一種智能電子設備的在線監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站技術領域，具體涉及一種智能電子設備的在線監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法。
【背景技術】
[0002]變電設備是電網(wǎng)的基本單元。變電設備智能化是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標示之一。智能變電站通過在線監(jiān)測系統(tǒng)對變電設備狀態(tài)參數(shù)自動采集，在線分析，實現(xiàn)狀態(tài)可視化，并根據(jù)設備的狀態(tài)對設備進行評估，分析，采取相應的應對措施，實現(xiàn)變電站智能化。隨著特高壓輸電技術和智能電網(wǎng)技術的發(fā)展，對變電站設備的監(jiān)測技術的需求的越來越大，性能與可靠性要求也越來越高。
[0003]隨著智能變電站一體化的迅速發(fā)展，作為設備智能化的智能電子設備(IED)得到了越來越多的關注。為了爭奪這塊巨大的市場，很多廠家加入了智能電子設備供應商的行列。由于產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊，導致現(xiàn)場運行設備總是出現(xiàn)異常情況，甚至退出運行。因此，加強智能電子設備的監(jiān)測就變得非常重要。
[0004]目前，智能電子設備通過廠家自己調(diào)試，缺乏智能組件電子設備的監(jiān)測平臺，使得不同廠商的協(xié)調(diào)配合都是問題。而且智能電子設備監(jiān)測依托于一次設備的測試，通用的測試方法帶一次設備一起做試驗，加高電壓或大電流。但是這種方式試驗成本很高，試驗周期長，試驗過程缺乏信息交互的監(jiān)控設備，試驗的隨機性大，試驗不能反映所有情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種智能電子設備的在線監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法，在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)了對智能斷路器一次設備運行環(huán)境的模擬仿真，而且其交互功能強大，操作便捷，接口通用；監(jiān)測方法減少了試驗成本，縮短了試驗周期，并且系統(tǒng)可擴展性良好，可以適應現(xiàn)在智能電子迅速的發(fā)展技術的性能的監(jiān)測。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術方案:
[0007]本發(fā)明提供一種智能電子設備的在線監(jiān)測裝置，所述在線監(jiān)測裝置包括以太網(wǎng)控制器、FPGA控制器、輸出模塊、開關量輸入模塊、RS485通信模塊和電源模塊；所述開關量輸入模塊與FPGA控制器單向連接，所述以太網(wǎng)控制器和RS485通信模塊均與FPGA控制器雙向連接，所述FPGA控制器與輸出模塊單向連接。
[0008]所述FPGA控制器以計數(shù)單元為基準，控制在線監(jiān)測裝置中其他模塊完成仿真測試；所述FPGA控制器通過以太網(wǎng)控制器與上位機控制分析平臺進行通信。
[0009]所述輸出模塊包括電流輸出模塊、電壓輸出模塊、PWM輸出模塊和繼電器輸出模塊。
[0010]所述電流輸出模塊包括第一電流輸出模塊和第二電流輸出模塊；所述第一電流輸出模塊為0-2A電流輸出模塊，所述第二電流輸出模塊為0-2mA電流輸出模塊。
[0011]所述電壓輸出模塊包括DA轉換器和運算放大器；通過DA轉換器實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，通過運算放大器實現(xiàn)電壓的放大和調(diào)理。
[0012]所述PWM輸出模塊實現(xiàn)3路PWM差分輸出，PWM輸出模塊的最高輸出電壓為24V，最高輸出頻率為IMHz ；
[0013]所述繼電器輸出模塊實現(xiàn)功率繼電器的驅(qū)動控制。
[0014]所述RS485通信模塊實現(xiàn)TTL電平到485電氣特性的轉換；
[0015]所述開關量輸入模塊實現(xiàn)高壓信號到低壓信號的轉換與采集；
[0016]所述模塊為所述在線監(jiān)測裝置和被測的智能電子設備供電。
[0017]本發(fā)明還提供一種智能電子設備的在線監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0018]上位機控制分析平臺根據(jù)用戶需求，生成仿真測試文件；
[0019]所述上位機控制分析平臺通過以太網(wǎng)將所述仿真測試文件下發(fā)給在線監(jiān)測裝置，所述在線監(jiān)測裝置加載所述仿真測試文件；
[0020]所述在線監(jiān)測裝置執(zhí)行所述仿真測試文件，并將應答數(shù)據(jù)回傳給所述上位機控制分析平臺；
[0021]所述上位機控制分析平臺解析應答數(shù)據(jù)并分析處理，得到監(jiān)測結果。
[0022]所述上位機控制分析平臺與所述在線監(jiān)測裝置通過以太網(wǎng)總線進行通信，仿真測試文件由智能電子設備現(xiàn)場產(chǎn)生的COMTRADE錄波文件轉化得到，所述COMTRADE錄波文件包括配置文件和數(shù)據(jù)文件；所述配置文件符合國家標準GB/T2007/IEC60255-24:2001《電氣繼電器第24部分:電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式》，所述數(shù)據(jù)文件符合國家電網(wǎng)標準《斷路器機械特性在線監(jiān)測裝置專用技術規(guī)范書(1199-500071968-00002)》附錄C。
[0023]所述上位機控制分析平臺采用QT4.7版本平臺開發(fā)，支持win XP和win 7操作系統(tǒng)，使用MySQL數(shù)據(jù)庫，綜合B/S和C/S架構，其中B/S架構用于Web發(fā)布模塊；
[0024]所述上位機控制分析平臺完成數(shù)據(jù)庫配置、畫面編輯、在線監(jiān)視、歷史查詢、設備管理、告警提示和進程管理。
[0025]所述智能電子設備包括測量智能電子設備、局部放電監(jiān)測智能電子設備、機械狀態(tài)監(jiān)測智能電子設備和開關設備控制器。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0027]A.在線監(jiān)測裝置利用數(shù)字和模數(shù)混合仿真的方法，模擬了開關設備的機械狀態(tài)信號，實現(xiàn)了對智能斷路器一次設備運行環(huán)境的模擬仿真。而且在線監(jiān)測裝置交互功能強大，操作便捷，接口通用。
[0028]B.在線監(jiān)測方法，可模擬站控層設備，對接入站控層IED的開關設備控制器及監(jiān)測主IED進行監(jiān)測的功能?？赡M一次設備的模擬量輸出，如整個開關設備間隔的分、合、預警、報警、閉鎖等，包括彼此間的聯(lián)、閉鎖關系、邏輯時序關系等，擺脫了智能電子設備的監(jiān)測依靠一次設備的局面，減少了試驗成本，縮短了試驗周期。并且系統(tǒng)可擴展性良好，可以適應現(xiàn)在智能電子迅速的發(fā)展技術的性能的監(jiān)測。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明提供的智能電子設備的在線監(jiān)測裝置結構示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實施例中上位機控制分析平臺工作流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0032]如圖1，本發(fā)明提供一種智能電子設備的在線監(jiān)測裝置，所述在線監(jiān)測裝置包括以太網(wǎng)控制器、FPGA控制器、輸出模塊、開關量輸入模塊、RS485通信模塊和電源模塊；所述開關量輸入模塊與FPGA控制器單向連接，所述以太網(wǎng)控制器和RS485通信模塊均與FPGA控制器雙向連接，所述FPGA控制器與輸出模塊單向連接。
[0033]所述FPGA控制器以計數(shù)單元為基準，控制在線監(jiān)測裝置中其他模塊完成仿真測試；所述FPGA控制器通過以太網(wǎng)控制器與上位機控制分析平臺進行通信。
[0034]所述輸出模塊包括電流輸出模塊、電壓輸出模塊、PWM輸出模塊和繼電器輸出模塊。
[0035]所述電流輸出模塊包括第一電流輸出模塊和第二電流輸出模塊；所述第一電流輸出模塊為0-2A電流輸出模塊，所述第二電流輸出模塊為0-2mA電流輸出模塊。
[0036]所述電壓輸出模塊包括DA轉換器和運算放大器；通過DA轉換器實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，通過運算放大器實現(xiàn)電壓的放大和調(diào)理。
[0037]所述PWM輸出模塊實現(xiàn)3路PWM差分輸出，PWM輸出模塊的最高輸出電壓為24V，最高輸出頻率為IMHz ；
[0038]所述繼電器輸出模塊實現(xiàn)功率繼電器的驅(qū)動控制。
[0039]所述RS485通信模塊實現(xiàn)TTL電平到485電氣特性的轉換；
[0040]所述開關量輸入模塊實現(xiàn)高壓信號到低壓信號的轉換與采集；
[0041 ] 所述模塊為所述在線監(jiān)測裝置和被測的智能電子設備供電。
[0042]在線監(jiān)測裝置利用FPGA控制器作為中央處理器，圍繞此核心，利用其用豐富的外設進行功能設計。FPGA有更為豐富的1引腳、高速GBT收發(fā)器、豐富的DSP運算單元，其自帶的模數(shù)轉換模塊，脈沖撲獲模塊和異步串行通信這些的應用，保證了智能電子設備的在線監(jiān)測的檢測裝置對于斷路器機械特性的實時監(jiān)測。所以FPGA是其主要模塊，負責采集和傳遞分析仿真數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)控制器是負責和上位機控制分析平臺的通信，電源模塊負責對整個測試裝置進行供電，RS485通信模塊和輸入輸出模塊負責捕獲采集仿真數(shù)據(jù)輸出到智能電子設備。
[0043]本發(fā)明還提供一種智能電子設備的在線監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0044]上位機控制分析平臺根據(jù)用戶需求，生成仿真測試文件；
[0045]所述上位機控制分析平臺通過以太網(wǎng)將所述仿真測試文件下發(fā)給在線監(jiān)測裝置，所述在線監(jiān)測裝置加載所述仿真測試文件；
[0046]所述在線監(jiān)測裝置執(zhí)行所述仿真測試文件，并將應答數(shù)據(jù)回傳給所述上位機控制分析平臺；
[0047]所述上位機控制分析平臺解析應答數(shù)據(jù)并分析處理，得到監(jiān)測結果，包括典型波形數(shù)據(jù)和采樣波形數(shù)據(jù)誤差分析，過程信息等。
[0048]所述上位機控制分析平臺與所述在線監(jiān)測裝置通過以太網(wǎng)總線進行通信，仿真測試文件由智能電子設備現(xiàn)場產(chǎn)生的COMTRADE錄波文件轉化得到，所述COMTRADE錄波文件包括配置文件和數(shù)據(jù)文件；所述配