[发明专利]智能变电站二次回路综合性能测试系统及工作方法

权利要求书

1.一种智能变电站二次回路综合性能测试系统，其特征在于，包括：工作电源端连接断路器一端，断路器另一端连接智能终端电源端，智能终端数据交互端连接交换机信号交互端，交换机数据交互端还设置数据保护装置，交换机数据接收端还连接合并单元，合并单元连接电子式互感器信号交互端，电子式互感器信号采集端连接多类型数据采集单元，通过电子式互感器对采样信号进行预处理；

所述多类型数据采集单元包括：高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块；

所述高精度对时同步模块，用于与智能终端中的GPS接收机同步，通过解析智能终端GPS接收机传来的IRIG-B码或脉冲信号实现对时同步功能，并将脉冲及对时信息发送至高精度对时板，以便维护智能终端内时钟和给各通道数据打上时间戳；

报文采集模块，用于将高精度对时板中的对时信息进行报文收集，并将收集的对时信息和二次回路信息发送到智能终端，每次该报文采集模块工作后FPGA加载程序数据，将采集的报文发送到智能终端；

开关量采集模块，包括设有防护措施的开关量调理电路，在模拟量接反或击穿的情况下，能够保护系统不受损坏，开关量采集模块对智能变电站中工作信号进行采集整理，获取智能变电站的开关量工作信号；

所述系统包括如下步骤：

S1，建立对时规则的步骤，高精度对时板需要能够与智能变电站中的GPS接收机同步，通过解析站内GPS接收机传来的IRIG-B码或1pps秒脉冲信号实现对时同步功能，并将秒脉冲及对时信息发送给FPGA芯片，以便维护系统内时钟和给各通道数据打上时间戳；并且高精度对时板能够在失去GPS对时信息时发出对时报警；

FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中， FPGA芯片是基于RAM原理，原来烧入的逻辑结构在掉电后不会保留，所以需要在ROM中存放着FPGA芯片的程序和配置数据，在每次供电后供FPGA芯片加载程序数据；

S2，报文采集模块中含有SDRAM以及ROM芯片，与FPGA芯片一起构建一个嵌入式最小系统；FPGA芯片将临时的数据存放在SDRAM中，在运算时再提取到FPGA芯片中；

开关量采集模块进行相关模拟量的输出，FPGA芯片根据高精度对时板、报文采集模块和开关量采集模块以及电源系统的工作状态实时驱动开关量信号采集芯片的各个管脚；开关量信号采集芯片的开关量输出信号经过LED驱动电路对各个LED进行驱动，以实现系统状态的实时可靠的显示；

所述S2包括：

S2-1，智能终端监控智能变电站，通过交换机获取合并单元接收的报文采集模块和开关量采集模块的采样值，通过电子式互感器获取高精度对时同步模块的对时信息，并进行对时校验；

智能变电站中智能终端是利用智能终端的数据存储内容，发送GOOSE报文解析数据和SV报文解析数据，以及触发合并单元；

所述智能终端通过硬件信息处理单元获取智能变电站二次回路工作异常信息并反馈GOOSE报文的目的地、反馈异常信息来源和时间间隔特征，确认高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块获取智能变电站动作行为的正确性，形成综合性能测试；

智能终端接入智能变电站中，通过解析GOOSE报文和SV报文，并进行信息格式归一化处理，通过多类型数据采集单元向电子式互感器发送测试控制命令来驱动二次回路测试数据模拟输出，电子式互感器通过高精度对时同步模块获取时钟对时响应，通过合并单元将对时信息、报文信息和开关量信息进行数据融合，传输到智能终端用于验证测试结果，按照综合性能测试输出要求改变电子式互感器采样工作方法和验证智能终端综合性能测试的结果，对报文数据和开关量数据通过交换机接口进行输出；

S2-2，合并单元向保护控制装置发送带有检修信号的采样值报文；综合性能分析单元解析SCD文件，通过智能变电站获取的对时信息、开关量信息和报文信息进行数据解析，依据数据的传输方向，生成的GOOSE报文和SV报文数据形成待测试数据，并记录电子式互感器所收集的智能变电站拓扑关系；设置SV报文输出值和GOOSE报文输出值的测试参数；启动测试后，对SV报文输出值和GOOSE报文输出值进行测试控制，使得待测对时信息、报文信息和开关量信息进入测试模式，等待智能终端获取相应信息；合并单元读取智能终端测试过程的对时信息、报文信息和开关量信息，从智能终端测试相应信息是否为准确值；智能终端再次从合并单元读取多类型数据采集单元、硬件信息处理单元和综合性能分析单元解析的数据；并根据S1建立的对时规则，从而根据对时信息、报文信息和开关量信息是否有相应变化来判定综合性能测试的正确性；根据智能变电站电压从高到低的次序，完成全部综合性能测试过程并进行显示操作；

S2-3，智能终端进行综合性能测试数据判别过程中发送带有检修信号的GOOSE报文和SV报文，通过电子式互感器发送到硬件信息处理单元；

所述多类型数据采集单元中高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块中各数据端口获取异常电压、异常短路和异常电流，以及多类型数据采集单元进行数据屏蔽，获取智能变电站配置描述的GOOSE报文和SV报文，并提取SCD文件中针对IED设备的配置描述；如果GOOSE报文和SV报文配置数据与预存的硬件信息处理单元中数据一致，则提取所述配置数据中的采样值传输SV报文和面向通用对象的智能变电站GOOSE报文，并根据GOOSE配置和SV配置生成GOOSE报文和SV报文；接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；分别发送SV报文、GOOSE报文和保护逻辑校验报文至合并单元；接收准备检测的智能终端返回的异常报文，若所述异常报文与预存的异常参考报文一致，则判定所述综合性能测试工作正常；将所述GOOSE报文和SV报文通过综合性能分析单元进行过程验证；

在获取待检多类型数据采集单元的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD 文件后，获取智能变电站的二次回路的实际综合性能分析，通过综合性能分析单元进行综合性能测试划分和获取负载响应时间；如果综合性能测试数据与预设性能测试数据不一致，则停止智能变电站二次回路测试，并将数据通过开关量采集模块进行信号显示；

S2-4，智能终端进行跳闸动作并将异常状态通过跳闸反馈GOOSE报文反馈给电子式互感器：电子式互感器根据动作指令和跳闸反馈GOOSE报文和SV报文确认动作行为的正确性，形成闭环测试；建立二次回路测试工作；分别测量提取多类型数据采集单元、高精度对时同步模块、报文采集模块和开关量采集模块的相应信息数据；对于智能变电站的电磁扰动、异常短路、异常电压、异常电路以及异常跳闸形成GOOSE报文和SV报文，根据智能变电站二次回路的实际工作场景及空间拓扑，建立二次回路工作推进模型；通过电子式互感器对瞬态电压和电路进行数据测试；对多类型数据采集单元和硬件信息处理单元及合并单元测量获得阻抗频响特性；对智能变电站输入阻抗，通过二次回路短路和开路两种情况下，对阻抗分析测量，进而屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；防止智能变电站周围电磁场对综合性能测试的电子式互感器进行电磁干扰。