智能變電站新型通用保護測控平臺研制

包海兵

摘 要 智能變電站保護測控平臺為實現(xiàn)保護測控裝置的通用性進行研究開發(fā)，采用多板多核的通用式分布設(shè)計法作為新型測控平臺。在原有設(shè)計中加入了多核CPU主板、SV板和GOOSE板等，實現(xiàn)了智能變電站新型通用保護測控平臺的穩(wěn)定、靈活、方便。本文將針對智能變電站新型通用保護測控平臺的設(shè)計進行探討，分析其工作原理和工作需要，設(shè)計出符合智能變電站的新型通用保護測控平臺。

關(guān)鍵詞 智能變電站；保護測控平臺；集中式保護；間隔層

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）24-0004-01

智能變電站中應(yīng)用的自動化標準已經(jīng)逐漸被推廣使用，在電子式電流、電壓互感器和智能開關(guān)技術(shù)方面也愈加成熟，智能變電站的自動化系統(tǒng)應(yīng)該屬于一個無縫的整體系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)之間不能相互分離，這樣才能夠?qū)⒐δ軘U大。另外，由于現(xiàn)有測控裝置存在接口復(fù)雜、模塊不標準、平臺不共享等不足，這也對保護測試裝置的開發(fā)研制工作提出了要求。因此，對保護測控裝置進行系統(tǒng)的分析，在滿足以上問題的基礎(chǔ)上設(shè)計出一種通用的保護測控平臺十分關(guān)鍵。

1 智能變電站保護測控裝置的數(shù)據(jù)交換

保護測控裝置是智能變電站中的配置之一，其配置樣式通常分為三個層面，過程層、間隔層和站控層，過程層中包含4項：第一設(shè)備，將信息傳達到互感器和智能終端中，互感器連接合并單元[1]。間隔層中是智能保護測控裝置，中間連接和傳輸過程是通過網(wǎng)絡(luò)接口傳輸，最終進入站控層，通過網(wǎng)絡(luò)接口或者以太網(wǎng)控制器進行傳輸控制。

保護測控裝置最為主要配置之一，通過過程層與測控層的數(shù)據(jù)交換，來滿足智能終端以及單元合并過程。同時，智能保護控制裝置是在間隔層中接受合并單元信息以及智能終端的數(shù)據(jù)信息。而合并單元中會有一個或多個采樣值數(shù)據(jù)，智能保護測控裝置會在收集完信息后完成計算和邏輯判斷。智能終端所接受的信息是保護裝置自動傳輸?shù)?，其目的在與控制中如何完成智能終端的輔助控制。如，保護裝置之間有12個單元間隔，則以2kHz為數(shù)據(jù)采樣頻率，那么5.5296Mbit/s為最大寬帶數(shù)據(jù)傳送值。確保保護裝置與智能控制裝置之間數(shù)據(jù)交換帶來的負面影響。

2 智能變電站保護測控平臺的設(shè)計

1）硬件設(shè)計。

智能變電站保護測控平臺的硬件設(shè)計中，同樣以通用式分布設(shè)計為原則選用CPU，利用其強大的綜合處理能力以及分散處理能力，使得數(shù)據(jù)處理得到最大限度的拓展。滿足智能變電站信息處理過程中出現(xiàn)的海量信息和高速傳送需求。

提高智能變電站保護測控平臺的整體性能，也是滿足了集中式保護測控的要求[2]。

主板CPU會通過多個合并單元的SV處理板進行傳輸處理，然后通過智能終端信息將處理板中的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)南葲Q條件是統(tǒng)一處理器。在處理器及CPU板件選擇上，都以智能保護測控平臺為核心，以現(xiàn)場變成及TI陣列為主。最大允許配置4個SV板，9個智能終端板和1個本地直跳出口版。

硬件設(shè)計中最為主要的是CPU，設(shè)計中選用的CPU是低功耗雙核處理器，同時包括內(nèi)核和定點與浮點兼容的數(shù)字信號處理器內(nèi)核。兩個內(nèi)核的主頻運行均在375MHz。在設(shè)計中選用了一種可編程的信號處理器，該處理器不僅可編程，還是高集成度、高速和高可靠的處理器，運用在新型通用保護測控平臺中，對電路性能有明顯提高作用，并且能夠降低硬件設(shè)計的工作量和難度，增強設(shè)計的靈活性。

在主CPU板硬件設(shè)計中，連通以太網(wǎng)接口至少有5個100Mbit/s、1個串行打印機接口、1個GPS接口，以太網(wǎng)的5個單項功能分別是1個負責(zé)調(diào)試，1個用于連接顯示屏，另外3個用于IEC61850的站控層傳輸通信。

2）軟件設(shè)計。

新型通用保護測控平臺中采用的CPU核的分布式設(shè)計原則。即，實現(xiàn)智能化的人際操作界面、分層分單元控制層次以及文件管理和打印測控等功能，并在ARM內(nèi)核運行完成。利用DSP核能夠完成數(shù)據(jù)采集、板卡數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)分析計算、邏輯保護控制等功能。以下將重點分析板間通信設(shè)計、同步設(shè)計、平臺設(shè)置設(shè)計。

①板間通信設(shè)計。

SV板會與CPU板連接通信，向主CPU板傳輸軟件版本信息或各種測量信息。主CPU會利用1組LVDS對SV板進行控制，利用SV和LVDS總線進行多元化的數(shù)據(jù)采集交換。同時，GOOSE板以CPU通訊及CAN網(wǎng)絡(luò)選擇有針對性的插槽編號，這樣會分散CAN網(wǎng)的負荷。如，當CPU主板與goose進行數(shù)據(jù)傳送過程中，是間隔重復(fù)發(fā)生且發(fā)送起止是隨著CAN網(wǎng)的信息變化而發(fā)生變化的。既保證了數(shù)據(jù)傳送的準確性和高速性，也分擔了通信

負載[3]。

②同步設(shè)計。

在組網(wǎng)方式學(xué)則過程中，SV網(wǎng)絡(luò)有點對點及星形兩種組網(wǎng)方式。點對點方式的數(shù)據(jù)采集是在數(shù)據(jù)同步過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的二次采樣發(fā)送時間以及接收時間，進行合并單元與保護測控裝置點對點連接。在CPU數(shù)據(jù)同步采集過程中，以全站同步時間為核心的是星形組網(wǎng)方式，但這種方式需要間斷性進行數(shù)據(jù)采集跟蹤或調(diào)整一定的頻率跟蹤保護測控裝置數(shù)據(jù)。同時，與采樣間隔非整倍數(shù)數(shù)據(jù)，則需要重復(fù)一次。

③平臺配置設(shè)計。

智能終端與合并單元相互聯(lián)系的核心是保護控制裝置中g(shù)oose及SV的收發(fā)功能。本次研究中，SVD數(shù)據(jù)是以全新的傳送協(xié)議通過全新的控制平臺雙川道goose板及SV板和CPU板之中。這樣，每個板卡都會在讀取相關(guān)信息數(shù)據(jù)的同時，將數(shù)據(jù)改編成配置文件發(fā)送到DSP中。

3 智能變電站保護測控平臺的應(yīng)用

通過以上設(shè)計，新型通用保護測控平臺能夠滿足智能變電站的實際工作需求。如，實現(xiàn)簡單便捷、靈活的功能、以及在線配置等。新型通用保護測控平臺不僅適用于智能變電站中，在集中式保護和站域保護中也較為適合。對設(shè)計功能進行測試的結(jié)果顯示：本次設(shè)計中完成的測控平臺具有一定的穩(wěn)定性。同時，在數(shù)據(jù)采集和收發(fā)過程中精準優(yōu)良且能實現(xiàn)簡單操作，滿足變電站實際需求。

4 結(jié)論

綜上所述，本次設(shè)計中以通用式分布設(shè)計為原則選用CPU，利用其強大的綜合處理能力以及分散處理能力，使得數(shù)據(jù)處理得到最大限度的拓展。同時，利用其優(yōu)勢組建通用保護控制平臺。促進了變電站保護測控裝置智能化發(fā)展，滿足智能變電站信息處理過程中出現(xiàn)的海量信息和高速傳送需求。在處理信息過程中具有一定的高效性和穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]龍良雨.Z企業(yè)智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)項目質(zhì)量管理[D].南京：南京理工大學(xué)，2012.

[2]林海鋒.智能變電站的線路保護測控裝置的應(yīng)用設(shè)計[D].濟南：山東大學(xué)，2013.

[3]王振華.智能變電站嵌入式一體化平臺的設(shè)計[D].濟南：山東大學(xué)，2013.endprint