3 光数字继电保护测试仪检测装置硬件设计.DOC

光数字继电保护测试仪检测关键技术研究及应用（Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件）ampled Value，采样值）信息的功能，也能向设备输出数字采样与逻辑接点，实现智能变电站实时监测、辅助故障判别以及常规装置调试等功能，可适用于智能变电站合并单元、智能终端、保护装置、交换机等传输光数字信号的设备。为保证光数字继电保护测试仪计量单位的统一和量值的准确可靠，需对其进行检测。本文研究了光数字继电保护测试仪检测关键技术，采用 DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、计算机、光电交换及电子线路多技术融合，检测其IEC61850-9-2协议报文正确性、IEC60044-7/8（FT3）报文正确性、模拟小信号精度、开关量动作时间等计量性能。从试验数据来看，本文研究完成的检测装置和软件实现了IEC61850-9-2、FT3及GOOSE报文解码，开入开出时间检测，模拟小信号检测功能，模拟小信号检测精度达到0.05级，时间检测误差≤±0.1ms。该检测装置和软件已成功应用于光数字继电保护测试仪的检测工作，对当前智能变电站继电保护检测技术提供了设备支撑和技术手段，对推动智能变电站光数字继电保护测试设备和检测技术进步具有重要意义。 关键词： GOOSE，IEC61850，SV，光数字继电保护测试仪，智能变电站 引言 已经获得了广泛的认可和一定的应用是智能电网的重要支撑节点继电保护（relay protection system）电力系统中重要的二次设备之一，保障电力系统安全稳定运行的。继电保护呈现出不同的特点电子式互感器采样，输出基于IEC61850通信协议的数字信号光纤传送给合并单元，合并单元进行同步合并处理后传递给数字继电保护装置，数字继电保护装置分析判断后发出GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件）报文给智能终端（smart terminal），智能终端同时也发送GOOSE报文返回执行结果。需定期用光数字继电保护测试仪（protective relays test device）对其进行检测。 光数字继电保护测试仪 图1光数字继电保护测试仪的硬件结构图 光数字继电保护测试仪可以实现主要功能如下[4]： (1)模拟MU按照FT3格式传输采样值，接收、发送GOOSE报文，硬接点开入、开出信息； (2)模拟MU按照IEC61850-9-2格式采样，接收、发送GOOSE报文，硬接点开入、开出信息； (3)模拟电压、电流小信号，接收、发送GOOSE报文，硬接点开入、开出信息； (4)具有12路可以灵活配置的小信号模拟量输出通道，用户根据系统实际情况自主地选择电压、电流通道； (5)通过实时改变输出量的相位、幅值，实现对数字化继电保护装置的闭环测试。 光数字继电保护测试仪检测本采用DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、计算机、光电交换及电子线路多技术融合。DSP主要用于模拟小信号质量检测；FPGA用于FT3实时解码；计算机用于处理光电交换机传上来的数据处理；光电交换主要用于通信协议的光电交换；电子线路主要用于开关量等硬件设计。 DSP最小系统设计 整个检测装置是以数字信号处理器DSP为核心构建的系统，由DSP通过以太网控制器来接收PC软件下发的指令，进而完成对整个检测装置的控制，实现相应的检测功能。 检测装置选取了TI(美国德州仪器)公司生产的定点型32位数字信号处理器TMS320F2812。该芯片主频达150MHz，可在单周期完成32*32的乘法运算，片内还集成了丰富的外设模块，含有三个32位的定时器，中断资源多，内部自带128K Flash存储器。TMS320F2812最小系统电路包括电源电路、时钟电路、复位电路和JTAG（Joint Test Action Group，联合测试工作组）接口电路。 网络通信实现 整个检测装置全部通过运行于电脑上的PC应用程序进行控制，而电脑与检测装置的通信方式有多种选择，如USB、串口、网络等。因为检测IEC61850报文需要使用网络，本设计自然优先选择了网络通信方式进行二者的连接，且网络传输的速率也是最快的。 TMS320F2812内部未集成以太网控制器，因此需外接一块以太网控制器实现DSP与电脑的网络通信功能。目前市场上10M/100M自适应的以太网控制器非常多，本设计选择了一款引脚少、体积小、操作简单的以太网控制器