便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪制造技术

一种便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪，其特征在于，所述测试仪由测试系统主机（１），ＰＣＩ总线扩展器（２），ＩＥＣ６１８５０通信卡（３），信号扩展器（４），光纤以太网（５），继电保护装置（６），ＧＯＯＳＥ以太网（７），ＧＯＯＳＥ网络交换机（８）及数字故障录波器（９）等组成。所述测试系统主机的暂态仿真软件和ＩＥＣ？６１８５０高速通信卡有机结合，在暂态仿真软件上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经ＩＥＣ？６１８５０高速通信卡的光纤以太网通信接口输出遵循ＩＥＣ６１８５０－９－１、ＩＥＣ６１８５０－９－２的数字信号，受测试的继电保护装置的ＧＯＯＳＥ响应报文实时反馈回计算机形成闭环测试。本实用新型专利技术适用于全数字继电保护的闭环测试。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪，属电力系统继电保护测试

技术介绍
目前，国内在继电保护装置的测试中动态模拟实验系统得到了广泛的应用，近几年电力系统实时仿真器(如RTDS)也得到了大量的应用，这两种试验系统能够比较真实地模拟电力系统中的故障暂态过程，并且可同时提供多个电气量输出点，可以同时满足多个继电保护测试的要求，但是它们共同的缺点是设备昂贵，结构复杂，使用费用高，维护费用也比较高。目前只有少数的单位拥有这两种设备，大大限制了它们的推广应用。 另一方面，数字化变电站保护校验相对复杂，在变电站运行的条件下对部分间隔保护校验的难度很大，目前的常规继电保护校验装置无法提供数字化保护所需的电流量和电压量，因为电流量和电压量必须经过合并器才能进入保护装置，而要完成试验必须自带合并器提供模拟试验中的电流量和电压量，要完成母差保护这类需要大量电流电压量的保护校验便显得尤为困难。 目前，国内出现了一些符合IEC 61850标准的测试装置。然而，当前面世的测试装置局限于将传统继电保护静态测试的功能移植到数字化的继电保护测试仪中(即传统测试功能+IEC61850通信接口 )，测试装置没有仿真计算的功能，只是将事先存储的信号按照一定次序进行回放，因此这些测试装置只能针对单个的二次设备进行简单的开环测试，不能模拟系统的动态过程以及对多套装置进行测试。
技术实现思路
本技术的目的是，针对现有的测试装置不能模拟系统的动态过程以及对多套装置进行测试，本技术应用数字动态实时仿真系统，提供一种基于IEC 61850标准的便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪。 实现本技术的技术方案是 本技术测试仪主要由测试系统主机(1) ， PCI总线扩展器(2) ， IEC61850通信卡(3)，信号扩展器(4)，光纤以太网(5)，继电保护装置(6)，G00SE以太网(7)，G00SE网络交换机(8)及数字故障录波器(9)等组成。所述测试系统主机的暂态仿真软件和IEC 61850高速通信卡有机结合，在暂态仿真软件上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经IEC 61850高速通信卡的光纤以太网通信接口输出遵循IEC61850-9-l、 IEC61850-9-2的数字信号。同时，受测试的继电保护装置的G00SE响应报文实时反馈回计算机形成闭环测试。 本技术应用数字动态实时仿真系统实现测试仪的功能采用以下技术 1、将实时仿真软件和基于IEC 61850的高速通信卡有机组合在一起。其中，实时仿真软件应用数字动态实时仿真系统(Digital Dynamic Real TimeSimulator，简称DDRTS)的硬件包括完成PCI总线协议转换的32位PCI总线接口 、完成PCI总线与DSP快 速缓存和数据交换的大容量的32位FIF0、8位并行FLASH、最大1024Kx32bit静态RAM、 TI 公司的32位浮点DSP、3个100Mbps以太网接口芯片、3个155Mbps多/单模光纤接口模块、 信号同步接口、提供各种所需逻辑的可编程逻辑阵列CPLD。 2、采用多CPU微机运行DDRTS仿真系统软件平台。高速实时地进行数据计算、分 析、绘图、人机交互等处理，并提供多个PCI总线插槽给高速通信卡，完成对IEC61850的协 议转换，通过底层的WINDOWS的PCI总线驱动程序快速完成与高速通信卡的数据交换。 3 、通信卡和微机通过两个FIFO (First-In-First-Out ，先进先出)内存交换数据。 一块FIFO存储器为仿真数据缓冲区，微机写而通信卡读；另一块为返回状态数据区，通信 卡写而微机读。两类数据的流动是单向的，相接又形成闭环。通信卡和微机的数据必须遵 从相互约定的一套协议规范。 4、实现实时闭环测试。在仿真软件平台上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动 态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经通信卡输出。同时，受测试 的继电保护装置的响应信号可实时反馈回计算机形成闭环测试。 5、IEC61850通信卡内部多路光纤以太网端口的之间同步由板上DSP处理器控制， IEC61850通信卡之间的同步，统一由一个外部硬件同步信号控制，实现同步功能，各卡之间 的同步转换命令时间误差小于lus。如果每个测试节点需要带多套二次设备，则需要配置信 号扩展器，每个信号扩展器可以将一个合并单元的信息同步扩展到最多24个光口。 与现有的继电保护测试仪相比，本技术提供的继电保护测试仪具有如下优 点①提供数字动模功能，基于暂态仿真软件，模拟输出暂态分量，便于分析暂态分量对保 护动作的影响，检验继电保护装置在各种故障暂态分量的条件下的动作行为；②提供实时 闭环测试功能，用数字仿真系统故障，并将暂态数字仿真结果变为真实波形输出；③基于 GPS统一时钟的数据同步采样，使得采集数据能够根据绝对时标在同一个时间坐标系上进行分析；④本技术提供的继电保护测试仪，利用离线电力系统暂态计算程序，构造一个 基于实际电网模型的高精度的廉价、便携的测试系统，为相关研究工作提供了便利，同时填 补了相关仪器仪表的空白。 本技术适用于全数字继电保护的闭环测试。附图说明图1为本技术的具体实施方案示意图； 图2为本技术实施例的硬件体系结构示意图； 图3为本技术实施例的高速通信卡和微机进行数据交换的示意图； 图4本技术实施例的高速通信卡的实施方案示意图； 图中图号表示为(l)测试系统主机；(2)PCI总线扩展器；(3) IEC61850通信卡； (4)信号扩展器；(5)光纤以太网；(6)保护装置设备；(7)GOOSE以太网；(8)GOOSE网络交换 器；(9)数字故障录波器；(10)PIC总线/PIC-X总线；(12)信号同步接口。具体实施方式图1为本技术实施例的具体实施方案示意图。如图1所示，测试系统主要由4测试系统主机(1)， PCI总线扩展器(2)， IEC61850通信卡(3)，信号扩展器(4)，光纤以太网(5)，继电保护装置(6) ，GOOSE以太网(7) ，GOOSE网络交换机(8)及数字故障录波器(9)等组成。本实施例的便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪处于测试系统的核心位置。其中，测试系统主机(1)运行DDRTS仿真软件，通过PCI总线扩展器(2)的插槽将仿真计算得到的电压、电流送至IEC61850通信卡(3)， IEC61850通信卡(3)按照IEC61850-9-l、IEC61850-9-2标准对处理后的数据打包，传送至信号扩展器(4)，再通过光纤以太网(5)与保护装置(6)相连；继电保护装置(6)产生的开关变位等信息通过GOOSE以太网(7) 、GOOSE网络交换机(8)和IEC61850通信卡(3)返回测试系统主机(1)，参与电网的拓扑分析及电磁暂态计算；为了更好的参照保护的动作时间以及动作性能，将保护信息接至数字故障录波器(9)，以供比较对照。 图2为本技术实施例的硬件系统结构示意图。如图2所示，它主要由完成PCI总线协议转换的32位PCI总线接口、完成PCI总线与DSP快速缓存和数据交换的大容量的32位FIF0、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式全数字继电保护暂态闭环测试仪，其特征在于，所述测试仪由测试系统主机（１），ＰＣＩ总线扩展器（２），ＩＥＣ６１８５０通信卡（３），信号扩展器（４），光纤以太网（５），继电保护装置（６），ＧＯＯＳＥ以太网（７），ＧＯＯＳＥ网络交换机（８）及数字故障录波器（９）等组成；所述测试系统主机的暂态仿真软件和ＩＥＣ６１８５０高速通信卡有机结合，在暂态仿真软件上搭建数字仿真系统，对电力系统进行动态实时仿真，并将继电保护装置测试所需的电压、电流等信号经ＩＥＣ６１８５０高速通信卡的光纤以太网通信接口输出遵循ＩＥＣ６１８５０－９－１、ＩＥＣ６１８５０－９－２的数字信号，受测试的继电保护装置的ＧＯＯＳＥ向应报文实时反馈回计算机形成闭环测试。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛建波，上官帖，孙闵，苏永春，
申请(专利权)人：江西省电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]