CN111929520B - 电力***故障录波触发方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网自动化技术领域，提出了一种电力***故障录波触发方法及装置，一种电力***故障录波触发方法，应用于一FPGA控制器，所述FPGA控制器与主机、存储器均连接，所述FPGA控制器的输入端用于与变电站间隔层的输出端连接，包括获得来自主机的第一配置信息；获得来自变电站间隔层的模拟量信号和GOOSE报文；根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息；根据所述开关量信息，得到录波触发信号。通过上述技术方案，解决了现有技术中电力***故障录波装置录波时间延迟的问题。

Description

电力***故障录波触发方法及装置
技术领域
本发明涉及配电网自动化技术领域，具体的，涉及电力***故障录波触发方法及装置。
背景技术
电力***录波装置是研究现代电网的基础，也是评价继电保护动作行为及设备故障性质和原因的重要依据，录波器可在***发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的记录、判断保护动作是否正确，提高电力***安全运行水平均有重要作用。目前，录波器主机下发的录波触发信号存在延迟，造成录波数据不能准确反映故障时刻的数据。
实用新型内容
本发明提出电力***故障录波触发方法及装置，解决了现有技术中电力***故障录波装置录波时间延迟的问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，一种电力***故障录波触发方法，应用于一FPGA控制器，所述FPGA控制器与主机、存储器均连接，所述FPGA控制器的输入端用于与变电站间隔层的输出端连接，包括
S10：获得来自主机的第一配置信息；
S11：获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
S13：根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
S14：根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
S15：根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
第二方面，一种电力***故障录波触发装置，包括
第一获得单元，用于获得来自主机的第一配置信息；
第二获得单元，用于获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
第一处理单元，用于根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
第二处理单元，用于根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
第三处理单元，用于根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
第三方面，一种电力***故障录波触发装置，其特征在于，包括
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序实现所述的电力***故障录波触发方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的电力***故障录波触发方法的步骤。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明在主机和变电站间隔层之间加入FPGA控制器，通过FPGA控制器对来自变电站间隔层的GOOSE报文进行解析，得到开关量信息，同时FPGA控制器内部的环形缓冲区接收来自变电站间隔层的模拟量信号；当开关量信号突变时，表明有故障跳闸情况发生，触发录波，并将环形缓冲区的数据和录波数据保存在存储器中，主机通过读取存储器数据即可得到故障前后的录波数据。
其中，如图2所示，开关量信息为多路，最多为1024路，第一配置信息表明多路开光量信息与多帧GOOSE报文的对应关系，如图3所示，第一配置信息包含ID、APPID、SrcMAC、闭合特征值、断开特征值和数据偏移位置值等字段，GOOSE报文包括有对应的APPID、SrcMAC字段。下面，第一开关量节点的ID为1为例，说明开关量信息与GOOSE报文的对应过程：
S131：找到与第一开关量节点的字段APPID和SrcMAC内容相同的一帧GOOSE报文；
S132：根据闭合特征值和断开特征值解析该帧GOOSE报文的数据字段，得到第一开关量节点的闭合或断开状态。同时，第二开关量节点的闭合或断开状态、第三开关量节点的闭合或断开状态也可以包含在第一开关量节点对应的GOOSE报文中，根据数据偏移位置值字段可以得到第二开关量节点和第三开关量节点对应的数据。
当开关量信息为多路时，重复执行上述步骤S131~S132，如果有1024个开关量节点，需要1024个循环，FPGA控制器采用展开循环的方式进行并行处理，实现这1024个循环在一个周期内处理完毕。
本发明对GOOSE报文的解析时间大大缩短，从而减小了录波延迟时间，提高了录波的时间精度。
2、第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI等，以谐波分量为例，当某一谐波分量的当前值与先前值之差的绝对值大于设定值时，判定该次谐波分量发生了突变。
当模拟量信号发生突变时，表明有故障情况的发生，第一启动信号启动对模拟量信号的录波，实现对故障前后电气量的记录。
3、为便于数据交换，在GOOSE报文中加入VLAN标记， VLAN标记会在实际的报文数据长度上增加4个字节，在报文解析时，将VLAN标记去掉，这样报文数据长度为实际的数据长度，便于报文数据的准确解析。
4、当模拟量信号为多路时，需要知道与一路开关量信息对应的是哪一路模拟量信号。如图4所示，为第二配置信息数据结构示意图，包括模拟量信号的ID、开关量ID和模拟量使能标志，当开关量信息跳变时，启动对应模拟量信息的录波。
5、在对GOOSE报文进行处理之前，先判断报文是否正确，若不正确就丢弃，避免后续对报文数据解析错误，导致录波误触发或者不触发。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明方法原理框图；
图3为本发明中第一配置信息数据结构示意图；
图4为本发明中第二配置信息数据结构示意图；
图5为本发明装置实施例一结构示意图；
图6为本发明装置实施例二结构示意图。
图中：21-第一获得单元，22-第二获得单元，23-第一处理单元，24-第二处理单元，25-第三处理单元，300-总线，301-接收器，302-处理器，303-发送器，304-存储器，306-总线接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种电力***故障录波触发方法，应用于一FPGA控制器，所述FPGA控制器与主机、存储器均连接，所述FPGA控制器的输入端用于与变电站间隔层的输出端连接，包括
S10：获得来自主机的第一配置信息；
S11：获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
S13：根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
S14：根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
S15：根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
本发明在主机和变电站间隔层之间加入FPGA控制器，通过FPGA控制器对来自变电站间隔层的GOOSE报文进行解析，得到开关量信息，同时FPGA控制器内部的环形缓冲区接收来自变电站间隔层的模拟量信号；当开关量信号突变时，表明有故障跳闸情况发生，触发录波，并将环形缓冲区的数据和录波数据保存在存储器中，主机通过读取存储器数据即可得到故障前后的录波数据。
其中，如图2所示，开关量信息为多路，最多为1024路，第一配置信息表明多路开光量信息与多帧GOOSE报文的对应关系，如图3所示，第一配置信息包含ID、APPID、SrcMAC、闭合特征值、断开特征值和数据偏移位置值等字段，GOOSE报文包括有对应的APPID、SrcMAC字段。下面，第一开关量节点的ID为1为例，说明开关量信息与GOOSE报文的对应过程：
S131：找到与第一开关量节点的字段APPID和SrcMAC内容相同的一帧GOOSE报文；
S132：根据闭合特征值和断开特征值解析该帧GOOSE报文的数据字段，得到第一开关量节点的闭合或断开状态。同时，第二开关量节点的闭合或断开状态、第三开关量节点的闭合或断开状态也可以包含在第一开关量节点对应的GOOSE报文中，根据数据偏移位置值字段可以得到第二开关量节点和第三开关量节点对应的数据。
当开关量信息为多路时，重复执行上述步骤S131~S132，如果有1024个开关量节点，需要1024个循环，FPGA控制器采用展开循环的方式进行并行处理，实现这1024个循环在一个周期内处理完毕。
本发明对GOOSE报文的解析时间大大缩短，从而减小了录波延迟时间，提高了录波的时间精度。
进一步，还包括
S17：将得到的所述模拟量信号进行相关计算，得到第二模拟量信号：所述第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI；
S18：在第二模拟量信号发生突变时，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI等，以谐波分量为例，当某一谐波分量的当前值与先前值之差的绝对值大于设定值时，判定该次谐波分量发生了突变。
当模拟量信号发生突变时，表明有故障情况的发生，第一启动信号启动对模拟量信号的录波，实现对故障前后电气量的记录。
进一步，步骤S13之前还包括
S16：判断GOOSE报文中是否包含VLAN标记，若是，则拆掉所述VLAN标记。
为便于数据交换，在GOOSE报文中加入VLAN标记， VLAN标记会在实际的报文数据长度上增加4个字节，在报文解析时，将VLAN标记去掉，这样报文数据长度为实际的数据长度，便于报文数据的准确解析。
进一步，所述开关量信息、所述第二模拟量信号和所述第一启动信号均为多路，所述步骤S14之前还包括
S21：获得来自主机的第二配置信息，所述第二配置信息表明开关量信息与第二模拟量信号的对应信息；
S22：根据所述第二配置信息，得到一一对应的开关量信息和第一启动信号。
当模拟量信号为多路时，需要知道与一路开关量信息对应的是哪一路模拟量信号。如图4所示，为第二配置信息数据结构示意图，包括模拟量信号的ID、开关量ID和模拟量使能标志，当开关量信息跳变时，启动对应模拟量信息的录波。
需要说明的是，第一配置信息和第二配置信息只需在上电时加载即可，假设开关量节点为1024个，模拟量信号为8路，则第一配置信息为1024条，第二配置信息为8条，均存储在RAM中，FPGA收到的GOOSE报文也存储在RAM中。
进一步，步骤S13之前还包括
判断得到的所述GOOSE报文是否符合GOOSE报文格式，若否，则丢弃，重新执行步骤S11。
在对GOOSE报文进行处理之前，先判断报文是否正确，若不正确就丢弃，避免后续对报文数据解析错误，导致录波误触发或者不触发。
如图5所示，为一实施例示出的电力***故障录波触发装置结构示意图，包括
第一获得单元，用于获得来自主机的第一配置信息；
第二获得单元，用于获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
第一处理单元，用于根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
第二处理单元，用于根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
第三处理单元，用于根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
进一步，还包括
第一计算单元，用于将得到的所述模拟量信号进行相关计算，得到第二模拟量信号：所述第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI；
第四处理单元，用于在第二模拟量信号发生突变时，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
进一步，还包括
第一判断单元，用于判断GOOSE报文中是否包含VLAN标记，若是，则拆掉所述VLAN标记。
进一步，还包括
第三获得单元，获得来自主机的第二配置信息，所述第二配置信息表明开关量信息与模拟量信号的对应信息；
第五处理单元，根据所述第二配置信息，得到一一对应的开关量信息和模拟量信号。
进一步，还包括
第二判断单元，用于判断得到的所述GOOSE报文是否符合GOOSE报文格式，若否，则丢弃。
如图6所示，为又一实施例示出的电力***故障录波触发装置的结构示意图，包括
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序实现所述的电力***故障录波触发方法的步骤。
其中，在图6中，总线架构（用总线300来代表），总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力***故障录波触发方法，应用于一FPGA控制器，其特征在于，所述FPGA控制器与主机、存储器均连接，所述FPGA控制器的输入端用于与变电站间隔层的输出端连接，包括
S10：获得来自主机的第一配置信息；
S11：获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
S13：根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
S14：根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
S15：根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器；
所述开关量信息、所述模拟量信号均为多路，还包括：
S21：获得来自主机的第二配置信息，所述第二配置信息表明开关量信息与模拟量信号的对应信息；
S22：根据所述第二配置信息，得到一一对应的开关量信息和模拟量信号；
第一配置信息包含ID、APPID、SrcMAC、闭合特征值、断开特征值和数据偏移位置值字段，GOOSE报文包括有对应的APPID、SrcMAC字段，对任一第一开关量节点，步骤S13具体包括：
S131：找到与第一开关量节点的字段APPID和SrcMAC内容相同的一帧GOOSE报文；
S132：根据闭合特征值和断开特征值解析该帧GOOSE报文的数据字段，得到第一开关量节点的闭合或断开状态。
2.根据权利要求1所述的电力***故障录波触发方法，其特征在于，还包括
S17：将得到的所述模拟量信号进行相关计算，得到第二模拟量信号：所述第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI；
S18：在第二模拟量信号发生突变时，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
3.根据权利要求1所述的电力***故障录波触发方法，其特征在于，步骤S13之前还包括
S12：判断GOOSE报文中是否包含VLAN标记，若是，则拆掉所述VLAN标记。
4.根据权利要求1所述的电力***故障录波触发方法，其特征在于，步骤S13之前还包括
判断得到的所述GOOSE报文是否符合GOOSE报文格式，若否，则丢弃，重新执行步骤S11。
5.一种电力***故障录波触发装置，其特征在于，包括
第一获得单元，用于获得来自主机的第一配置信息；
第二获得单元，用于获得来自变电站间隔层的GOOSE报文和模拟量信号；
第一处理单元，用于根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，所述第一配置信息表明GOOSE报文和开关量输出的对应信息；
第二处理单元，用于根据所述开关量信息，得到录波触发信号；
第三处理单元，用于根据所述录波触发信号，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器；
第三获得单元，获得来自主机的第二配置信息，所述第二配置信息表明开关量信息与模拟量信号的对应信息；
第五处理单元，根据所述第二配置信息，得到一一对应的开关量信息和模拟量信号；
第一配置信息包含ID、APPID、SrcMAC、闭合特征值、断开特征值和数据偏移位置值字段，GOOSE报文包括有对应的APPID、SrcMAC字段，对任一第一开关量节点，所述根据所述GOOSE报文和所述第一配置信息，得到开关量信息，具体包括：
S131：找到与第一开关量节点的字段APPID和SrcMAC内容相同的一帧GOOSE报文；
S132：根据闭合特征值和断开特征值解析该帧GOOSE报文的数据字段，得到第一开关量节点的闭合或断开状态。
6.根据权利要求5所述的电力***故障录波触发装置，其特征在于，还包括
第一计算单元，用于将得到的所述模拟量信号进行相关计算，得到第二模拟量信号：所述第二模拟量信号包括谐波分量、电压RMS/电流RMS，电压变化率ΔV/电流变化率ΔI；
第四处理单元，用于在第二模拟量信号发生突变时，对模拟量信号启动录波，存储录波数据至存储器。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的电力***故障录波触发方法的步骤。
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