一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，該裝置包括控制芯片F(xiàn)PGA和三個以太網(wǎng)物理層芯片88E1111；第一、第二以太網(wǎng)物理層芯片88E1111分別連接有電接口RJ45和光口模塊SFP，通過跳線選擇不同的通信接口；第三以太網(wǎng)物理層芯片88E1111只配有電接口RJ45作為故障發(fā)生裝置與PC機通信的網(wǎng)口。本發(fā)明突破了目前RTDS只能對數(shù)字化保護裝置進行保護功能測試的局限；實現(xiàn)了過程層通信故障和電力系統(tǒng)故障的聯(lián)合仿真，能更全面地測試數(shù)字化保護裝置的功能；其中雙通道數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計，不僅使故障發(fā)生裝置能夠方便地接入過程層網(wǎng)絡(luò)，還能夠模擬過程層通信網(wǎng)絡(luò)中任意一條傳輸線故障情況。另外本發(fā)明對過程層其他通信不會產(chǎn)生任何影響。
【專利說明】一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字化變電站【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說是一種能夠確定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障和模擬數(shù)字化變電站過程層通信故障從而測試數(shù)字化保護通信性能的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字化變電站對于傳統(tǒng)變電站的一個顯著區(qū)別是信息交互方式發(fā)生了改變。即傳統(tǒng)的電磁式互感器電信號被采樣值報文所取代，傳統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)信號被GOOSE報文所取代。由于電子式互感器、智能斷路器、合并單元以及網(wǎng)絡(luò)交換機等過程層設(shè)備在運行中可能會出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)牟蓸又祱笪幕蛘逩OOSE報文發(fā)生錯誤，如丟幀、誤碼、錯序、失步等。盡管上述的過程層通信故障發(fā)生的概率不高，但數(shù)字化保護裝置仍應(yīng)正確地處理和應(yīng)對，避免保護裝置出現(xiàn)誤動或拒動的現(xiàn)象。
[0003]1993年加拿大Manitoba高壓直流研究中心開發(fā)了第一臺電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真器RTDS，其后為滿足數(shù)字化變電站動態(tài)實時仿真，RTDS配備了遵循IEC61850標準的通信卡GTNET0如今RTDS已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字化保護動態(tài)閉環(huán)測試系統(tǒng)，但RTDS不模擬數(shù)字化變電站過程層通信故障，因而無法測試數(shù)字化保護裝置的通信性能。
[0004]根據(jù)上述問題，為了實現(xiàn)對數(shù)字化保護裝置進行更全面、更有效的測試，需要研究一種具有實用價值的，用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述技術(shù)問 題，本發(fā)明提出了一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，能確定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障和模擬數(shù)字化變電站過程層通信故障，從而實現(xiàn)測試數(shù)字化保護通信性能的裝置。
[0006]本發(fā)明提出一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，該裝置包括控制芯片F(xiàn)PGA和三個以太網(wǎng)物理層芯片88E1111 ;第一、第二以太網(wǎng)物理層芯片88E1111分別連接有電接口 RJ45和光口模塊SFP，通過跳線選擇不同的通信接口 ；第三以太網(wǎng)物理層芯片88E1111只配有電接口 RJ45作為故障發(fā)生裝置與PC機通信的網(wǎng)口。其中:在所述第一、第二以太網(wǎng)物理層芯片88E1111之間實現(xiàn)雙通道收/發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，每條通道的工作流程都實現(xiàn)報文接收、報文處理和報文轉(zhuǎn)發(fā)。
[0007]所述雙通道中的各通道設(shè)置了一個FIFO組，該FIFO組由8個報文緩沖FIFO和2個報文狀態(tài)指示FIFO組成，報文狀態(tài)指示FIFO又分為空閑狀態(tài)指示FIFO和就緒狀態(tài)指示FIFO ;每個報文緩沖FIFO都固定有一個序號，并帶有一個計時器。
[0008]所述雙通道數(shù)據(jù)的收發(fā)使用了兩個三速以太網(wǎng)IP核。
[0009]所述采樣值報文中某一個電壓數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)窗序列，根據(jù)該序列的信息熵大小確定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。求取采樣值報文電壓數(shù)據(jù)信息熵的算法步驟如下:
[0010]步驟一、將η個采樣值報文中的某一個電壓數(shù)據(jù){Vi} (i = I, 2，…，η)作為信息熵的數(shù)據(jù)窗。[0011]步驟二、將步驟一中得到的電壓數(shù)據(jù)作差分預(yù)處理，形成增量序列{VJ α =I, 2,…，η-l)。
[0012]Vi = Vw-ViQ = 1，2，…，n-1) (I)
[0013]步驟三、將步驟二中得到的增量序列IVJ (i = I, 2，-,η-l)中的每個數(shù)據(jù)進行平方運算，獲得能量序列Vi2 (i=l, 2，…，η-l)；
[0014]步驟四、如式(2)計算能量序列的概率分布。
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，該裝置包括控制芯片F(xiàn)PGA和三個以太網(wǎng)物理層芯片88E1111 ;第一、第二以太網(wǎng)物理層芯片88E1111分別連接有電接口 RJ45和光口模塊SFP，通過跳線選擇不同的通信接口 ；第三以太網(wǎng)物理層芯片88E1111只配有電接口 RJ45作為故障發(fā)生裝置與PC機通信的網(wǎng)口。其中:在所述第一、第二以太網(wǎng)物理層芯片88E1111之間實現(xiàn)雙通道收/發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，每條通道的工作流程都實現(xiàn)報文接收、報文處理和報文轉(zhuǎn)發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，所述雙通道中的各通道設(shè)置了一個FIFO組，該FIFO組由8個報文緩沖FIFO和2個報文狀態(tài)指示FIFO組成，報文狀態(tài)指示FIFO又分為空閑狀態(tài)指示FIFO和就緒狀態(tài)指示FIFO ;每個報文緩沖FIFO都固定有一個序號，并帶有一個計時器。
3.如權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，所述雙通道數(shù)據(jù)的收發(fā)使用了兩個三速以太網(wǎng)IP核。
4.如權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，所述采樣值報文中某一個電壓數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)窗序列，根據(jù)該序列的信息熵大小確定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。求取采樣值報文電壓數(shù)據(jù)信息熵的算法步驟如下: 步驟一、將η個采樣值報文中的某一個電壓數(shù)據(jù)IvJ (i = I, 2，…，η)作為信息熵的數(shù)據(jù)窗。 步驟二、將步驟一中得到的電壓數(shù)據(jù)作差分預(yù)處理，形成增量序列IVj α = ι，2^..，η_1)。
Vi = vi+i_vi (i = 2, *.., n-1) (I) 步驟三、將步驟二中得到的增量序列IVJ (i = l,2,-,η-l)中的每個數(shù)據(jù)進行平方運算，獲得能量序列Vi2 (i=l，2，...，n-1)； 步驟四、如式(2)計算能量序列的概率分布。Pi=^i 'f/；^ (/ = ]，2，...,"-丨)(2) 步驟五、如式(3)計算當前數(shù)據(jù)窗的信息熵。
n-1 ^ = In (a)(3)。
?=1
5.如權(quán)利要求4所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，求取采樣值報文電壓數(shù)據(jù)信息熵的算法采用的浮點數(shù)乘累加器分為浮點數(shù)乘法和浮點數(shù)累加兩部分:浮點數(shù)乘法分為兩級流水線。第一級進行指數(shù)相加和尾數(shù)相乘運算；第二級對相乘的結(jié)果進行規(guī)格化處理。浮點數(shù)累加分為三級流水線。第一級對相加的浮點數(shù)進行指數(shù)對階；第二級對相加的浮點數(shù)進行尾數(shù)求和；第三級對相加的結(jié)果進行規(guī)格化處理。
6.如權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，故障發(fā)生裝置安裝在過程層網(wǎng)絡(luò)中的任意一個位置上。
7.如權(quán)利要求1所述的用于數(shù)字化保護通信測試的故障發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置在使用中還包括: 配置芯片，與控制芯片連接，由控制芯片讀取有關(guān)測試的配置信息；測試接口，可以包括JTAG和AS兩種接口，與控制芯片連接，用于作為通信測試的輸入、輸出接口 ； 電源模塊，用于向控制芯片供電； 人機交互單元，包括數(shù)碼管、按鍵，用于控制芯片的人機交互；存儲芯片，用于控制芯片的控制/測試等相關(guān)的過程和結(jié)果數(shù)據(jù)的存儲。
【文檔編號】H04L12/26GK103595581SQ201310552345
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張炳達, 陳雄, 姚浩, 江滔 申請人:天津大學