[实用新型]一种基于快速报文帧聚合技术的断路器在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统保护设备，尤其涉及一种基于快速报文帧聚合技术的断路器在线监测装置。

背景技术

断路器作为电力系统中实现保护与控制功能的重要一次设备，其动作可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定，一旦发生故障将带来严重后果。常规变电站多采用离线例行试验对断路器运行状态进行判断，预防性试验及计划检修存在盲目性大、费用高等缺点，并且频繁的操作及过度的拆卸会降低断路器动作的可靠性。近年来，随着智能电网和数字化变电站技术的发展，一种集检测、控制、通信等功能于一体的智能断路器受到广泛关注与研究。智能断路器要求一次开关设备除了具有智能控制功能外，还应具有实时在线监测功能，代表了电网数字化、网络化和智能化的发展方向。

IEC 61850《变电站通信网络和系统》是目前世界范围内变电站自动化系统统一国际标准，标准中为断路器状态量的检测定义了通用面向对象的变电站事件(简称GOOSE)模型，通过基于交换式以太网的串行通信网络实现GOOSE报文在保护、测控、计量等智能电子设备间的信息共享。GOOSE报文通信成功的重要指标取决于报文传输的实时性。为改善数据通信的实时性，IEC 61850根据变电站数据需求的紧急程度将报文分为7个优先级(快速报文、中速报文、低速报文、原始数据报文、文件传输报文、时间同步报文和具有访问控制的命令报文)。GOOSE报文属于快速报文，额定传输延时限定在毫秒级以下。

工程中GOOSE报文要负责断路器中机械行程、振动信号、分合闸线圈电流、开断电流、主回路电流、主回路电压、导电接触部位的温度、绝缘状态、GIS气体密度、SF6气体微水、分合闸状态监测等众多数字量和状态量的传输，报文长度长、对报文传输的实时性有一定的影响，目前主要通过提高以太网处理器的数据处理速度、扩大以太网交换机带宽和合理配置虚拟LAN等外围技术减小GOOSE报文的传输延时，都未能从根本上提高报文的传输速度。

基于IEEE 802.11n标准的帧聚合技术是近年来国际上新兴的一种提高WLAN吞吐能力的方法，目前主要应用在无线局域网中。帧聚合技术通过改进报文的物理层和MAC层，降低协议开销，减小报文长度，可有效提高物理层的传输速率。鉴于GOOSE报文在过程总线中采用多播寻址的传播模式，多帧报文存在共同目的地址的特点，利用帧聚合技术可有效减小多帧报文的总长度，减少报文在以太网交换机中的存储转发延时和光线中的传播延时，提高报文传输实时性。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于快速报文帧聚合技术的断路器在线监测装置，采用双核处理器快速处理数据，运用帧聚合技术压缩GOOSE报文，是一种具有超强实时性的高压断路器在线监测装置，其通信模式与互操作性符合IEC 61850标准。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于快速报文帧聚合技术的断路器在线监测装置，包括开关状态监测回路、调理电路、第一A/D转换电路、FPGA和DSP/ARM双核操作系统，所述开关状态监测回路依次通过调理电路、A/D转换电路与FPGA的输入端相连，所述FPGA的输出端通过数据总线地址总线与DSP/ARM双核操作系统的输入端相连，所述DSP/ARM双核操作系统包括SDARM、FLASH、串行接口、JTAG调试口、光纤以太网口(简称光纤口)、以太网口、复位看门狗、第二A/D转换电路、晶振和电源。