一种基于电力线通信的智能变电站二次设备集成测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电力线通信的智能变电站二次设备集成测试系统，其包括智能变电站实时仿真器、第一电力线通信接口装置、站用电线路通道和分布式数据终端；智能变电站实时仿真器与第一电力线通信接口装置通过高速总线连接；分布式数据终端位于间隔汇控柜旁，且与间隔汇控柜一一对应，且合并单元和智能终端分别通过光纤与相应的分布式数据终端连接，间隔汇控柜布置在就地一次设备旁；分布式数据终端与第一电力线通信接口装置通过站用电线路通道通信；本发明专利技术具有便携式、模块化的特点，不仅能针对局部设备开展单一功能测试，且能进行复杂故障、发展性故障以及保护协同配合的模拟测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变电站二次设备测试领域，具体涉及一种基于电力线通信的智能变电站二次设备集成测试系统。
技术介绍
近年来，我国智能电网的建设已经上升至国家战略层面的高度，而智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一，其规划建设已经全面铺开。智能变电站基于IEC61850标准，广泛采用了数字化采样、智能一次设备和光纤以太网等先进技术，大幅提升了变电站的可靠性和智能化水平，同时也给变电站的调试及试验提出了新的要求。目前，现有的针对智能站二次设备的试验工具无法良好应用于变电站现场环境，实现整个二次系统的集成测试。主要问题包括: I)智能变电站具有数字化、网络化和全站信息共享的特点，针对二次系统的测试不仅应包括对各二次设备的单元检测，还需要对设备之间的通信、互操作以及组成系统进行全面的系统级测试。目前现场使用的测试设备受运算规模、接口数目等限制，只能针对合并单元、数字化保护、智能终端等局部设备开展单一功能测试，无法开展复杂故障、发展性故障以及保护协同配合等模拟测试，不能确保构成系统后整体功能的可靠性和有效性。2)与常规变电站相比，智能变电站的二次系统布局发生了很大变化，特别是继电保护的分布式配置。按照国家电网公司智能站通用设计要求，220kV及以上电压等级的智能变电站间隔层保护布置在保护小室，而过程层合并单元及智能终端布置在就地智能汇控柜，设备之间采用光纤互联。鉴于此分布式布局，受空间距离以及环境影响，造成试验系统布线困难，变电站现场的间隔整组通流通压及功能传动等难以实现，给变电站的安全稳定运行带来了一定的隐患。综上所述，需要一种新型的适用于智能变电站现场的二次设备测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种解决智能变电站的分布式布局困难的便携式、模块化的利用变电站低压站用电线路作为天然的数据传输通道的智能变电站二次设备集成测试系统，本测试系统不仅能针对局部设备开展单一功能测试，而且可以进行复杂故障、发展性故障以及保护协同配合的模拟测试。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下: 一种基于电力线通信的智能变电站二次设备集成测试系统，其包括智能变电站实时仿真器、第一电力线通信接口装置、站用电线路通道和分布式数据终端；所述智能变电站实时仿真器和第一电力线通信接口装置布置在变电站保护间内，且所述智能变电站实时仿真器与第一电力线通信接口装置通过高速总线连接；所述分布式数据终端位于一次设备间内的且布置在一次设备间内的间隔汇控柜旁，所述分布式数据终端与智能变电站一次设备间内的间隔汇控柜一一对应，且所述间隔汇控柜中的合并单元和智能终端分别通过光纤与相应的分布式数据终端连接，所述间隔汇控柜布置在就地一次设备旁；所述分布式数据终端与所述第一电力线通信接口装置通过站用电线路通道相通信。进一步的，所述分布式数据终端包括FPGA实时处理单元、以太网PHY芯片、GPS定时模块、第二电力线通信接口装置和电源； 所述FPGA实时处理单元的SV报文接收端及GOOSE收发端依次经以太网PHY芯片和第二电力线通信接口装置接入站用电线路通道；所述FPGA实时处理单元的时钟单元依次经GPS定时模块和GPS天线接口连接，实现天基GPS对时；所述FPGA实时处理单元中的SV报文处理模块和GOOSE报文转发模块依次通过8 口以太网PHY芯片、8 口 SFP光接口与所述间隔汇控柜中的合并单元和智能终端相连接；所述电源通过站用电线路通道的电能为所述FPGA实时处理单元供电。进一步的，所述第一电力线通信接口装置包括以太网物理层收发器、电力线通信收发器、A/D转换器、D/A转换器、功率放大器、自动增益控制电路、电源电路和耦合单元；所述智能变电站实时仿真器经第一电力线通信接口装置的以太网物理层收发器与电力线通信收发器相连接，所述电力线通信收发器的发射端经D/A转换器后输出信号上变频，所述信号上变频经功率放大器接入耦合单元的上行输入端，所述耦合单元的上行输出端通过站用电线路通道发送数据至分布式数据终端，所述分布式数据终端通过站用电线路通道回传数据至所述耦合单元的下行输入端，所述耦合单元的下行输出端经自动增益控制电路后输出信号下变频，所述信号下变频经A/D转换器接入电力线通信收发器的接收端；所述电源电进一步的，所述第二电力线通信接口装置与第一电力线通信接口装置结构相同；所述第二电力线通信接口装置包括以太网物理层收发器、电力线通信收发器、A/D转换器、D/A转换器、功率放大器、自动增益控制电路、电源电路和耦合单元；所述分布式数据终端中的以太网PHY芯片经以太网物理层收发器接入电力线通信收发器，所述电力线通信收发器的发射端经D/A转换器后输出信号上变频，所述信号上变频经功率放大器接入耦合单元的上行输入端，所述耦合单元的上行输出端通过站用电线路通道发送数据至第一电力线通信接口装置，进而将数据回传至智能变电站实时仿真器，所述智能变电站实时仿真器经第一电力线通信接口装置通过站用电线路通道发送数据至所述耦合单元的下行输入端，所述耦合单元的下行输出端经自动增益控制电路后输出信号下变频，所述信号下变频经A/D转换器接入电力线通信收发器的接收端；所述电源电路通过站用电线路通道为以太网物理层收发器和电力线通信收发器供电。进一步的，所述电力线通信收发器包括异步串口通信模块、基带调试/解调器和OFDM调制/解调器；所述以太网物理层收发器与异步串口通信模块双向连接，所述异步串口通信模块与基带调试/解调器双相连接，所述基带调试/解调器与OFDM调制/解调器双向连接，所述OFDM调制/解调器的发射端和接收端分别接D/A转换器和A/D转换器。进一步的，所述第一电力线通信接口装置和所述第二电力线通信接口装置选用同一站用变压器下同一物理连接的220V/380V电源插孔。本专利技术的有益效果如下: (I)本测试系统所有硬件设备采用便携式、模块化设计，便于携带组装，可广泛应用于变电站现场的安装调试试验和停运检修测试、技术性能评价。(2)本专利技术基于智能变电站的分布式布局考虑，将近端的实验设备，即分布式数据终端分别布置在不同间隔的现场设备，即一次设备间的间隔汇控柜旁，通过短光纤就地连接，利用变电站低压站用电线路通道作为天然的数据传输通道，实现与远端设备，即变电站保护间里的智能变电站实时仿真器和电力线通信接口装置的连接，给装置供电的同时解决了数据传输问题，不需要调试人员额外携带光纤，系统构建方便、环境适应性强。(3)本专利技术较以往的单装置检测调试手段，本测试系统同时接入多个变电站实际的间隔二次设备，通过模拟各种故障的电磁暂态状态，检验保护装置的动作逻辑，考察二次装置间的互操作性能和通信网络的性能，实现了对整站二次系统的完整测试。【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中第一电力线通信接口装置的结构示意图。图3为本专利技术中分布式数据终端的结构示意图。图4为本专利技术中第二电力线通信接口装置的结构示意图。其中，I智能变电站实时仿真器、2-1第一电力线通信接口装置、2-2第二电力线通信接口装置、3站用电线路通道、4分布式数据终端、5站用变压器、6电线插头。【具体实施方式】以下结合具体实施例和说明书附图1-4对本专利技术进行进一步详细的叙述。本专利技术利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电力线通信的智能变电站二次设备集成测试系统，其特征在于：其包括智能变电站实时仿真器(1)、第一电力线通信接口装置(2‑1)、站用电线路通道(3)和分布式数据终端(4)；所述智能变电站实时仿真器(1)和第一电力线通信接口装置(2‑1)布置在变电站保护间内，且所述智能变电站实时仿真器(1)与第一电力线通信接口装置(2‑1)通过高速总线连接；所述分布式数据终端(4)位于一次设备间内的且布置在一次设备间内的间隔汇控柜旁，所述分布式数据终端(4)与智能变电站一次设备间内的间隔汇控柜一一对应，且所述间隔汇控柜中的合并单元和智能终端分别通过光纤与相应的分布式数据终端(4)连接，所述间隔汇控柜布置在就地一次设备旁；所述分布式数据终端(4)与所述第一电力线通信接口装置(2‑1)通过站用电线路通道(3)相通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓬，郝晓光，何磊，赵宇皓，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司电力科学研究院，河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：北京;11