主控板和接口板的一侧分别设有对时和电源接口及光纤接口；同步信号电源总线的两端与主控板的对时和电源接口相连和与接口板的对时和电源接口相连；主控板的光纤接口与接口板的光纤接口相连。本发明采用电磁暂态仿真方式，为被测智能变电站提供模拟真实电网的运行环境；通过设置各种复杂故障，来检测智能变电站的单一装置、单一间隔和所有装置相互之间配合的正确性，解决了现场无法开展的闭环测试和无法同时验证装置互操作的问题。

Description

一种智能变电站综合测试平台

技术领域

本发明涉及一种变电站检测装置，具体讲涉及一种智能变电站综合检测平台。

背景技术

智能变电站信息的准确性不但直接影响到变电站智能化的实现程度，同时也影响到智能变电站的运行状态，因此如何保证及时、准确、完整地获取足够的变电站运行信息，并对这些信息进行快速准确处理，实时把握和预测智能变电站的运行状态，对各种异常情况进行预警，及时采取措施预防故障的发生，并能够根据变电站的实际运行状况对其进行连续评估，从而有效保证智能变电站工程的建设和运行维护十分重要。

虽然新一代智能变电站开始大规模推广，以继保测试仪为主的调试技术及手段非常有限，其功能相对单调，已经不能适应新一代智能变电站调试的需求；此外，变电站稳态数据和动态数据采集***相互独立，时标不统一，数据不能共享，不利于事故分析及调度***进行状态估计等高级应用。

针对享有技术的上述不足，本发明提供了一种智能变电站用的便携式综合检测平台，该平台具备电网及智能变电站仿真功能，可将单一智能装置、单一间隔乃至智能变电站整站接入虚拟仿真电网进行全面检测。

发明内容

本发明为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种智能变电站综合检测平台，其智能变电站包括过程层或站控层网络、过程层设备、间隔层设备和站控层设备，综合检测平台包括：主控板、同步信号电源总线和两块接口板；主控板和接口板的一侧分别设有对时和电源接口及光纤接口；同步信号电源总线的两端与主控板的对时和电源接口相连和与接口板的对时和电源接口相连；主控板的光纤接口与接口板的光纤接口相连。

第一接口板设有为间隔层设备提供检检测数据的6个百兆光以太网端口和1个千兆光以太网端口；第二接口板设有为过程层设备提供检测数据的7个光串行发送端口。

百兆光以太网端口利用点对点连接方式与间隔层设备通信；千兆以太端口利用组网方式与过程层或站控层网络通信。

测试平台的工作模式包括开环模式或闭环模式。在闭环模式下，主控板进行电磁暂态仿真计算。仿真计算获得电流和电压信息，第一接口板向间隔层设备和过程层或站控层网络发送电流和电压信息组合成的报文。

闭环模式的仿真周期包括步骤1：主控板接收第一接口板的信息；步骤2：完成电磁暂态仿真计算；步骤3：两块接口板接收主控板的信息。

在开环模式下，第一接口板实时采集过程层或站控层网络的报文，并发送至主控板进行实时分析。主控板控制两块接口板之间的操作和通信。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、本发明同时具备对智能变电站的过程层和间隔层设备的测试功能，可通过接口板2接入过程层设备进行闭环测试，也可以通过接口板1接入间隔层设备进行测试；同时接口板1的千兆以太网口通过组网的方式接入过程层与站控层网络，对智能变电站的所有网络情况进行全面测试。

2、本发明通过对实际电网与智能变电站进行等比例的电磁暂态建模，采用电磁暂态仿真方式，为被测智能变电站提供模拟真实电网的运行环境；在闭环模式下，通过设置各种复杂故障，来检测智能变电站的单一装置、单一间隔和所有装置相互之间配合的正确性，解决了现场无法开展的闭环测试和无法同时验证装置互操作的问题。

3、本发明具有点对点和组网两种工作模式，适用于智能变电站各种不同的接线方式，可在不改动接线的方式下开展多项试验，有效提高了工作效率。

4、在发明在设计中重点考虑了便携性、现场应用等特点，并对机箱的体积、重量、防尘和防震等进行了改善。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的闭环试验原理图；

图3为本发明的闭环模式下一个仿真步长周期的运行时序图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明测试平台中的便携式主机采用模块化设计，其包括机箱以及设置于机箱内部的电源模块、主控板和两种接口板卡；

电源模块具备±5V、±12V和±24V输出接口，分别为液晶显示屏、主控板及接口板供电；

主控板对实际电网与智能变电站建立的模型进行实时仿真，将仿真结果发送给接口板1或接口板2，同时接受接口板1实时采集的报文，对报文进行实时分析，将分析结果发送给综合测试平台，在液晶屏上进行可视化展示。

如图1所示的综合测试平台结构示意图中包括具备IRIG-B对时和电源接口1的主控板，将IRIG-B和电源信号通过同步信号电源总线发送给接口板1和2的对时和电源接口9，并通过2.5G的光纤接口2和3分别与接口板1和2的2.5G光纤接口8相连接。

接口板1设有6个百兆光以太网端口(1～6)，1个千兆光以太网端口(7)；其中百兆光以太端口可以通过“点对点”的连接方式与间隔层进行通信，可输出IEC61850-9-1和IEC61850-9-2报文，发布或订阅GOOSE报文；千兆以太端口可通过“组网”方式连接到智能变电站过程层或站控层网络交换机上，发送IEC61850-9-1和IEC61850-9-2，发布GOOSE报文给组网的智能装置，订阅网络上的GOOSE或MMS报文。接口板1还具备IEC61850-9-1、IEC61850-9-2报文的发送功能和GOOSE收发功能，可对被测的间隔层设备、站控层设备提供测试数据源；可实时采集过程层的GOOSE报文和站控层的MMS报文。

接口板2设有光串行发送端口1-7；并具备IEC60044-7/8格式报文的发送功能，对被测的过程层设备提供测试数据源。

本发明提供一种便携式智能变电站综合测试平台包括闭环模式和开环模式两种工作模式；

如图2所示为本发明运行在闭环模式时，接口板1通过百兆以太端口连接到间隔层设备，订阅GOOSE报文；通过千兆以太网端口连接到过程层和站控层网络上，订阅GOOSE报文与MMS报文；并将所订阅数据发送至主控板；主控板对GOOSE及MMS事件进行实时分析，并展示在综合测试软件中，同时完成电磁暂态仿真计算，将计算得到的电流以及电压等信息以Aurora格式的数据发送至接口板1或接口板2，接口板1将主控板发送Aurora格式的数据组合成IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、GOOSE格式的报文通过百兆以太网端口发送给间隔层设备，同时通过千兆以太网端口将IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、GOOSE格式的报文发送给过程层和站控层网络；接口板2将主控板发送的电流及电压信息组合成IEC60044-7/8格式的报文发送给过程层设备，为其提供电流、电压信息。

接口板1运行在开环模式时，实时采集过程层网络的GOOSE报文和站控层网络的MMS报文，上送给主控板进行实时分析，并展示在综合测试软件中。

进一步的，便携式智能变电站综合测试平台运行在闭环模式时，可以设置各种复杂故障，使用接口板卡1的百兆以太网端口和接口板2来检测智能变电站过程层、间隔层设备动作定值与控制逻辑的正确性，通过接口板1的千兆以太网端口并对智能变电站的所有网络情况进行全面测试。

当便携式智能变电站综合测试平台运行在闭环模式时，以外部IRIG-B同步信号为时基，主控板可精确控制所述接口板之间的操作和通信，一个仿真步长周期内包括：

步骤S1：所述主控板接收所述接口板发送GOOSE信息；

步骤S2：所述主控板完成电磁暂态仿真计算；

步骤S3：所述主控板向所述接口板发送SV及GOOSE信息；

如图3所示为本发明提供的一种便携式智能变电站综合测试平台在一个仿真步长周期250us内的运行时序图，运行全过程如下：

①主控板通过2.5G光纤链路接收接口板1上送的Aurora报文，其中包括：百兆以太网口的GOOSE报文，千兆以太网口的GOOSE及MMS报文；(其中GOOSE报文和MMS报文是接口板在上个周期从过程层与间隔层设备、过程层与站控层网络中获取的)

②接口板1在发送给主控板Aurora报文的同时，通过百兆和千兆以太网口将上一个仿真周期产生的IEC61850-9-1、IEC61850-9-2和GOOSE报文发送给间隔层装置、过程层与站控层网络；

③主控板在完成①之后，启动电磁暂态仿真计算；

④电磁暂态仿真计算完成后，并等待至当前仿真周期中间时刻(T+125us)，开始将计算结果通过2.5G光纤链路以Aurora格式报文发送给接口板1和接口板2；

⑤接口板1和接口板2接收到④中发送的Aurora报文后，等至下一个仿真周期开始时(T+250us)，重复进行①和②。

电网与智能变电站建模功能具备丰富的电力***模型，包括发电机、变压器、交流线、母线、断路器、隔离开关、故障元件等，可以模拟真实的电力***暂态过程，为被测的智能变电站提供近似于真实电网的运行环境，在闭环模式下，通过设置各种复杂故障，来检测智能变电站单一装置、单一间隔、所有装置相互之间配合的正确性。

事件实时分析功能能够实时分析过程层及站控层网络报文传输特性，可实时分析出丢帧、错步、失序、假数据和假品质等异常工况，可实时分析出每个智能装置产生的所有GOOSE事件，来评判被测智能变电站在各种异常情况下的工作性能。

优选的，为了便于本发明的便携式智能变电站综合测试平台应用于现场环境，结构方面采用模块化设计方式，调试、组装方便，采用工业应用要求结构方面及防震、防尘、防电磁干扰做了如下设计。

机箱及内部主要采用铝合金结构，兼顾强度，减轻重量，美观实用；关键部分采用不锈钢板材，增加强度，并且具有防锈效果，机箱带有提手，方便携带。

防尘方面，采用腐蚀板做防尘网，防尘效果好，边角缝隙加防尘条，保持机箱的密闭，与外部接口采用开模加工的橡胶防尘盖，液晶屏周围采用防尘垫圈，避免进灰影响显示。

防震方面，硬盘采用防震结构，安装孔采用防震橡胶圈防护，外部采用橡胶护脚，既有防震的作用，又能对箱体和外部接口提供保护。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种智能变电站综合测试平台，智能变电站包括过程层或站控层网络、过程层设备、间隔层设备和站控层设备，其特征在于，

综合检测平台包括：主控板、同步信号电源总线和两块接口板；所述主控板和所述接口板的一侧分别设有对时和电源接口及光纤接口；

所述同步信号电源总线的两端与所述主控板的对时和电源接口相连和与所述接口板的对时和电源接口相连；所述主控板的光纤接口与所述接口板的光纤接口相连。

2.根据权利要求1所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，

第一接口板设有为所述间隔层设备提供检检测数据的6个百兆光以太网端口和1个千兆光以太网端口；

第二接口板设有为所述过程层设备提供检测数据的7个光串行发送端口。

3.根据权利要求2所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，

所述百兆光以太网端口利用点对点连接方式与所述间隔层设备通信；

所述千兆以太端口利用组网方式与所述过程层或站控层网络通信。

4.根据权利要求3所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，所述测试平台的工作模

式包括开环模式或闭环模式。

5.根据权利要求4所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，在所述闭环模式下，所述主控板进行电磁暂态仿真计算。

6.根据权利要求5所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，所述电磁暂态仿真计算获得电流和电压信息，所述第一接口板向所述间隔层设备和所述过程层或站控层网络发送所述电流和电压信息组合成的报文。

7.根据权利要求6所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，所述闭环模式的仿真周期包括以下步骤：

步骤1：所述主控板接收所述第一接口板的信息；

步骤2：完成所述电磁暂态仿真计算；

步骤3：所述两块接口板接收所述主控板的信息。

8.根据权利要求6所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，在所述开环模式下，所述第一接口板实时采集所述过程层或站控层网络的报文，并发送至所述主控板进行实时分析。

9.根据权利要求8所述智能变电站综合测试平台，其特征在于，所述主控板控制所述两块接口板之间的操作和通信。