[发明专利]智能变电站过程层数据采集转换传输装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站数据采集转换传输技术领域，具体涉及一种用于智能变电站过程层同步信息采集转换与传输装置的技术。

背景技术

目前，变电站自动化系统存在通信协议不统一的问题，通信差异影响自动化集成度，导致实际自动化性能没有预想的高。因此，统一通信标准成为变电站建设的当务之急。统一通信标准，就是基于已有的IEC/IEEE/ISO/OSI可用的通信标准的基础上，采用开放的并支持设备自我描述的协议，以达到增加新功能的可能性。同时，基于电力工业的相关需求的数据对象，通信的语法和语义将采用电力系统相关的共同数据对象。在这样的需求背景下，IEC61850以其互操作性、自由配置性和长期应用性等突出优势，引导了变电站数字化的革命。当前，各变电站的众多设备是基于不同的生产厂家提供，通信协议种类繁多，而短期内这些设备不可能完全推出运行，推出运行意味着资源的浪费和生产效率的降低，因此，在IEC61850逐渐占据主角的发展过程中，如何充分合理应用这些来自不同厂家、通信协议各异的自动化设备，成为很多电力研究和运行人员关注的问题。随着计算机、通信等相关技术的高速发展，电力系统通信技术历经了几次大的发展变化：第一阶段：面向协议，解决的是数据如何传输的问题，该项技术在电力系统通信过程中，装置和子系统不能实现自我描述和“即插即用”，通信建立前须预配置。并且，在纵向，难以实现多点传输，难以解决自动化系统的一发多收和信息转发问题，在横向，难以实现变电站设备级的直接访问。第二阶段：面向对象，解决的是数据传输的内容问题。第三阶段：面向统一的对象模型，解决电力系统统一的对象模型和建模问题。由于历史的原因，TC57各工作组在制定各部门的标准中使用了自己的对象模型和建模语言，这导致在发电，输电和配电领域中TC57内部并没有使用同一个对象模型代表同一个实体。目前，IEC在IEC 61850和IEC61970的对象模型之间做了大量统一工作。第四阶段：要实现电力企业统一信息架构，希望采用统一标准来实现。电力企业统一信息架构是一种发展趋势，标准之争会演化为企业生存之争。IEC61850是新一代的标准，基本价值在于实现互操作性，最终价值在于为构造电力企业大信息平台创造必备条件，在今后的电力系统自动化发展中将蕴育出无限可能，在这样的行业背景下，本发明对进一步推动电力系统智能变电站的建设具有非常明显的科技意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有变电站自动化系统存在通信协议不统一的问题，结合IEC61850-9-2的过程层采样值转换合并技术、IEEE1588网络同步技术以及GOOSE网络中数据实时传输技术的优点，设计一个数据采集转换传输装置，把不同协议下的信息转换成统一规约进行传输，以实现对当前智能变电站过程层的信息的全方位采集和分析。

本发明的另一目的是提供智能变电站过程层数据采集转换传输装置的控制方法。

实现本发明解决所述技术问题采用的技术方案包括：（1）基于IEC61850-9-2的过程层采样值转换合并方法；（2）数据传输过程中的时钟同步方法；（3）GOOSE网络中数据实时传输方法；具体措施如下：

智能变电站过程层数据采集转换传输装置包括过程层采样值转换合并子系统和FPGA模块，其特征是，所述过程层采样值转换合并子系统由多通道AD以及调理电路模块、时钟同步模块、高速CPLD模块、 DSP模块以及其它协议处理模块构成；FPGA模块由GOOSE报文识别模块、IEC61850-9-2协议处理模型模块构成，IEC61850-9-2协议处理模型模块还包括装置模型模块和通信服务模型模块；

所述DSP模块通过高速并行总线与高速CPLD模块、时钟同步模块连接，高速CPLD模块通过并行数据通道与多通道AD及调理电路模块连接，时钟同步模块通过并口采集脉冲信号；

所述数据传输子系统通过FIF0接口与过程层采样值转换合并子系统连接；

所述的IEC61850-9-2协议处理模型模块，其装置模型模块由逻辑装置模块、逻辑节点模块和数据处理模块构成。

所述的IEC61850-9-2协议处理模型模块，其通信服务模型模块由定值模块、日志记录模块、文件传输处理模块、采样传输控制模块和对时模块等构成。

所述过程层数据采集转换传输装置的控制方法，其控制步骤如下：

（4.1）过程层采样值转换合并子系统由并行数据通道传输协议数据，根据时钟同步模块提供的秒脉冲信号在CPLD中进行插值处理或抽取处理，并打上时间标签，送入IEC 61850－9－2协议处理模块和GOOSE报文识别模块；