一种智能变电站自动化系统技术方案

一种智能变电站自动化系统，包括主机、通讯处理器、电源、监控显示器、视频图像服务器、调制解调器、GPS校时系统、监控系统、保护系统、报警系统和调度集控系统。该智能变电站自动化系统提高了智能变电站安全稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，提高了供电可靠性，节能降耗，减少了事故隐患。

An Intelligent Substation Automation System

【技术实现步骤摘要】
一种智能变电站自动化系统
本专利技术属于智能电力领域，具体涉及一种智能变电站自动化系统。
技术介绍
变配电系统包括高压设备、变压设备、低压设备、发电设备、动力柜等。变配电系统是整个智能建筑的心脏，特别是在客运车站、隧道等特殊的建筑中，需要变配电系统具有高供电可靠性，需要变配电系统节能降耗，需要变配电系统减少事故隐患。目前，变电站自动化系统主要有两种方式，其一通过配置模拟量、信号量输入输出设施实现整个变电站的数据采集、由监控系统PC机完成变电站的控制功能，即集中采集、集中控制方式，该方式的主要缺限是；可靠性差，当数据采集设备发生故障时整个变电所的运行都可能受影响；其二在进线、母联、馈线配置RTU设备，由RTU设备完成数据采集、保护、控制功能，PC机直接与RTU设备进线通讯方式完成对整个变电所自动化功能，该方的主要缺限是：当RTU设备较多时，PC机的负荷会增大，造成PC机运行缓慢，影响整个系统的正常运行。并且，现有的多数智能变电站在运行过程中所有信息都集中于调度端，因此，整个调度自动化系统的事件分辨率就显得尤为重要，影响事件分辨率的主要决定因素就是时钟。高精度校时系统的事件信息更有利于事故分析、故障定位及隐患排查。由于系统全网时钟不同步会造成一些较为特殊的故障，如数据和信息丢失、SOE事件信息逻辑混乱、某些工作站死机甚至系统瘫痪。当前自动化系统时间同步体系处于开环状态，缺乏反馈无法获知工作状态，由此产生一些时钟不同步带来的安全隐患。鉴于以上问题，需要提出一种能够精确校时功能的智能变电站自动化系统。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种智能变电站自动化系统，所述自动化系统包括主机、通讯处理器、电源、监控显示器、视频图像服务器、调制解调器、GPS校时系统、监控系统、保护系统、报警系统和调度集控系统；所述通讯处理器、电源和监控显示器分别连接主机，所述调制解调器和GPS校时系统分别连接通讯处理器，所述调制解调器接入以太网，并通过以太网连接视频图像服务器和调度集控系统，所述GPS校时系统与GPS卫星地面设备无线通信，所述通讯处理器和所述调度集控系统分别连接所述报警系统、所述测控系统和所述保护系统；所述监控系统包括远程监控装置、无功补偿电容器控制器、遥控装置、遥测装置、遥信装置；所述保护系统包括电能质量监测装置、电力参数测量仪和多回路监控单元，所述的电能质量监测装置负责进线开关和变压器的过流、过负荷、温度等的保护及监控，所述的电力参数测量仪负责变压器低压侧开关的监视和控制，所述的多回路监控单元负责消防电源和非消防电源联络开关的状态监视和控制。当监控系统发现异常状况时，所述调度集控系统控制所述报警系统对进行报警，并控制保护系统对所述异常状况发生设备提供响应保护，将异常状况所在地位置显示于监控显示器上。其中，所述GPS校时系统用于执行GPS校时方法，来对本专利技术的智能变电站自动化系统进行实时校时，所述校时方法包括：步骤1，校时系统设备加电开机后，校时系统自动把DSP模块和FPGA模块的程序加载到相应的控制芯片中，使模块完成初始化；步骤2，FPGA模块对所述DSP模块对应管脚进行配置，同时将所述DSP模块的输出时钟作为本地的全局时钟；步骤3，GPS卫星地面设备向所述DSP模块发送信号，串行通信模块对信号进行类型判断；步骤4，当判断所述通信信号为IRIG-B校时信号时，所述串行通信模块基于所述IRIG-B校时信号从多个串行通信协议中选择适用的串行通信协议以通过串行通信总线进行通信；步骤5，确定所述IRIG-B校时信号的串行通信模式为同步串行通信；步骤6，判断耦合到所述串行通信总线的端口控制模块的配置模式，当所述端口控制模块被配置为用于所述串行通信总线上的异步通信时，根据所述本地的全局时钟信号，将所述端口控制模块从异步串行通信模式调整为同步串行通信模式；步骤7，启用串行总线接口和选择的串行通信协议传输所述IRIG-B校时信号；步骤8，所述DSP模块接收到所述IRIG-B校时信号，从所述IRIG-B校时信号获取当前时间数据对应的电平信号，将所述电平信号转化为当前的系统时间信息T0；步骤9，所述DSP模块中断对系统时间的累加，产生中断IRQ；步骤10，所述DSP模块把所述时间信息T0写到所述FPGA模块中所述双口RAM模块的约定地址中，所述FPGA模块将所述中断IRQ通过接口传输给PowerPC；步骤11，所述PowerPC接收到所述中断IRQ后进行信息判断，当判断为校时信息中断时，记录此时系统时间信息T1；步骤12，所述PowerPC启动中断服务子程序，从所述FPGA模块的所述双口RAM模块的约定地址中读取所述T0时间信息数据，记录此时系统时间信息T2；步骤13，所述PowerPC使用系统函数校正系统时间。本专利技术的有益效果包括：首先，本专利技术提高智能变电站安全稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，提高供电可靠性，节能降耗，减少事故隐患；其次，由于具有特别的GPS校时系统，克服了现有嵌入式系统自身时钟精度不够，且误差会产生累积的问题，能够提供ns级高精度时间校准，解决当前无法准确获知工作状态和对应时间的问题，减少因对时错误引起的事件顺序记录无效，极大降低变电站运行事故；再次，本专利技术在细节设计方面，通过双口RAM设计，不仅实现了嵌入式系统精准校时，而且实现DSP芯片和嵌入式系统间时间同步，避免了Linux系统时间片分散的问题，经过严格测试，DSP芯片和PowerPC处理器两者时间最大差异121us，可以做到0.1ms级，即使嵌入式Linux系统时间片的影响，仍能满足厂站内部时间同步监测精度不大于3ms的要求；另外，本专利技术将多个单独的串行通信协议的功能组合成单个组合的接口，并可以进行动态调整，满足了不同传输模式需求；最后，本专利技术通过监控IRIG-B校时信号传输状态，当传输错误率超过阈值则自动校准，使传输速率随之调整而趋近于传输速率请求，可有效降低传输错误的产生，并且可动态调整传输速率以满足不同的传输速率需求，整体维护了系统的稳定运行。附图说明图1本专利技术所提出的智能变电站自动化系统的基本架构；图2本专利技术自动化系统中的GPS校时系统的基本架构。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图参考实施例的描述，对本专利技术的方法进行进一步的说明。为了全面理解本专利技术，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本专利技术可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。参见图1所示，本专利技术的一种智能变电站自动化系统，所述自动化系统包括主机、通讯处理器、电源、监控显示器、视频图像服务器、调制解调器、GPS校时系统、监控系统、保护系统、报警系统和调度集控系统；所述通讯处理器、电源和监控显示器分别连接主机，所述调制解调器和GPS校时系统分别连接通讯处理器，所述调制解调器接入以太网，并通过以太网连接视频图像服务器和调度集控系统，所述GPS校时系统与GPS卫星地面设备无线通信，所述通讯处理器和所述调度集控系统分别连接所述报警系统、所述测控系统和所述保护系统；所述监控系统包括远程监控装置、无功补偿电容器控制器、遥控装置、遥测装置、遥信装置；所述保护系统包括电能质量监测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能变电站自动化系统，其特征在于，所述自动化系统包括主机、通讯处理器、电源、监控显示器、视频图像服务器、调制解调器、GPS校时系统、监控系统、保护系统、报警系统和调度集控系统；所述通讯处理器、电源和监控显示器分别连接主机，所述调制解调器和GPS校时系统分别连接通讯处理器，所述调制解调器接入以太网，并通过以太网连接视频图像服务器和调度集控系统，所述GPS校时系统与GPS卫星地面设备无线通信，所述通讯处理器和所述调度集控系统分别连接所述报警系统、所述测控系统和所述保护系统；所述监控系统包括远程监控装置、无功补偿电容器控制器、遥控装置、遥测装置、遥信装置；所述保护系统包括电能质量监测装置、电力参数测量仪和多回路监控单元，所述的电能质量监测装置负责进线开关和变压器的过流、过负荷、温度等的保护及监控，所述的电力参数测量仪负责变压器低压侧开关的监视和控制，所述的多回路监控单元负责消防电源和非消防电源联络开关的状态监视和控制。当监控系统发现异常状况时，所述调度集控系统控制所述报警系统对进行报警，并控制保护系统对所述异常状况发生设备提供响应保护，将异常状况所在地位置显示于监控显示器上。

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站自动化系统，其特征在于，所述自动化系统包括主机、通讯处理器、电源、监控显示器、视频图像服务器、调制解调器、GPS校时系统、监控系统、保护系统、报警系统和调度集控系统；所述通讯处理器、电源和监控显示器分别连接主机，所述调制解调器和GPS校时系统分别连接通讯处理器，所述调制解调器接入以太网，并通过以太网连接视频图像服务器和调度集控系统，所述GPS校时系统与GPS卫星地面设备无线通信，所述通讯处理器和所述调度集控系统分别连接所述报警系统、所述测控系统和所述保护系统；所述监控系统包括远程监控装置、无功补偿电容器控制器、遥控装置、遥测装置、遥信装置；所述保护系统包括电能质量监测装置、电力参数测量仪和多回路监控单元，所述的电能质量监测装置负责进线开关和变压器的过流、过负荷、温度等的保护及监控，所述的电力参数测量仪负责变压器低压侧开关的监视和控制，所述的多回路监控单元负责消防电源和非消防电源联络开关的状态监视和控制。当监控系统发现异常状况时，所述调度集控系统控制所述报警系统对进行报警，并控制保护系统对所述异常状况发生设备提供响应保护，将异常状况所在地位置显示于监控显示器上。2.如权利要求1所述的自动化系统，其中，所述遥测装置为模拟量采集模块，通过配接电压互感器、电流互感器、变送器，用于采集模拟量信号并转换为数字信号，经通讯连接实现与自动化系统的数据交换。3.如权利要求1所述的自动化系统，其中，所述的模拟量信号至少包括电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佃青，杨立，王宇红，王玮，李甲飞，李芳灵，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南瑞集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11