本實用新型涉及智能電網(wǎng)系統(tǒng)，尤其是涉及一種具備集中式后備功能和數(shù)據(jù)辨識功能的集群測控裝置。

背景技術(shù)：

智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

現(xiàn)有220kV及以上電壓等級的智能變電站測控裝置的服務(wù)對象是單個間隔，通常采用單測控按間隔和斷路器獨立配置的方案，以維持測控的獨立性，在此情況下測控裝置無后備功能；并且，現(xiàn)有智能變電站的四遙數(shù)據(jù)無法在源頭進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量辨識，因此數(shù)據(jù)辨識的工作只能在主站端完成，從而增加了主站的工作負(fù)荷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種具備集中式后備功能和數(shù)據(jù)辨識功能的集群測控裝置，它能提高變電站二次設(shè)備的集成度，減少設(shè)計、工程維護工作量，提供位于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)辨識功能服務(wù)。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種具備集中式后備功能和數(shù)據(jù)辨識功能的集群測控裝置，包括殼體，在殼體的前面板上設(shè)有控制鍵、功能指示燈和后面配有液晶面板管理板卡的液晶顯示屏，液晶面板管理板卡上的液晶面板信號端與液晶顯示屏的液晶面板信號端連接，特征是：在殼體內(nèi)的插槽中分別插有2塊功能相同的測控功能板卡、1塊過程層功能板卡；第一測控功能板卡和第二測控功能板卡完全相同，每塊測控功能板卡上的CPU（中央處理器）的第一數(shù)據(jù)存儲端與本測控功能板卡的SDRAM（同步動態(tài)隨機存儲器）的數(shù)據(jù)存儲端連接，每塊測控功能板卡上的CPU的第二數(shù)據(jù)存儲端與本測控功能板卡的FLASH（閃存）的數(shù)據(jù)存儲端連接，每塊測控功能板卡上的CPU的時鐘端與本測控功能板卡的時鐘電路的時鐘端連接；每塊測控功能板卡上的CPU的網(wǎng)絡(luò)控制端分別與本測控功能板卡的3個MAC（介質(zhì)訪問控制）芯片連接，3個MAC芯片分別與本測控功能板卡的網(wǎng)口2、網(wǎng)口3和網(wǎng)口4的PHY（物理接口收發(fā)器）連接，網(wǎng)口1和調(diào)試網(wǎng)口通過PHY直接與本測控功能板卡上的CPU的網(wǎng)絡(luò)控制端連接；每塊測控功能板卡上的CPU通過FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）來控制高速背板總線；每塊測控功能板卡上的串口、校時口分別與本測控功能板卡上的CPU的通訊端連接；過程層功能板卡的SDRAM、2個FLASH分別和過程層功能板卡上的CPU的存儲端連接，過程層功能板卡上的調(diào)試網(wǎng)口通過PHY與過程層功能板卡上的CPU連接，過程層功能板卡的校時口和光口通過FPGA與過程層功能板卡上的CPU連接，過程層功能板卡上的AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換）采樣芯片與過程層功能板卡上的CPU的采樣端連接，過程層功能板卡上的CPU對FPGA進(jìn)行控制實現(xiàn)對秒脈沖輸出、IO（開入開出）總線、數(shù)據(jù)總線和校時總線的控制，過程層功能板卡上的CPU的時鐘端與時鐘電路的時鐘端連接。

工作原理：過程層板卡的光口獲取過程層報文，解析報文中的數(shù)據(jù)，并通過高速背板總線將數(shù)據(jù)送給第一測控功能板卡、第二測控功能板卡，第一測控功能板卡、第二測控功能板卡將匯聚的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，并將計算出來的有效值通過以太網(wǎng)口送到站控層網(wǎng)絡(luò)，同時對有效值進(jìn)行分析，置對應(yīng)的標(biāo)志位，完成數(shù)據(jù)辨識的功能。

集群測控裝置是運行在智能變電站中的一種二次設(shè)備，是虛測控的實際載體，每臺裝置上可運行30臺虛測控裝置，硬件上由高速背板總線和測控功能板卡、過程層功能板卡和液晶面板管理板卡組成。虛測控是該系統(tǒng)的最基本邏輯單元，其功能等價常規(guī)測控裝置。集群測控裝置可接入變電站同一電壓等級的所有間隔，并且通過一些基本的電氣理論進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)辨識，以保證為調(diào)度控制決策所提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

所述高速背板總線基于交換式千兆以太網(wǎng)和背板FPGA構(gòu)建的，采用工業(yè)級芯片，抗干擾強，千兆以太網(wǎng)完成板件間的數(shù)據(jù)流傳輸。背板FPGA主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)對時功能及控制繼電器的輸入輸出功能。

所述過程層功能板卡可以處理電子式互感器的數(shù)字采樣，可以進(jìn)行基于面向通用對象的變電站事件GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)的處理，所述測控功能板卡可進(jìn)行測控相關(guān)的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能，具備同期功能，間隔五防、GOOSE聯(lián)閉鎖通信等計算及通信功能，具備數(shù)字化輸入和輸出功能。

所述數(shù)據(jù)辨識功能通過參照母線上總功率平衡、并列母線的電壓相近、主變3側(cè)功率平衡等原則，來判斷目前測量量數(shù)據(jù)是否有效，從而對該測量量的數(shù)據(jù)品質(zhì)標(biāo)志進(jìn)行有效/無效置位。

現(xiàn)有智能變電站測控裝置的服務(wù)對象是單個間隔，在保測一體化裝置存在爭議的情況下，維持測控的獨立性，順應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展方向，將測控裝置向多間隔化和多功能化發(fā)展的理念已經(jīng)成為一種趨勢，在橫向集成思想指導(dǎo)下，將多個間隔的測控裝置，集成到一個高端嵌入式多間隔測控裝置，即為本文發(fā)明的集群測控裝置。在此基礎(chǔ)上同時增加了位于數(shù)據(jù)源頭的數(shù)據(jù)辨識功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型是一種具備運行30臺虛測控裝置能力的集群測控裝置，實現(xiàn)變電站全站測控裝置的后備功能，該集群測控裝置配有高速背板總線、兩個測控功能板卡、過程層功能板卡和液晶面板管理板卡，能提供遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能，具備同期功能，間隔五防、GOOSE聯(lián)閉鎖通信模塊功能，還具備數(shù)據(jù)辨識功能服務(wù)。

本實用新型提高了變電站二次設(shè)備的集成度，簡化了工程設(shè)計的工作量，減少了二次設(shè)備的占地面積，同時可為電力自動化系統(tǒng)提供經(jīng)過數(shù)據(jù)辨識判斷后的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)源。

附圖說明

圖1是本實用新型的前面板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的后面板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的第一測控功能板卡結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實用新型的第二測控功能板卡結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實用新型的過程層功能板卡結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例并對照附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種具備集中式后備功能和數(shù)據(jù)辨識功能的集群測控裝置，包括殼體1，在殼體1的前面板2上設(shè)有液晶顯示屏3、功能指示燈4和控制按鍵5，液晶面板管理板卡3安裝在前面板2的后部、液晶顯示屏3的后面，液晶面板管理板卡上的液晶面板信號端與液晶顯示屏3的液晶面板信號端連接，在殼體1內(nèi)安裝有電路底板，在電路板上設(shè)有5個插槽，每個插槽可插入一塊板件。1號槽的電源插件6中包括一個電源電路、電源輸入端子7和電源開關(guān)8，可選擇直流220kV或交流220kV供電；2號槽的第一測控功能板卡13和3號槽的第二測控功能板卡14完全相同，內(nèi)部電路包括一個CPU（PowerPC p1020）、一個256M的SDRAM、一個8M的FLASH、一個3口交換芯片和一個時鐘電路，對外接口上包括4個以太網(wǎng)口9（用于以太網(wǎng)對外通訊）、1個GPS校時端子10（用于GPS校時）和1個RS232串口（用于外接打印機）；4號槽無板件；5號槽的過程層板卡15，內(nèi)部電路包括一個CPU（PowerPC p1020）、一個FPGA、一個128M的SDRAM、兩個8M的FLASH、一個AD芯片和一個時鐘電路，對外接口上包括4對光口12，每對光口包括一個RX（收）和TX（發(fā)），用于接收和發(fā)送過程層報文。

在殼體1內(nèi)的插槽中分別插有2塊功能相同的測控功能板卡、1塊過程層功能板卡；第一測控功能板卡13和第二測控功能板卡14完全相同，每塊測控功能板卡上的CPU（中央處理器）的第一數(shù)據(jù)存儲端與本測控功能板卡的SDRAM（同步動態(tài)隨機存儲器）的數(shù)據(jù)存儲端連接，每塊測控功能板卡上的CPU的第二數(shù)據(jù)存儲端與本測控功能板卡的FLASH（閃存）的數(shù)據(jù)存儲端連接，每塊測控功能板卡上的CPU的時鐘端與本測控功能板卡的時鐘電路的時鐘端連接；每塊測控功能板卡上的CPU的網(wǎng)絡(luò)控制端分別與本測控功能板卡的3個MAC（介質(zhì)訪問控制）芯片連接，3個MAC芯片分別與本測控功能板卡的網(wǎng)口2、網(wǎng)口3和網(wǎng)口4的PHY（物理接口收發(fā)器）連接，網(wǎng)口1和調(diào)試網(wǎng)口通過PHY直接與本測控功能板卡上的CPU的網(wǎng)絡(luò)控制端連接；每塊測控功能板卡上的CPU通過FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）來控制高速背板總線；每塊測控功能板卡上的串口、校時口分別與本測控功能板卡上的CPU的通訊端連接；過程層功能板卡15的SDRAM、2個FLASH分別和過程層功能板卡15上的CPU的存儲端連接，過程層功能板卡15上的調(diào)試網(wǎng)口通過PHY與過程層功能板卡15上的CPU連接，過程層功能板卡15的校時口和光口通過FPGA與過程層功能板卡15上的CPU連接，過程層功能板卡15上的AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換）采樣芯片與過程層功能板卡15上的CPU的采樣端連接，過程層功能板卡15上的CPU對FPGA進(jìn)行控制實現(xiàn)對秒脈沖輸出、IO（開入開出）總線、數(shù)據(jù)總線和校時總線的控制，過程層功能板卡15上的CPU的時鐘端與時鐘電路的時鐘端連接。