基于IEC61850标准的继电保护自动测试系统技术方案

一种基于IEC61850标准的继电保护自动测试系统，它包括有一通过网口带有软件系统的数据处理单元DSP，该数据处理单元DSP通过数据总线与前端输出单元FPGA连接，并通过所述前端输出单元FPGA进行IEC61850-9-2报文输出和GOOSE报文输出；所述的前端输出单元FPGA主要由数据封装模块encap和以太网物理层PHY组成，两者之间通过一MAC模块提供以太网物理层PHY和数据封装模块encap进行数据交换的通路，在100M数据速率全双工工作模式下，数据封装模块encap把DSP过来的数据封装成IEC61850-9-2数据和GOOSE报文格式发给MAC，MAC首先进行CRC校验，并将校验结果附加在尾部；然后添加前导码和帧定界符，再通过MII接口转发给PHY。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种基于IEC61850标准的继电保护自动测试系统。
技术介绍
在电力系统建设智能电网是国家重要战略部署，数字化变电站是智能电网建设的重要环节，其站内功能单元及通信网络遵循IEC61850标准体系。IEC61850作为数字化变电站通用的国际标准，在国内的广泛推广应用给数字化变电站带来了巨大的机遇，借助IEC61850标准可以方便的进行站内的信息共享，使设备的功能得到大大的提升；计算机和网络通信技术的迅速发展、符合IEC61850的多功能智能电子设备(IED)及电子式互感器的大量接入都极大的提高了变电站系统的运行效率，推动了数字化变电站的发展；变电站系统发生重大变革的同时也给继电保护测试带来了新的挑战，数字化变电站测控计量仪表不同于常规仪表，作为站内通信网络的一个物理设备，其数据源于站内光纤以太网发送的数据包，信息自身性质、传输介质、传输方式以及继电保护装置的设计、结构、运行等方式都发生了较大的改变，传统的保护测试方法已不再适用，迫切需要一种适应IEC61850标准的数字化变电站保护测试系统。因此，深入研究数字化继电保护的测试方法，开发新的保护装置测试系统具有重要的现实意义。数字式继电保护可以实现更复杂的保护原理，动作可靠，调整维护简单，不需要像电磁型和整流型号保护那样花费大量的时间调试继电器的机械部分，使得广大继电保护人员从繁重的劳动中解放出来。但是，继电保护装置电气量动作特性的现场测试仍然沿用了传统的测试方法，基本上还是人工操作，人工操作毕竟有其局限姓。微机保护测试仪技术的发展，为继电保护测试工作提供了一种先进的测试仪器。微机型保护测试仪应用计算机运算实现复杂的测试信号，重量轻，使用方便，使得保护装置测试技术有了质的飞跃。然而，尽管测试仪器采用了数字化，大多数测试人员只是把微机型保护测试仪当作计算机控制的测试信号源，测试还是手工操作，测试结果靠人工记录；各地的继电保护管理部门发布的检验规程，还仍然以人工操作方法为主。近几年来，数字式继电保护技术发展很快，新的保护厂家、新型号保护装置、新的保护原理不断出现。这种现状增加了保护测试人员熟练掌握保护装置的难度，对保护装置的测试工作带来了很大的影响。另一方面，经济发展要求提高供电质量，缩短设备停电时间，保护现场测试的时间缩短，保护测试质量要求提高。凡此种种，相互矛盾的因素越来越多。在新的形势下，探索一种新的规范化、自动的自动测试技术，提高检验工作效率，保证检验质量，是电力运行部门迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于IEC61850标准的继电保护自动测试系统。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括有一通过网口带有软件系统的数据处理单元DSP，该数据处理单元DSP通过数据总线与前端输出单元FPGA连接，并通过所述前端输出单元FPGA进行9一 2报文输出和GOOSE报文输出。所述的前端输出单元FPGA主要由数据封装模块encap和以太网物理层PHY组成，两者之间通过一 MAC模块提供以太网物理层PHY和数据封装模块encap进行数据交换的通路，在100M数据速率全双工工作模式下，数据封装模块encap把DSP过来的数据封装成IEC61850-9-2或GOOSE数据发给MAC，MAC首先进行CRC校验，并将校验结果附加在尾部；然后添加前导码和帧定界符，再通过MII接口转发给PHY。本专利技术基于DSP+FPGA硬件平台，在硬实时多任务操作系统Linux的基础上，针对IEC61850通信及全数字化保护测试相关需求，通过合理分配任务优先级和任务间调度与通信，可很好地实现以太网链路层通信、模拟量电流和电压信号的采样与转换、符合IEC61850要求的采样值数据组帧与发送等强实时性功能.为了完成闭环试验，按照IEC61850的要求，该测试系统还具备接收、解析保护设备所发出的GOOSE跳闸信号，并将断路器位置接点信号编码、组帧、发送GOOSE开关量报文给全数字化继电保护装置等的功倉泛。附图说明图1是本专利技术的系统组成框图。图2是本专利技术所述FPGA芯片结构图。图3是本专利技术所述MAC模块数据通路示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作详细的介绍:图1所示，本专利技术包括有一通过网口带有软件系统的数据处理单元DSP，该数据处理单元DSP通过数据总线与前端输出单元FPGA连接，并通过所述前端输出单元FPGA进行IEC61850-9-2报文输出和GOOSE报文输出。图2、3所示，所述的前端输出单元FPGA主要由数据封装模块encap和以太网物理层PHY组成，两者之间通过一 MAC模块提供以太网物理层PHY和数据封装模块encap进行数据交换的通路，在100M数据速率全双工工作模式下，数据封装模块encap把DSP过来的数据封装成IEC61850-9-2或GOOSE数据发给MAC，MAC首先进行CRC校验，并将校验结果附加在尾部；然后添加前导码和帧定界符，再通过MII接口转发给PHY。随着智能变电站的建设，电子式互感器、数字化继电保护和测控装置、智能断路器等数字化设备的逐步实用化，过程层和间隔层之间大量的电缆连接将被以太网的光纤通信代替，这是变电站自动化技术的变革。继电保护测试仪作为变电站和电厂中继电保护装置定检的重要设备，也必须顺应智能变电站的发展，满足数字化保护的测试要求。数字化保护试验仪数字采样信号直接输出到所连接的数字化保护装置，同时保护装置GOOSE信息直接反馈到所接人的数字化保护试验仪，通过数字化保护测试仪完成整个测试工作。实施例:以往的测试软件各个功能模块相互独立，不能同时打开和运行，功能划分有相互重叠，每个模块包含了用户界面、通信接口、输出监视、报警信号的全部功能。新的软件结构应分为测试方案和功能模块两部分设计，测试方案只包含了各个模块公用部分。功能模块设计成动态链接库方式，按照测试功能需要，划分为多种不同的小模块。由于划分的功能很细，每个模块的功能就相对简单，接口参数很少，便于使用。测试方案为运行平台，始终处于打开状态、测试功能模块以动态链接库方式调用，随时可以打开和关闭，结构简单、运行稳定。测试功能模块除了常用的电气量测试功能之外，还应包含人工检查结果输入、操作提示、安全措施、接线图等模块，可以实现现场测试的电气量和非电量检查的测试功能管理。测试方案是以模板方式调用功能模块运行的。模板是模块调用和参数定义的格式文件。不同的测试功能，通过不同的模板文件定义。测试软件的运行过程就是测试方案模板的过程。基于测试方案模板技术，可以组织测试流程，定义测试方法，计算测试参数，实现自动测试过程。在一个测试方案模板文件中，可以定义保护装置的全部测试功能和测试项目，还可以给予测试人员必要的操作提示，模板运行时，自动连续地按预定程序执行测试，还可以自动对结果评估计算，对于评估结果给予提示。对于保护装置的测试结果，是通过试验报告进行记录的。通常的微机型继电保护测试仪软件只能提供通用的格式，无法满足各种型号保护和不同地区的格式要求。现在大多数情况下，都是测试人员先将测试仪的格式报告转换为WORD格式，然后再编辑，或者用纸笔记录试验结果，待试验结束后，再抽时间整理。如果能直接在完成测试后，直接生成用户自己格式的试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IEC61850标准的继电保护自动测试系统，其特征在于它包括有一数据处理单元DSP，该数据处理单元DSP通过数据总线与前端输出单元FPGA连接，并通过所述前端输出单元FPGA进行IEC61850?9?2报文输出和GOOSE报文输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶刚进，
申请(专利权)人：杭州市电力局，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：