一种继电保护数字动态模拟试验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种数字保护数字动态模拟试验系统，包括被测试的保护设备、实时数字仿真器，本实用新型专利技术的创新是，进一步包括有数据接口、上位机及调试用上位机，数据接口分别与被测试的保护设备、实时数字仿真器、上位机及调试用上位机连接。本实用新型专利技术系统搭建了用于测试各种类型的数字化继电保护装置的电力一次设备仿真模型，实现了各种电网一次故障及通信报文异常的仿真，完成了实时数字仿真器（RTDS）与数字化继电保护装置的闭环测试。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于变电站数据模拟装置领域，尤其涉及的是一种继电保护数字动态丰吴拟试验系统。
技术介绍
近年来，以电子式互感器为基础，基于IEC61850标准的数字化变电站已开始应用于电力系统。在数字化变电站中，继电保护及其它二次装置的输入信号不再是传统的模拟量信号，而是利用电子式互感器及合并单元直接获取的数字量信号，然后通过以太网交换机发送至继电保护等二次装置。为了保证数字化智能二次设备在数字变电站中应用的可靠性，开展数字化变电站智能设备的测试工作是非常必要的。但由于数据通道的变化，现有的继电保护测试平台(如RTDS)已不能开展基于IEC61850标准的继电保护装置检验测试工作。因此，需要设计开发符合特定数字接口的规约转换装置以保证数据可以在RTDS (实时数字仿真器)仿真系统和智能设备之间进行交换，并在此基础上构成基于IEC61850的继电保护数字动态模拟试验系统。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种继电保护数字动态模拟试验系统。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:一种继电保护数字动态模拟试验系统，包括被测试的保护设备、实时数字仿真器，本技术的创新是:进一步包括有数据接口、上位机及调试用上位机，数据接口分别与被测试的保护设备、实时数字仿真器、上位机及调试用上位机连接。而且，所述数据接口包括有5个以太网模块、微控制单元、电源模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口，微控制单元分别与5个以太网模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口连接，微控制单元通过以太网模块与上位机、实时数字仿真器以及被测试的保护设备连接；通过调试接口与调试用上位机连接，完成片内程序的下载，电源模块为整个系统提供电源。而且，所述微控制单元具体采用的型号为FPGA EP3C25Q240C8 ;片外存储器具体采用的型号为SDRAM HY57283220和SRAM ISSI61LV25616 ;存储芯片具体采用的型号为AT24CXX和39LCX6 ;电源模块具体采用AMS1085CM-3.3型电源模块供电，其输出电流可达3A ;配置芯片具体采用的型号为EPCS4 ;时钟晶振具体采用的型号为24MHz和50MHz ;调试接口具体采用JTAG和AS接口。而且，所述以太网模块具体采用了 W5100芯片做为以太网模块的核心控制器，采用IP113F作为光纤收发器，光纤收发器通过光纤口与被测试的保护设备的光纤口连接。本技术的优点和积极效果是:本技术系统搭建了用于测试各种类型的数字化继电保护装置的电力一次设 备仿真模型，实现了各种电网一次故障及通信报文异常的仿真，完成了 RTDS与数字化继电 保护装置的闭环测试。附图说明图1是本技术的整体结构连接示意图，图2是本技术的以太网模块内部结构连接示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述:本技术所述的实施例是说明性的，不是限定性的，不能以此实施例作为对本 技术保护范围的限定。一种继电保护数字动态模拟试验系统，如图1所示，包括被测试的保护设备、实时 数字仿真器(RTDS)、本技术的创新是，进一步包括有数据接口、上位机及调试用上位 机，数据接口分别与被测试的保护设备、实时数字仿真器、上位机及调试用上位机连接。在本技术的具体实施中，实时数字仿真器(RTDS)是加拿大RTDS公司生产的 电力系统实时数字仿真器，用于被测试的保护设备仿真以及故障的模拟。在本技术的具体实施中，数据接口包括有5个以太网模块、微控制单元、电源 模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口，微控制单元分别 与5个以太网模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口连 接，微控制单元通过以太网模块与上位机、实时数字仿真器以及被测试的保护设备连接；通 过调试接口与调试用上位机连接，完成片内程序的下载，电源模块为整个系统提供电源。在本技术的具体实施中，微控制单元具体采用的型号为FPGA EP3C25Q240C8 ； 片外存储器具体采用的型号为SDRAM HY57283220和SRAM ISSI61LV25616 ;存储芯片具体 采用的型号为AT24CXX和39LCX6 ；电源模块具体采用AMS1085CM-3.3型电源模块供电，其 输出电流可达3A ;配置芯片具体采用的型号为EPCS4 ;时钟晶振具体采用的型号为24MHz 和50MHz ;调试接口具体采用JTAG和AS接口。在本技术的具体实施中，微控制单元下载程序的调试接口有JTAG和AS两种， FPGA本身并不储存程序，而是放到EPCS中，上电后在读入执行，一般因为EPCS都是有寿 命的，经常写会短命，因此设计了 JTAG接口便于调试，程序调试无误后才可用AS接口写入 EPCS 中。如图2所示，在本技术的具体实施中，以太网模块具体采用了 W5100芯片做 为以太网模块的核心控制器，采用IPl 13F作为光纤收发器，光纤收发器通过光纤口与被测 试的保护设备的光纤口连接。在本技术的具体实施中，上位机采用的型号是型号Lenovo R60。本技术的工作原理是:本技术的数据转换接口采用硬件描述语言Verilog作为基本编程语言，结合 自带的宏功能模块，以Quartus软件作为开发平台，完成对过程层设备的开发。Verilog基 于硬件设计思路，顶层文件将以太网文件、采集数据文件、组织报文文件、发送报文文件、时序控制文件、上位机通信文件连接起来。采样值报文从RTDS发出后经以太网模块传输至FPGA，在FPGA中报文将按照上位机的设定进行重组，模拟丢帧、错序、品质因数无效等通信故障，之后通过以太网模块将数据包发送到被测试的保护设备及上位机。GOOSE报文和采样值报文原理类似，区别在于GOOSE报文传输为双向。米样值报文和GOOSE报文的传输均在MAC层完成，与上位机之间通信通过UDP协议完成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种继电保护数字动态模拟试验系统，包括被测试的保护设备、实时数字仿真器，其特征在于：进一步包括有数据接口、上位机及调试用上位机，数据接口分别与被测试的保护设备、实时数字仿真器、上位机及调试用上位机连接。

【技术特征摘要】
1.一种继电保护数字动态模拟试验系统，包括被测试的保护设备、实时数字仿真器，其特征在于:进一步包括有数据接口、上位机及调试用上位机，数据接口分别与被测试的保护设备、实时数字仿真器、上位机及调试用上位机连接。2.根据权利要求1所述的继电保护数字动态模拟试验系统，其特征在于:所述数据接口包括有5个以太网模块、微控制单元、电源模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口，微控制单元分别与5个以太网模块、存储芯片、片外存储器、晶振、配置芯片、时钟、人机交互及调试接口连接，微控制单元通过以太网模块与上位机、实时数字仿真器以及被测试的保护设备连接；通过调试接口与调试用上位机连接，完成片内程序的下载，电源模块为整个系统提供电源。3.根据权利要求2所述的继电保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，
申请(专利权)人：天津市电力公司，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：