專利名稱：一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于變電站數(shù)據(jù)模擬裝置領(lǐng)域，尤其涉及的是一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)豐吳擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以電子式互感器為基礎(chǔ)，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站已開(kāi)始應(yīng)用于電力系統(tǒng)。在數(shù)字化變電站中，繼電保護(hù)及其它二次裝置的輸入信號(hào)不再是傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，而是利用電子式互感器及合并單元直接獲取的數(shù)字量信號(hào)，然后通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)送至繼電保護(hù)等二次裝置。為了保證數(shù)字化智能二次設(shè)備在數(shù)字變電站中應(yīng)用的可靠性，開(kāi)展數(shù)字化變電站智能設(shè)備的測(cè)試工作是非常必要的。但由于數(shù)據(jù)通道的變化，現(xiàn)有的繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)(如RTDS)已不能開(kāi)展基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)測(cè)試工作。因此，需要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)符合特定數(shù)字接口的規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置以保證數(shù)據(jù)可以在RTDS (實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器)仿真系統(tǒng)和智能設(shè)備之間進(jìn)行交換，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)成基于IEC61850的繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，本實(shí)用新型的創(chuàng)新是:進(jìn)一步包括有數(shù)據(jù)接口、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)，數(shù)據(jù)接口分別與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)連接。而且，所述數(shù)據(jù)接口包括有5個(gè)以太網(wǎng)模塊、微控制單元、電源模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口，微控制單元分別與5個(gè)以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口連接，微控制單元通過(guò)以太網(wǎng)模塊與上位機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器以及被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備連接；通過(guò)調(diào)試接口與調(diào)試用上位機(jī)連接，完成片內(nèi)程序的下載，電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。而且，所述微控制單元具體采用的型號(hào)為FPGA EP3C25Q240C8 ;片外存儲(chǔ)器具體采用的型號(hào)為SDRAM HY57283220和SRAM ISSI61LV25616 ;存儲(chǔ)芯片具體采用的型號(hào)為AT24CXX和39LCX6 ;電源模塊具體采用AMS1085CM-3.3型電源模塊供電，其輸出電流可達(dá)3A ;配置芯片具體采用的型號(hào)為EPCS4 ;時(shí)鐘晶振具體采用的型號(hào)為24MHz和50MHz ;調(diào)試接口具體采用JTAG和AS接口。而且，所述以太網(wǎng)模塊具體采用了 W5100芯片做為以太網(wǎng)模塊的核心控制器，采用IP113F作為光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器通過(guò)光纖口與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備的光纖口連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:[0011]本實(shí)用新型系統(tǒng)搭建了用于測(cè)試各種類型的數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的電力一次設(shè) 備仿真模型，實(shí)現(xiàn)了各種電網(wǎng)一次故障及通信報(bào)文異常的仿真，完成了 RTDS與數(shù)字化繼電 保護(hù)裝置的閉環(huán)測(cè)試。


[0012]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)連接示意圖，[0013]圖2是本實(shí)用新型的以太網(wǎng)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接示意圖。
具體實(shí)施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:[0015]本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以此實(shí)施例作為對(duì)本 實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。[0016]一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，如圖1所示，包括被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí) 數(shù)字仿真器(RTDS)、本實(shí)用新型的創(chuàng)新是，進(jìn)一步包括有數(shù)據(jù)接口、上位機(jī)及調(diào)試用上位 機(jī)，數(shù)據(jù)接口分別與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)連接。[0017]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS)是加拿大RTDS公司生產(chǎn)的 電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，用于被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備仿真以及故障的模擬。[0018]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，數(shù)據(jù)接口包括有5個(gè)以太網(wǎng)模塊、微控制單元、電源 模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口，微控制單元分別 與5個(gè)以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口連 接，微控制單元通過(guò)以太網(wǎng)模塊與上位機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器以及被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備連接；通 過(guò)調(diào)試接口與調(diào)試用上位機(jī)連接，完成片內(nèi)程序的下載，電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。[0019]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，微控制單元具體采用的型號(hào)為FPGA EP3C25Q240C8 ； 片外存儲(chǔ)器具體采用的型號(hào)為SDRAM HY57283220和SRAM ISSI61LV25616 ;存儲(chǔ)芯片具體 采用的型號(hào)為AT24CXX和39LCX6 ；電源模塊具體采用AMS1085CM-3.3型電源模塊供電，其 輸出電流可達(dá)3A ;配置芯片具體采用的型號(hào)為EPCS4 ;時(shí)鐘晶振具體采用的型號(hào)為24MHz 和50MHz ;調(diào)試接口具體采用JTAG和AS接口。[0020]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，微控制單元下載程序的調(diào)試接口有JTAG和AS兩種， FPGA本身并不儲(chǔ)存程序，而是放到EPCS中，上電后在讀入執(zhí)行，一般因?yàn)镋PCS都是有壽 命的，經(jīng)常寫會(huì)短命，因此設(shè)計(jì)了 JTAG接口便于調(diào)試，程序調(diào)試無(wú)誤后才可用AS接口寫入 EPCS 中。[0021]如圖2所示，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，以太網(wǎng)模塊具體采用了 W5100芯片做 為以太網(wǎng)模塊的核心控制器，采用IPl 13F作為光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器通過(guò)光纖口與被測(cè) 試的保護(hù)設(shè)備的光纖口連接。[0022]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施中，上位機(jī)采用的型號(hào)是型號(hào)Lenovo R60。[0023]本實(shí)用新型的工作原理是:[0024]本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口采用硬件描述語(yǔ)言Verilog作為基本編程語(yǔ)言，結(jié)合 自帶的宏功能模塊，以Quartus軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，完成對(duì)過(guò)程層設(shè)備的開(kāi)發(fā)。Verilog基 于硬件設(shè)計(jì)思路，頂層文件將以太網(wǎng)文件、采集數(shù)據(jù)文件、組織報(bào)文文件、發(fā)送報(bào)文文件、時(shí)序控制文件、上位機(jī)通信文件連接起來(lái)。采樣值報(bào)文從RTDS發(fā)出后經(jīng)以太網(wǎng)模塊傳輸至FPGA，在FPGA中報(bào)文將按照上位機(jī)的設(shè)定進(jìn)行重組，模擬丟幀、錯(cuò)序、品質(zhì)因數(shù)無(wú)效等通信故障，之后通過(guò)以太網(wǎng)模塊將數(shù)據(jù)包發(fā)送到被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備及上位機(jī)。GOOSE報(bào)文和采樣值報(bào)文原理類似，區(qū)別在于GOOSE報(bào)文傳輸為雙向。米樣值報(bào)文和GOOSE報(bào)文的傳輸均在MAC層完成，與上位機(jī)之間通信通過(guò)UDP協(xié)議完成。
權(quán)利要求1.一種繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，其特征在于:進(jìn)一步包括有數(shù)據(jù)接口、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)，數(shù)據(jù)接口分別與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)接口包括有5個(gè)以太網(wǎng)模塊、微控制單元、電源模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口，微控制單元分別與5個(gè)以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)芯片、片外存儲(chǔ)器、晶振、配置芯片、時(shí)鐘、人機(jī)交互及調(diào)試接口連接，微控制單元通過(guò)以太網(wǎng)模塊與上位機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器以及被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備連接；通過(guò)調(diào)試接口與調(diào)試用上位機(jī)連接，完成片內(nèi)程序的下載，電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制單元具體采用的型號(hào)為FPGA EP3C25Q240C8 ;片外存儲(chǔ)器具體采用的型號(hào)為SDRAMHY57283220和SRAM ISSI61LV25616 ;存儲(chǔ)芯片具體采用的型號(hào)為AT24CXX和39LCX6 ；電源模塊具體采用AMS1085CM-3.3型電源模塊供電，其輸出電流可達(dá)3A ;配置芯片具體采用的型號(hào)為EPCS4 ;時(shí)鐘晶振具體采用的型號(hào)為24MHz和50MHz ;調(diào)試接口具體采用JTAG和AS接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繼電保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述以太網(wǎng)模塊具體采用了 W5100芯片做為以太網(wǎng)模塊的核心控制器，采用IP113F作為光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器通過(guò)光纖口與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備的光纖口連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字保護(hù)數(shù)字動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，本實(shí)用新型的創(chuàng)新是，進(jìn)一步包括有數(shù)據(jù)接口、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)，數(shù)據(jù)接口分別與被測(cè)試的保護(hù)設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器、上位機(jī)及調(diào)試用上位機(jī)連接。本實(shí)用新型系統(tǒng)搭建了用于測(cè)試各種類型的數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的電力一次設(shè)備仿真模型，實(shí)現(xiàn)了各種電網(wǎng)一次故障及通信報(bào)文異常的仿真，完成了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS)與數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的閉環(huán)測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202975198SQ20122065748
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者劉濤 申請(qǐng)人:天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司