專利名稱：電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域，特別是滿足電力系統(tǒng)綜合自 動(dòng)化裝置的閉路測(cè)試的系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著電力設(shè)備綜合自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，在電力調(diào)配站、所中設(shè)置有大量 的為保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行而設(shè)置的二次設(shè)備。這些設(shè)備需承擔(dān)電力線路運(yùn) 行狀態(tài)的監(jiān)控、調(diào)整工作。比如，在電力線路發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置能 根據(jù)線路電流、電壓等參數(shù)的變化，迅速做出切斷故障線路的動(dòng)作。需要這 些承擔(dān)重大責(zé)任的設(shè)備，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，隨時(shí)保持良好的性能。但這些設(shè)備 本身的性能，能否準(zhǔn)確地做出動(dòng)作反應(yīng)，需要定期進(jìn)行檢測(cè)。這就需要一種 專I、]的檢測(cè)儀器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。1) 當(dāng)前電力設(shè)備綜合自動(dòng)化的技術(shù)狀況在電力系統(tǒng)的二次設(shè)備中，繼電保護(hù)裝置(Relay)和遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控裝置(RTU) 是主要也是最重要的兩種設(shè)備，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這兩種設(shè)備越來(lái)越 有聯(lián)合的趨勢(shì)，現(xiàn)在絕大多數(shù)中低壓線路中，這兩種設(shè)備已完全集中在一個(gè) 設(shè)備中，這就是電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化裝置。2) 當(dāng)前測(cè)試方法當(dāng)前對(duì)于電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化設(shè)備的測(cè)試，還是采用陳舊的方案繼電保 護(hù)測(cè)試儀+遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控測(cè)試儀。對(duì)于一臺(tái)綜合自動(dòng)化裝置，必須攜帶兩種體積和重量都比較大的測(cè)試設(shè)備，有的甚至要3、 4臺(tái)大設(shè)備。這樣現(xiàn)場(chǎng)操作很不方 便，而且維護(hù)成本和生產(chǎn)成本很高。由于是獨(dú)立測(cè)試，對(duì)于電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化裝置的測(cè)試不可能很全面，許 多電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試儀或遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控測(cè)試儀都不能閉環(huán)測(cè)試，測(cè)試功能單--。 3)測(cè)試趨勢(shì)在電力系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)備中，很多二次設(shè)備越來(lái)越有集中統(tǒng)一的趨勢(shì)， 例如很多國(guó)外的各種保護(hù)、監(jiān)控裝置，其硬件結(jié)構(gòu)完全一致，針對(duì)不同的保 護(hù)要求，只要修改其軟件代碼就行，在一個(gè)變電站中，各種二次設(shè)備的硬件 基本一致。這樣在最麻煩的硬件設(shè)施上充分保證了可靠性和可維護(hù)性。因此對(duì)于電力系統(tǒng)的檢測(cè)裝置設(shè)備有三個(gè)主要要求a. 集中統(tǒng)一，最好能在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)很多二次設(shè)備的檢測(cè)，這樣測(cè)試 方便，硬件可靠，維修方便。b. 能閉環(huán)自動(dòng)測(cè)試，減少測(cè)試干擾，提高測(cè)試準(zhǔn)確性，即用戶把檢測(cè)裝 置和被測(cè)裝置接好線后，設(shè)置參數(shù)，運(yùn)行檢測(cè)裝置，自動(dòng)根據(jù)設(shè)置檢測(cè)被測(cè) 裝置，被測(cè)裝置把測(cè)試結(jié)果通過(guò)通訊線路發(fā)送到檢測(cè)裝置上，檢測(cè)裝置根據(jù) 測(cè)試結(jié)果自動(dòng)給出測(cè)試報(bào)告。c. 功能比較完善，測(cè)試系統(tǒng)能檢測(cè)包括所有電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的功能。 真正做到一機(jī)多用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種在模塊化測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行功能選擇，具有通用性和開(kāi)放性的電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。它能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測(cè)試；完成各種保護(hù)功能的在線檢測(cè)和監(jiān)控的邋控、遙測(cè)、遙信等測(cè)試，能和被測(cè)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將測(cè)試結(jié)果自動(dòng)顯示在測(cè)試報(bào)告上。本發(fā)明的技術(shù)方案是它向被測(cè)設(shè)備發(fā)出模擬線路狀態(tài)的信號(hào)，并接收 設(shè)備回饋信號(hào)，它由相互連接的上位機(jī)PC、下位機(jī)DSP、功放構(gòu)成；卜'位機(jī) DSP上設(shè)有定時(shí)時(shí)鐘電路，上位機(jī)PC與下位機(jī)DSP之間設(shè)有定時(shí)中斷電路； 上位機(jī)PC、功放上分別設(shè)有連接被測(cè)設(shè)備的接口，上位機(jī)PC與下位機(jī)DSP之 間連接有PCI橋，PCI橋中設(shè)有雙口 RAM;功放與下位機(jī)DSP之間設(shè)有一采樣 電路，采樣電路中串接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的上位機(jī)PC中設(shè)記錄有上層軟件 的存儲(chǔ)器，上層軟件包括界面、分析、算法程序，界面中包括多個(gè)測(cè)試功能 的口丁選擇單元；下位機(jī)DSP中設(shè)記錄有下層軟件的存儲(chǔ)器，下層軟件包括執(zhí) 行算法程序的運(yùn)算、硬件控制程序；向上位機(jī)PC輸入?yún)?shù)、命令，—t位機(jī)PC 向下位機(jī)DSP下載選定的程序，數(shù)據(jù)流通過(guò)PCI橋進(jìn)入下位機(jī)DSP的存儲(chǔ)器 并由DSP執(zhí)行；系統(tǒng)執(zhí)行如下步驟1) 、啟動(dòng)檢測(cè)功能界面，選擇測(cè)試功能單元；2) 、往上位機(jī)PC中輸入模擬仿真信號(hào)參數(shù)，上位機(jī)PC接受指令，向下位機(jī)DSP下載程序；3) 、下位機(jī)DSP執(zhí)行程序，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功放向被測(cè)設(shè)備傳輸模擬信 號(hào)；同時(shí)，通過(guò)功放與下位機(jī)DSP之間的采樣電路采集模擬信號(hào)，并通過(guò)PCI 橋向1:位機(jī)PC傳輸采樣信號(hào)；4) 、被測(cè)設(shè)備接受模擬仿真信號(hào)，執(zhí)行動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)被測(cè)設(shè)備與上位機(jī) PC之間的串口線路向上位機(jī)PC發(fā)出動(dòng)作信號(hào)；5) 、上位機(jī)PC記錄、比較、處理動(dòng)作信號(hào)、采樣信號(hào)、設(shè)定信號(hào)；6) 、上位機(jī)PC將數(shù)據(jù)匯總，形成記錄報(bào)告。所述的Jl層軟件中測(cè)試功能的可選擇單元包括電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試單元、遠(yuǎn) 動(dòng)控制測(cè)試單元。所述的下位機(jī)DSP中包括DSP、 DSP板、存貯器，以及模擬輸入、模擬輸 出、數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、仿真接口。 它還設(shè)有看門狗與電源監(jiān)測(cè)電路。本發(fā)明改變了原專用化檢測(cè)設(shè)備的模式，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。它將程序集中 錄入PC中，在PC上選擇好功能模式，通過(guò)PCI橋，將數(shù)據(jù)傳入DSP的ROM 中，再由DSP執(zhí)行。 一方面它方便了程序的升級(jí)操作，因?yàn)樵赑C中能很方便 的實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整；另一方面，PCI橋的設(shè)置能實(shí)現(xiàn)這種大流量數(shù)據(jù)的傳輸，同 時(shí)PCI橋還能同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回采，以及有利于提高測(cè)試數(shù)據(jù)的精度。在應(yīng)用效果方面，它能方便用戶在現(xiàn)場(chǎng)的常規(guī)測(cè)試和制造廠商的開(kāi)發(fā)調(diào) 試；而且提供了一個(gè)電力系統(tǒng)二次設(shè)備的測(cè)試的開(kāi)放通用平臺(tái)，可以方便用 戶開(kāi)發(fā)如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁測(cè)試和電力系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)等。將繼電保護(hù)測(cè)試儀和綜合 自動(dòng)化測(cè)試儀兩種設(shè)備集中在一個(gè)設(shè)備上，體積小，集中在一個(gè)機(jī)箱中，方 便現(xiàn)場(chǎng)操作；使之集成為一種便攜化的測(cè)試儀器。在功能效果方面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化裝置的閉環(huán)測(cè)試。完成 了各種保護(hù)功能的在線檢測(cè)和監(jiān)控的遙控、遙測(cè)、遙信等測(cè)試，能和被測(cè)裝 置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將測(cè)試結(jié)果自動(dòng)顯示在測(cè)試報(bào)告上。報(bào)告采用通用的Word 文檔，方便用戶操作。能在輸出中實(shí)時(shí)監(jiān)視輸出波形，實(shí)現(xiàn)示波器功能，方 便用戶分析和監(jiān)控輸出量。在后續(xù)幵發(fā)性能方面，它的平臺(tái)開(kāi)放、通用，能滿足發(fā)電機(jī)勵(lì)磁測(cè)試和 電力系統(tǒng)雙端線路仿真要求。測(cè)試平臺(tái)采取模塊化設(shè)計(jì)，而且保證通用和開(kāi)放性。底層操作全部封裝，在不改變硬件結(jié)構(gòu)的前提下，用戶可以調(diào)用平臺(tái) 提供的函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的各種操作。開(kāi)發(fā)非常方便，對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)和修改， 只要將修改后的程序放入計(jì)算機(jī)(PC機(jī))上；而其他測(cè)試設(shè)備，系統(tǒng)的升級(jí)需要重新修改或更換硬件電路上的ROM芯片。整個(gè)系統(tǒng)有16路模擬量輸出和 16路(同時(shí))或32路(分時(shí))模擬量采樣輸入電路，開(kāi)關(guān)量16路開(kāi)出，32 路開(kāi)入。能滿足發(fā)電機(jī)勵(lì)磁測(cè)試要求和電力系統(tǒng)雙端線路仿真要求。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明中上、下位機(jī)接口通訊示意圖 圖3是背景技術(shù)中常規(guī)保護(hù)儀器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是背景技術(shù)中常規(guī)監(jiān)測(cè)儀器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是下位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 圖6是系統(tǒng)流程圖具體實(shí)施方式
本系統(tǒng)綜合了電力系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)控制(即電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化)等多種 測(cè)試系統(tǒng)單元。如圖1，系統(tǒng)采用上下位機(jī)的設(shè)計(jì)方式上位機(jī)為PC機(jī)，下位機(jī)由DSP+FPGA (DSP控制板)組成。多個(gè)測(cè)試單元共用功率放大器和D/A、 A/D電路，不同 的就是上位機(jī)上的上層功能軟件。系統(tǒng)通過(guò)PC機(jī)向DSP控制板下載程序和控制指令，由DSP控制板控制數(shù) 據(jù)的輸出和采集，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后上傳到PC板，由用戶控制或事先設(shè)置的自 動(dòng)測(cè)試完成檢測(cè)工作；另外系統(tǒng)通過(guò)串口與被測(cè)裝置相連，通過(guò)對(duì)被測(cè)裝置的控制(利用通訊協(xié)議)完成對(duì)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化裝置的功能測(cè)試和自動(dòng)由圖1可以看出整個(gè)系統(tǒng)有上位機(jī)、下位機(jī)和功率放大器組成。上下位機(jī)通過(guò)PCI橋交換數(shù)據(jù)，上位機(jī)和被測(cè)裝置通過(guò)串口/網(wǎng)絡(luò)通訊，整個(gè)系統(tǒng)完成一個(gè)閉環(huán)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)功能1. 模擬量輸出系統(tǒng)輸出16路D/A，經(jīng)功放放大輸出；2. 模擬量采樣16路A/D輸入，并送入PC機(jī)計(jì)算出幅值、相位、頻率:等；3. 開(kāi)關(guān)量輸入16路開(kāi)入量，用于保護(hù)和其他功能；4. 開(kāi)關(guān)量輸出16路開(kāi)出量，輸出接點(diǎn)和脈沖信號(hào)；5. 數(shù)據(jù)通訊通過(guò)串口和網(wǎng)絡(luò)與被測(cè)裝置數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換符合各 種電力系統(tǒng)通訊協(xié)議。系統(tǒng)的軟件按編程的語(yǔ)言和與硬件的結(jié)合程度分，可分為兩部分，PC機(jī) 上的上層軟件和DSP底層的底層軟件(匯編程序)；按實(shí)現(xiàn)的測(cè)試功能分，目 前也可以分為兩部分，繼電保護(hù)功能測(cè)試和遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控功能測(cè)試(包含示波器 功能)，以后會(huì)隨著系統(tǒng)的發(fā)展會(huì)有新的功能部分添加進(jìn)來(lái)。如圖6，本發(fā)明的流程是，在上層軟件中包含界面和一些分析等程序，放 在PC機(jī)(上位機(jī))上。底層軟件由實(shí)時(shí)算法程序和硬件控制程序組成，由DSP(下 位機(jī))進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行。其中算法程序放在PC機(jī)上，要進(jìn)行功能操作時(shí)，才會(huì) 下載到DSP中運(yùn)行，這樣可以保證修改算法程序很方便；而硬件控制程序是固定不變的，和系統(tǒng)的硬件一致，主要完成初始化和常規(guī)的控制，它固定在DSP控制板上的ROM區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)一啟動(dòng)就運(yùn)行。上位機(jī)發(fā)送控制指令給下位機(jī)，下位機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行，并把結(jié)果和數(shù)據(jù)送給 上:位機(jī)。PC機(jī)上的上層軟件由商業(yè)軟件Visual 0++編寫(xiě)，采用模塊化技術(shù)；底層 DSP匯編由TI公司的Code Composer編譯。如圖2，系統(tǒng)的上下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換為保證實(shí)時(shí)性，采用了中斷同歩的方 法。由下位機(jī)(DSP)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間精確的定時(shí)中斷，通知PC機(jī)(上位機(jī))進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換。PC機(jī)程序接受到中斷后，立即進(jìn)入中斷子程序，讀取PCI橋中 雙0/24J/內(nèi)的下位機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并向7 I內(nèi)寫(xiě)入控制指令和數(shù)據(jù)。下位機(jī) 隨時(shí)檢査雙/7^4厲檢測(cè)到新的指令和數(shù)據(jù)后立即執(zhí)行。如圖5，本發(fā)明中下位機(jī)包含了 DSP芯片(TMS320VC33)和PC]橋芯片 (CY7C09449)。 TMS320VC33為CPU,具有150MFL0PS的強(qiáng)大運(yùn)算能力；采用 CY7C09449做為DSP與微機(jī)系統(tǒng)的橋接器，CY7C09449內(nèi)部有16k字節(jié)的雙端 口存貯器，交換數(shù)據(jù)方便，而且可做DMA傳送，這樣使數(shù)據(jù)交換操作簡(jiǎn)化。下面結(jié)合具體的電力二次設(shè)備進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控測(cè)試如圖4，現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)控測(cè)試中，DSP或單片機(jī)需要輸出模擬量，同時(shí)也 要采集模擬量進(jìn)行計(jì)算，工作量很大，因此不得不進(jìn)行很多處理，帶來(lái)了問(wèn) 題。a)很多監(jiān)控測(cè)試儀的采樣電路(A/D)部分，采用V/F芯片，即電壓-頻率模 數(shù)轉(zhuǎn)換，這樣龍極大的減少了計(jì)算量，但精度得不到保證，誤差大，而且很難計(jì)算諧波。b) 降低單位時(shí)間的輸出點(diǎn)數(shù)和采樣點(diǎn)數(shù)，降低計(jì)算量。這樣輸出波形不穩(wěn) 定，精度不高。降低采樣點(diǎn)數(shù)也會(huì)使采樣精度降低。c) 一般監(jiān)控測(cè)試儀輸出的精度保證，主要是取了捷徑。在監(jiān)控測(cè)試中大多用在5A左右，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，做好1A 5A的采樣和輸出值，而在小信 號(hào)時(shí)就不行了。而且在計(jì)算功率時(shí)也采用"修正"的數(shù)據(jù)，例如有的監(jiān) 控測(cè)試儀在電流電壓角度小于5度時(shí)就認(rèn)為是0度；這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 時(shí)，為了方便，用戶往往只檢査0度、45度、90度等固定角度的數(shù)值。 本發(fā)明可以全面的測(cè)試變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的測(cè)控功能(包括遙信、 電度、遙控、遙測(cè)、通信通道等)。本測(cè)試軟件的功能涵括了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 的基本功能，相等于一個(gè)簡(jiǎn)易的變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，根據(jù)用戶需要可以 收發(fā)多套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或RTU的信息，因此，作為一個(gè)測(cè)試軟件， 具有十分強(qiáng)大和豐富的功能。在監(jiān)控測(cè)試軟件中，有三個(gè)部分的實(shí)時(shí)運(yùn)算量， 一是模擬量輸出，這主 要通過(guò)DSP計(jì)算實(shí)現(xiàn)； 一是模擬量采樣和計(jì)算，模擬量采樣有DSP操縱，然 后通過(guò)高速的PCI總線把數(shù)據(jù)送至PC機(jī)上，充分利用PC的運(yùn)算功能，對(duì)采 樣數(shù)據(jù)分析計(jì)算； 一是和被測(cè)裝置的數(shù)據(jù)通訊，利用PC機(jī)上豐富的通訊功能， 很方便實(shí)現(xiàn)。這樣可以讓DSP能以很高的輸出和采樣頻率實(shí)現(xiàn)A/D、 D/A轉(zhuǎn)換，而不增 加其運(yùn)算量；用戶也可以很方便的監(jiān)視輸出波形；同時(shí)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的分析功 能會(huì)更強(qiáng)大。進(jìn)行遙測(cè)測(cè)試項(xiàng)目時(shí)1) 啟動(dòng)本發(fā)明的綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，選擇"遙測(cè)測(cè)試"單元2) 系統(tǒng)査找底層DSP的執(zhí)行程序文件"meterauto. out"，如不存在則 系統(tǒng)不能進(jìn)行硬件操作，提示錯(cuò)誤；如有，則讀入該文件數(shù)據(jù)，通過(guò) PCI總線下載到底層的DSP芯片中，DSP芯片根據(jù)該文件數(shù)據(jù)進(jìn)入測(cè)試 狀態(tài)初始化參數(shù)并等待運(yùn)行參數(shù)；3) 設(shè)置參數(shù)，例如要測(cè)試"有功功率"，設(shè)置電壓為57.735V,電流為 1A，角度為45度，則輸出的有功功率為40.825瓦；4) 設(shè)置"遙測(cè)數(shù)據(jù)表"，設(shè)置被測(cè)裝置的通訊參數(shù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)。 AT-900綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)"遙測(cè)數(shù)據(jù)表"和被測(cè)裝置通訊，交 換數(shù)據(jù)，如果要人工測(cè)試，也可不設(shè)置，要通過(guò)人工觀測(cè)被測(cè)裝置的 屏幕顯示數(shù)據(jù)；5) 按"運(yùn)行"按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)將輸出數(shù)據(jù)下載該處于 運(yùn)行狀態(tài)的DSP,DSP執(zhí)行輸出電壓為57.735V，電流為1A，角度差為 45度;6) 功放把模擬量(57.735V， 1A)送給被測(cè)裝置，同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)A/D 回采數(shù)據(jù)(每20ms采樣500點(diǎn))，DSP通過(guò)PCI橋把采樣數(shù)據(jù)傳送給 PC機(jī)；7) PC機(jī)接受到采樣數(shù)據(jù)后，通過(guò)計(jì)算得出采樣數(shù)據(jù)的電壓、電流和角 度以及功率等參數(shù)，顯示在界面上；8) PC機(jī)同時(shí)和被測(cè)裝置通訊，得到被測(cè)裝置的測(cè)試數(shù)據(jù)(電壓、電流 和功率等)，也顯示在界面上，與回采數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出數(shù)據(jù)誤差， 如要人工測(cè)試，這步需要用戶人工比較二者誤差，給出報(bào)告；9) 保存數(shù)據(jù)，給出測(cè)試報(bào)告；10) 停止輸出，按"停止"按鈕，DSP接受到指令，又進(jìn)入等待運(yùn)行參 數(shù)；11) 退出程序，DSP進(jìn)入休眠狀態(tài)。 實(shí)施例2繼電保護(hù)功能測(cè)試軟件功能.-如圖3，現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)保護(hù)測(cè)試儀一般也采用PC機(jī)+DSP的設(shè)計(jì)方案，有幾個(gè)方面的缺點(diǎn)，a) 首先所有計(jì)算程序放在DSP板上的ROM內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)固定不靈活；b) 其次，PC機(jī)(筆記本電腦)和DSP板的數(shù)據(jù)交換通過(guò)串口或并口進(jìn)行， 數(shù)據(jù)交換量速率慢，實(shí)時(shí)性差；c) 最后所有計(jì)算在DSP上，計(jì)算壓力大，輸出精度和單位時(shí)間內(nèi)輸出點(diǎn) 數(shù)少(20ms內(nèi)一般300點(diǎn))。d) 不能進(jìn)行系統(tǒng)的閉環(huán)測(cè)試。本發(fā)明能完成常規(guī)的繼電保護(hù)功能測(cè)試，包括一般測(cè)試(輸出三相電壓、 三相電流，電流0。30A)、諧波測(cè)試、各種時(shí)間動(dòng)作特性測(cè)試(i/t， v/t等)、 整組測(cè)試、距離保護(hù)、零序保護(hù)、Z(t)階梯動(dòng)作特性，狀態(tài)序列，各種阻抗 特性，頻率測(cè)試(低周減載等)，同期試驗(yàn)，差動(dòng)測(cè)試，故障回放和系統(tǒng)震蕩。在保護(hù)測(cè)試軟件中，其工頻周期內(nèi)輸出點(diǎn)數(shù)與監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)一樣，為達(dá) 到高速的輸出頻率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將程序算法先在PC機(jī)中分解，充分減少DSP 的運(yùn)算量。保護(hù)測(cè)試功能復(fù)雜，要求暫態(tài)特性高，但對(duì)輸出精度要求低，因此保護(hù)測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)往往把重點(diǎn)放在功能計(jì)算上，對(duì)輸出的精度和單位時(shí)間內(nèi)輸出點(diǎn)數(shù)(工頻周期20ms內(nèi)在400點(diǎn)以下)作了限制。而且對(duì)功率的輸出范 圍要求大(電流要求0^30A、 40A，功率達(dá)到300瓦以上)。 進(jìn)行頻率變化測(cè)試項(xiàng)目時(shí)1 )啟動(dòng)本發(fā)明的綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，選擇"頻率測(cè)試"單元；2 )系統(tǒng)査找底層DSP的執(zhí)行程序文件"freqtest. out"，如不存在則系統(tǒng)不能進(jìn)行硬件操作，提示錯(cuò)誤；如有，則讀入該文件數(shù)據(jù)，通過(guò)PCI總線 下載到底層的DSP芯片中，DSP芯片根據(jù)該文件數(shù)據(jù)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)初始化參數(shù)并等待運(yùn)行參數(shù)；3) 設(shè)置參數(shù)，頻率從50Hz-〉40Hz，頻率滑差為-1Hz/s，每秒下降1 Hz;4) 按"運(yùn)行"按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)將輸出數(shù)據(jù)下載該處于運(yùn) 行狀態(tài)的DSP， DSP執(zhí)行輸出，輸出頻率由50Hz變?yōu)?0Hz;5) 功放把模擬量送給被測(cè)裝置，被測(cè)裝置根據(jù)頻率變化給出跳閘信號(hào)；6) DSP接受到跳閘信號(hào)，根據(jù)用戶設(shè)置，停止輸出，并把測(cè)試結(jié)果送給 PC機(jī)，DSP又進(jìn)入等待運(yùn)行參數(shù)；7) PC機(jī)根據(jù)測(cè)試結(jié)果，給出測(cè)試報(bào)告；8) 退出程序，DSP進(jìn)入休眠狀態(tài)。綜上所述，當(dāng)前的保護(hù)測(cè)試儀和監(jiān)控測(cè)試儀的設(shè)計(jì)思路都是專用化的，即 針對(duì)單個(gè)功能單個(gè)方面設(shè)計(jì)的，不能將保護(hù)測(cè)試和監(jiān)控測(cè)試的功能集中在-起，其原因是保護(hù)測(cè)試和監(jiān)控測(cè)試的功能和要求不同，對(duì)測(cè)試儀的硬件要求 也不同。保護(hù)測(cè)試功能復(fù)雜，要求暫態(tài)特性高，但對(duì)輸出精度要求低，因此保護(hù)測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)往往把重點(diǎn)放在功能計(jì)算上，對(duì)輸出的精度和單位時(shí)間內(nèi)輸出點(diǎn)數(shù)(工頻周期20ms內(nèi)在400點(diǎn)以下)作了限制。而且對(duì)功率的輸出范 圍要求大(電流要求0^30A、 40A，功率達(dá)到300瓦以上)。監(jiān)控測(cè)試要求輸出精度高，要求穩(wěn)定，單位時(shí)間內(nèi)輸出點(diǎn)數(shù)要求高，但 對(duì)暫態(tài)特性要求不高。對(duì)功率要求不高，電流要求6A左右，功率要求100 K以下。因此常規(guī)的保護(hù)測(cè)試和監(jiān)控測(cè)試的硬件電路和功率放大器的設(shè)計(jì)很不相同。本發(fā)明的技術(shù)方案從設(shè)計(jì)開(kāi)始就注意通用性和模塊化，設(shè)計(jì)思路和以上方案截然不同1) 系統(tǒng)采用PC+DSP的設(shè)計(jì)方案，但二者的數(shù)據(jù)交換采用了高速的PCI 橋總線，而不是普通的串并口方式。PCI橋的最高傳送速率為36M字節(jié)/秒，使得二者的高速大流量的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)交換成為可能，為很多實(shí)時(shí)操作提供可能，例如可以實(shí)時(shí)察看輸出波形(作 為一個(gè)示波器)；而且一般測(cè)試儀，PC機(jī)只是一個(gè)人機(jī)界面和測(cè)試報(bào)告功能， 不能參與計(jì)算分析，這是由于PC與DSP間的數(shù)據(jù)交換慢，在本系統(tǒng)中，由于 高速的PCI橋交換數(shù)據(jù)，可以充分利用PC機(jī)的各種軟硬件資源。2) 系統(tǒng)平臺(tái)通用充分保證通用性，而不是功能的專一化。 與一般測(cè)試儀不同，系統(tǒng)的下位機(jī)中沒(méi)有源代碼，所有功能程序的源代碼在上位機(jī)(PC)上，程序運(yùn)行后才會(huì)下載到下位機(jī)(DSP)中。這樣對(duì)系統(tǒng)功 能的任何改動(dòng)無(wú)需修改任何硬件，只要更改上位機(jī)上得源代碼就行。非常方 便系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)，以及功能的擴(kuò)展。整個(gè)上層軟件的開(kāi)發(fā)在Microsoft公司的Visual 0++通用軟件上，釆用模塊化設(shè)計(jì)，底層代碼全部封裝，開(kāi)發(fā)只要調(diào)用封裝好的函數(shù)就可，非常方便。3) 系統(tǒng)的硬件有很大的冗余度，方便以后其他軟件的開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)有16路模擬量輸出和16路同時(shí)(或分時(shí)32路)模擬量輸入，為以 后系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)打下了很好的硬件基礎(chǔ)，即無(wú)需再更改硬件，通過(guò)軟件升級(jí)就 能實(shí)現(xiàn)其功能。4) 上下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換采用定時(shí)中斷的方式。 系統(tǒng)的下位機(jī)定時(shí)(5ms)向上位機(jī)發(fā)送定時(shí)中斷，上位機(jī)接受中斷后，和下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(DMA方式)，這樣使數(shù)據(jù)交換的時(shí)間變得更快，更有 效率，同時(shí)又保證了實(shí)時(shí)性。5) 系統(tǒng)的性能指標(biāo)高。a) 對(duì)常規(guī)的保護(hù)測(cè)試儀，由于硬件或其他條件的限制，其波形輸出點(diǎn)數(shù) -般只能達(dá)到每周波300^400點(diǎn)，其精度和穩(wěn)定性，以及暫態(tài)特性有一定的限制。在本項(xiàng)目中，由于高速的DSP芯片和優(yōu)化的軟件編程，使輸出點(diǎn)數(shù)達(dá) 到每周波1000點(diǎn)以上，充分保證了輸出波形的光滑性，精度和穩(wěn)定性得到很 大的提高，采樣頻率也達(dá)到500點(diǎn)/20ms，達(dá)到了一般故障錄波器的采樣頻率。b) 系統(tǒng)的采樣數(shù)據(jù)精度高，能分析波形諧波(0。30次)，采樣精度達(dá)到 0.01%，功率采樣達(dá)到0.05%。而且在小信號(hào)下也能保證這樣的精度。 一般的 監(jiān)控測(cè)試儀不能進(jìn)行諧波分析，小信號(hào)時(shí)誤差很大。c) 系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定，精度高，誤差達(dá)到0.1%以下。 一般測(cè)試儀達(dá)到0.2% ^0. 5%。6)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的自動(dòng)測(cè)試。一般對(duì)綜合自動(dòng)化的測(cè)試都是開(kāi)環(huán)測(cè)試，具體就是輸出大功率電量，通 過(guò)自身回采裝置回釆，得出電量的各種參數(shù)，和被測(cè)裝置的顯示數(shù)據(jù)人工比對(duì)。在本系統(tǒng)中，除了實(shí)現(xiàn)人工比對(duì)外，系統(tǒng)和被測(cè)裝置通過(guò)串口和網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換，按照通訊協(xié)議與被測(cè)裝置通訊，得出其遙測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)與回采 數(shù)據(jù)比較，得出誤差。這樣防止人為錯(cuò)誤和操作方便，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)測(cè)試。 7)系統(tǒng)功能全面，測(cè)試報(bào)告采用常規(guī)的WORD文檔。本系統(tǒng)中，監(jiān)控測(cè)試程序除了常規(guī)的遙測(cè)測(cè)試外，還能進(jìn)行遙信，事件 順序和遙控測(cè)試，通過(guò)輸出開(kāi)出量，完成電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化裝置中需要的 各種測(cè)試要求。保護(hù)測(cè)試完備，能對(duì)各種線路、發(fā)變電保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試報(bào)告釆用 W0RD文檔，用戶可以直接在報(bào)告上修改， 一般測(cè)試儀雖然也號(hào)稱WORD文檔， 他只不過(guò)是保存為txt文件和b卿文件，用戶要人工打開(kāi)W0RD程序，將他們 轉(zhuǎn)換為WORD文件，比較麻煩，容易出錯(cuò)。系統(tǒng)還有波形監(jiān)視功能，用戶在現(xiàn)場(chǎng)還可以用來(lái)作示波器或錄波器使用。
權(quán)利要求
1. 電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，它向被測(cè)設(shè)備發(fā)出模擬線路狀態(tài)的信號(hào)，并接收設(shè)備回饋信號(hào)，它由相互連接的上位機(jī)PC、下位機(jī)DSP、功放構(gòu)成；下位機(jī)DSP上設(shè)有定時(shí)時(shí)鐘電路，上位機(jī)PC與下位機(jī)DSP之間設(shè)有定時(shí)中斷電路；上位機(jī)PC、功放上分別設(shè)有連接被測(cè)設(shè)備的接口，其特征在于，上位機(jī)PC與下位機(jī)DSP之間連接有PCI橋，PCI橋中設(shè)有雙口RAM；功放與下位機(jī)DSP之間設(shè)有一采樣電路，采樣電路中串接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的上位機(jī)PC中設(shè)記錄有上層軟件的存儲(chǔ)器，上層軟件包括界面、分析、算法程序，界面中包括多個(gè)測(cè)試功能的可選擇單元；下位機(jī)DSP中設(shè)記錄有下層軟件的存儲(chǔ)器，下層軟件包括執(zhí)行算法程序的運(yùn)算、硬件控制程序；向上位機(jī)PC輸入?yún)?shù)、命令，上位機(jī)PC向下位機(jī)DSP下載選定的程序，數(shù)據(jù)流通過(guò)PCI橋進(jìn)入下位機(jī)DSP的存儲(chǔ)器并由DSP執(zhí)行；系統(tǒng)執(zhí)行如下步驟1)、啟動(dòng)檢測(cè)功能界面，選擇測(cè)試功能單元；2)、往上位機(jī)PC中輸入模擬仿真信號(hào)參數(shù)，上位機(jī)PC接受指令，向下位機(jī)DSP下載程序；3)、下位機(jī)DSP執(zhí)行程序，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功放向被測(cè)設(shè)備傳輸模擬信號(hào)；同時(shí)，通過(guò)功放與下位機(jī)DSP之間的采樣電路采集模擬信號(hào)，并通過(guò)PCI橋向上位機(jī)PC傳輸采樣信號(hào)；4)、被測(cè)設(shè)備接受模擬仿真信號(hào)，執(zhí)行動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)被測(cè)設(shè)備與上位機(jī)PC之間的串口線路向上位機(jī)PC發(fā)出動(dòng)作信號(hào)；5)、上位機(jī)PC記錄、比較、處理動(dòng)作信號(hào)、采樣信號(hào)、設(shè)定信號(hào)；6)、上位機(jī)PC將數(shù)據(jù)匯總，形成記錄報(bào)告。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述的上層軟件中測(cè)試功能的可選擇單元包括電力系統(tǒng)保護(hù) 測(cè)試單元、遠(yuǎn)動(dòng)控制測(cè)試單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述的下位機(jī)DSP中包括DSP、 DSP板、存貯器，以及模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、仿真接口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，它還設(shè)有看門狗與電源監(jiān)測(cè)電路。
全文摘要
電力設(shè)備綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。涉及電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域。它由相互連接的上位機(jī)PC、下位機(jī)DSP、功放構(gòu)成；上位機(jī)PC與下位機(jī)DSP之間連接有PCI橋，PCI橋中設(shè)有雙口RAM；功放與下位機(jī)DSP之間設(shè)有一采樣電路，采樣電路中串接有模數(shù)轉(zhuǎn)換器；向上位機(jī)PC輸入?yún)?shù)、命令，上位機(jī)PC向下位機(jī)DSP下載選定的程序，數(shù)據(jù)流通過(guò)PCI橋進(jìn)入下位機(jī)DSP的存儲(chǔ)器并由DSP執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)。本發(fā)明改變了原專用化檢測(cè)設(shè)備的模式，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。方便了程序的升級(jí)操作，能實(shí)現(xiàn)大流量數(shù)據(jù)的傳輸，精度高。能完成各種保護(hù)功能的在線檢測(cè)和監(jiān)控的遙控、遙測(cè)、遙信等測(cè)試，能和被測(cè)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將測(cè)試結(jié)果自動(dòng)顯示在測(cè)試報(bào)告上。報(bào)告采用通用的Word文檔，方便用戶操作。
文檔編號(hào)G06F13/00GK101241155SQ200710020060
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者超 唐, 軍 孫, 張振軍, 驥 耿, 蔣志雷, 奇 許 申請(qǐng)人:揚(yáng)州奧瑞科技有限公司