一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置：包括輸入輸出接口、信號旁路模塊、時鐘模塊、信號解碼模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。可實現(xiàn)串入繼電保護(hù)裝置、合并單元、智能終端等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)鏈路，串入監(jiān)控后臺與各IED設(shè)備之間的數(shù)據(jù)鏈路，串入采集器與合并單元的通信鏈路，實施通信監(jiān)聽、數(shù)據(jù)同步展示及分析。該智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置串接于各IED設(shè)備之間，能夠保持原有通信，方便實施同步監(jiān)測、對比分析及通信數(shù)據(jù)存儲，有利于故障查找及故障原因分析。
【專利說明】一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)智能變電站二次設(shè)備測試領(lǐng)域，具體涉及一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建、建立在IEC61850體系基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能變電站具有二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，二次回路無開路引入高壓危險，光纖傳輸抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點，采用電子式、光纖式或磁光玻璃式互感器的智能變電站，還具有占地面積小、無CT飽和和互感器鐵磁諧振，不充油不充氣，無易爆易燃危險的優(yōu)勢，因此，智能變電站正逐步進(jìn)入大范圍推廣建設(shè)階段。
[0003]目前，已建和在建的智能變電站，過程層保護(hù)裝置采樣值的獲取方式和GOOSE的跳閘方式大部分采用“直采直跳”模式?！爸辈芍碧蹦Ｊ较?，合并單元(MU)至繼電保護(hù)裝置采用單根光纖點對點傳輸SMV信號，繼電保護(hù)至智能終端也是采用單對光纖點對點傳輸GOOSE信號，這種模式下繼電保護(hù)裝置的正常工作可不依賴于交換機(jī)和GPS時鐘同步系統(tǒng)；站控層采用MMS通信模式。
[0004]存在的主要問題如下:
[0005]I)合并單元(MU)至繼電保護(hù)裝置之間的點對點以太網(wǎng)通信，正常通信時第三方無法觀測其通信狀況、查詢通信數(shù)據(jù)；
[0006]2)繼電保護(hù)裝置至智能終端之間的點對點以太網(wǎng)通信，正常通信時第三方無法觀測其通信狀況、查詢通信數(shù)據(jù)；
[0007]3)采集器至合并單元(MU)之間的點對點光串口通信，正常通信時第三方無法觀測其通信狀況、查詢通信數(shù)據(jù)；
[0008]4)MMS通信的服務(wù)器和客戶端之間的TCP/IP點對點通信，正常通信時，在無法更改交換機(jī)配置情況下，第三方無法觀測其通信狀況、查詢通信數(shù)據(jù)；
[0009]對于這一類通信，鏈路在出現(xiàn)問題時，難以觀測具體通信過程和數(shù)據(jù)，特別是數(shù)據(jù)鏈路、通信數(shù)據(jù)存在突發(fā)異常時，其調(diào)試、故障檢修比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置，包括:兩組數(shù)據(jù)輸入輸出接口、兩組信號旁路模塊、時鐘模塊、兩組信號解碼模塊、數(shù)據(jù)處理模塊；其中:
[0011]每組所述輸入輸出接口包括多對光以太網(wǎng)接口、多對電以太網(wǎng)接口、多對光串口接口 ；所述光以太網(wǎng)口用于連接繼電保護(hù)裝置與合并單元、繼電保護(hù)裝置與智能終端，電以太網(wǎng)口用于連接麗S網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備，光串口用于連接采集器與合并單元
[0012]所述信號旁路模塊連接于兩組輸入輸出接口之間，將一組輸入輸出接口接收的信號透明轉(zhuǎn)發(fā)到另一組輸入輸出接口發(fā)出，并將該接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的信號解碼模塊；
[0013]每組所述信號解碼模塊包括以太網(wǎng)解碼模塊、光串口解碼模塊；將輸入的信號進(jìn)行解碼后輸出到數(shù)據(jù)處理模塊，同時在信號開始時進(jìn)行時間鎖存，產(chǎn)生硬件時間戳；
[0014]所述時鐘模塊分別為兩組信號解碼模塊和數(shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生時間計數(shù)；
[0015]所述數(shù)據(jù)處理模塊包括存儲模塊、處理控制模塊、顯示模塊、人機(jī)交互模塊。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述時鐘模塊由高穩(wěn)晶振、鎖相環(huán)、計數(shù)器組成，鎖相環(huán)將高穩(wěn)晶振輸出信號去抖倍頻至10MHz發(fā)送到計數(shù)器。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述計數(shù)器位寬為64位。
[0018]在上述技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)處理模塊，對信號解碼模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行帶硬件時間標(biāo)簽存儲，并完成如下特定的數(shù)據(jù)分析:
[0019](I)對SV采樣值數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效值、波形圖、序量、功率、諧波、雙AD、報文源碼結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)展示，統(tǒng)計丟包個數(shù)，實時分析SV報文時間均勻性性，并觸發(fā)報文異常記錄；
[0020](2)對GOOSE報文進(jìn)行實時值、變位列表、報文源碼結(jié)構(gòu)分析，測量GOOSE間隔參數(shù)，實時觸發(fā)報文異常記錄；
[0021](3)對其他報文，如PTP、GMRP等報文進(jìn)行解析展示。
[0022]本實用新型取得了以下技術(shù)效果:
[0023]可為智能變電站內(nèi)通信鏈路提供了一種串入偵聽手段，對于過程層”直采直跳”模式，可串入繼電保護(hù)裝置與合并單元之間的物理鏈路，保持其之間的正常通信，同步顯示其通信過程、展示通信數(shù)據(jù)，同時實時對SV報文進(jìn)行多種分析，如丟幀統(tǒng)計，波形、矢量圖、序量展示、時間均勻性分析，實時觸發(fā)報文異常記錄；可串入繼電保護(hù)裝置與智能終端之間的物理連接，保持其之間的正常通信，同步顯示其通信過程、展示通信數(shù)據(jù)，同時實時顯示GOOSE通道值、變位列表，測量GOOSE間隔參數(shù)，實時觸發(fā)報文異常記錄
[0024]對于站控層，可不依賴于交換機(jī)鏡像功能，保持監(jiān)控后臺與各IED設(shè)備正常通信情況下，同步顯示其通信過程、展示通信數(shù)據(jù)，同時實時對MMS報文、104等站控層報文進(jìn)行分析展示。
[0025]可串入采集器與合并單元之間的物理鏈路，保持其正常通信，對其之間FT3報文及私有協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)及報文分析。
[0026]也可應(yīng)用于其他通信模式的設(shè)備兩端之間的信號串入偵聽。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為“直采直跳”模式智能變電站信號連接示意圖；
[0029]圖3為站控層麗S信號連接示意圖；
[0030]圖4為“直采直跳”模式智能變電站本實用新型串入示意圖；
[0031 ] 圖5為站控層本實用新型串入示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本實用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。[0033]圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖，本實用新型提供的智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置包括兩組輸入輸出接口、兩組信號旁路模塊、時鐘模塊、兩組信號解碼模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。
[0034]具體實施中，每組輸入輸出接口可由多個成對100Mbps、100Mbps光以太網(wǎng)口，多個成對100Mbps、100Mbps電以太網(wǎng)口，多個成對光串口組成。光以太網(wǎng)口可用于連接繼電保護(hù)裝置與合并單元、繼電保護(hù)裝置與智能終端等，電以太網(wǎng)口可用于連接麗S網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備，光串口可用于連接采集器與合并單元。
[0035]信號旁路模塊，連接于兩組輸入輸出接口之間，將一組輸入輸出接口接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)到另一組輸入輸出接口發(fā)出，并將該接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)到信號解碼模塊。主要實現(xiàn):兩組輸入輸出接口之間的信號連接，將從用于輸入的一組輸入輸出接口輸入的數(shù)據(jù)等速率轉(zhuǎn)發(fā)至用于輸出的另一組輸入輸出接口 ；對該信號鏈路進(jìn)行采樣分支，輸出一路相同的信號到信號解碼模塊。
[0036]信號解碼模塊包括以太網(wǎng)解碼模塊、光串口解碼模塊，將信號進(jìn)行解碼輸出到數(shù)據(jù)處理模塊，同時在信號開始時進(jìn)行時間鎖存，產(chǎn)生硬件時間戳。其中時間來自于時鐘模塊的時間計數(shù)，時鐘模塊由高穩(wěn)晶振、鎖相環(huán)、計數(shù)器組成，鎖相環(huán)將高溫晶振輸出頻率去抖倍頻至100MHz，供計數(shù)器使用，計數(shù)器位寬為64位，從O開始計數(shù)，產(chǎn)生一個在生命周期內(nèi)不會翻轉(zhuǎn)的時間計數(shù)。
[0037]數(shù)據(jù)處理模塊主要包括存儲模塊、處理控制模塊、顯示模塊、人機(jī)交互模塊，實現(xiàn)對兩組輸入輸出接口進(jìn)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析展示。
[0038]本實用新型提供的智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置的典型連接方式如圖1所示，該智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置串入連接于兩個相互連接的設(shè)備端之間，兩組輸入輸出接口分別與兩個設(shè)備端進(jìn)行連接，如圖5所不,左側(cè)的輸入輸出接口與左側(cè)的設(shè)備端相連接，右側(cè)的輸入輸出接口與右側(cè)的設(shè)備端相連接。從左側(cè)的設(shè)備端發(fā)出的信號經(jīng)由左側(cè)的輸入輸出接口接收，由信號旁路模塊等速率透明轉(zhuǎn)發(fā)到右側(cè)的輸入輸出接口發(fā)出，由右側(cè)的設(shè)備端接收；信號旁路模塊將從左側(cè)的設(shè)備端接收的數(shù)據(jù)復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)到信號編解碼模塊，進(jìn)行編解碼后發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理。同理，從右側(cè)的設(shè)備端發(fā)出的信號經(jīng)由右側(cè)的輸入輸出接口接收，由信號旁路模塊等速率透明轉(zhuǎn)發(fā)到左側(cè)的輸入輸出接口發(fā)出，由左側(cè)的設(shè)備端接收；信號旁路模塊將從右側(cè)的設(shè)備端接收的數(shù)據(jù)復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)到信號編解碼模塊，進(jìn)行編解碼后發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理。通過上述方式，該智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置在實現(xiàn)對左右兩側(cè)設(shè)備端之間的信號透明傳輸?shù)耐瑫r，對左右兩側(cè)設(shè)備端之間的信號進(jìn)行處理和偵聽。
[0039]具體實施中，該智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置針對智能變電站特定SV、GOOSE、IEEE1588PTP報文，主要完成如下特定的數(shù)據(jù)分析:
[0040](I)對SV采樣值數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效值、波形圖、序量、功率、諧波、雙AD、報文源碼結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)展示，統(tǒng)計丟包個數(shù)，實時分析SV報文時間均勻性性，并觸發(fā)報文異常記錄；
[0041](2)對GOOSE報文進(jìn)行實時值、變位列表、報文源碼結(jié)構(gòu)分析，測量GOOSE間隔參數(shù)，實時觸發(fā)報文異常記錄；
[0042](3)對其他報文，如PTP、GMRP等報文進(jìn)行解析展示。
[0043]圖2是“直采直跳”模式下采用電子互感器的智能變電站繼電保護(hù)、合并單元MU、智能終端連接示意圖，合并單元與繼電保護(hù)裝置之間通過光纖以太網(wǎng)連接，合并單元輸出SV采樣值信號；采集器至合并單元通過光串口連接，輸出FT3格式SV采樣值信號或私有規(guī)約SV采樣值信號；繼電保護(hù)裝置與智能終端通過光纖以太網(wǎng)連接，傳輸斷路器位置、保護(hù)動作等GOOSE信號。
[0044]圖3是站控層MMS通信連接圖，保護(hù)、測控、計量等IED設(shè)備通過交換網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控后臺連接，實現(xiàn)基于TCP/IP的點對點通信。
[0045]圖4為本實用新型在“直采直跳”模式智能變電站串入連接示意圖。本實用新型裝置串接于繼電保護(hù)裝置與合并單元之間、繼電保護(hù)裝置與智能終端之間、合并單元與采集器之間，可以使用一臺或多臺串入裝置實現(xiàn)連接，例如圖中的連接模式:使用串入裝置A的光以太網(wǎng)口 I連接保護(hù)裝置，光以太網(wǎng)口 2連接合并單元，光以太網(wǎng)口 I和光以太網(wǎng)口 2在串入裝置內(nèi)部實現(xiàn)連接，保證繼電保護(hù)裝置與合并單元的正常通信，同時對其之間的SV采樣值報文打上時間標(biāo)簽并對數(shù)據(jù)接收保存分析；使用串入裝置A的光以太網(wǎng)口 3連接繼電保護(hù)裝置，光以太網(wǎng)4連接智能終端，光以太網(wǎng)口 3和光以太網(wǎng)口 4在串入裝置內(nèi)部實現(xiàn)連接，保證繼電保護(hù)裝置與智能終端的正常通信，同時對其之間的GOOSE報文打上時間標(biāo)簽并對數(shù)據(jù)接收保存分析；使用串入裝置B的光串口 I連接合并單元，光串口 2連接采集器，光串口 I和光串口 2在串入裝置內(nèi)部實現(xiàn)連接，保證合并單元與采集器的正常通信，同時對其之間的FT3格式SV報文或私有SV采樣值報文打上時間標(biāo)簽并對數(shù)據(jù)接收保存分析。
[0046]圖5為本實用新型在站控層串接應(yīng)用示意圖，串入裝置串接于麗S網(wǎng)絡(luò)與IED設(shè)備之間，也可設(shè)串接在麗S網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控后臺之間，區(qū)別在于本實用新型串接在麗S網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控后臺之間時，可觀察所有到監(jiān)控后臺的MMS連接，對于只偵聽某一條MMS連接時，可將本實用新型串接在麗S網(wǎng)絡(luò)與IED設(shè)備之間。使用串入裝置的電以太網(wǎng)口 I連接麗S網(wǎng)絡(luò)，電以太網(wǎng)口 2連接IED設(shè)備，電以太網(wǎng)口 I和電以太網(wǎng)口 2在串入裝置內(nèi)部實現(xiàn)連接，保證MMS兩端的正常通信，同時兩端的MMS報文打上時間標(biāo)簽并對數(shù)據(jù)接收、保存及分析。
[0047]以上實施例僅為本實用新型的一種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但不能因此而理解為對本實用新型范圍的限制。其具體結(jié)構(gòu)和尺寸可根據(jù)實際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置，其特征在于包括:兩組數(shù)據(jù)輸入輸出接口、兩組信號旁路模塊、時鐘模塊、兩組信號解碼模塊、數(shù)據(jù)處理模塊；其中: 每組所述輸入輸出接口包括多對光以太網(wǎng)接口、多對電以太網(wǎng)接口、多對光串口接口；所述光以太網(wǎng)口用于連接繼電保護(hù)裝置與合并單元、繼電保護(hù)裝置與智能終端，電以太網(wǎng)口用于連接MMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備，光串口用于連接采集器與合并單元 所述信號旁路模塊連接于兩組輸入輸出接口之間，將一組輸入輸出接口接收的信號透明轉(zhuǎn)發(fā)到另一組輸入輸出接口發(fā)出，并將該接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的信號解碼模塊； 每組所述信號解碼模塊包括以太網(wǎng)解碼模塊、光串口解碼模塊；將輸入的信號進(jìn)行解碼后輸出到數(shù)據(jù)處理模塊，同時在信號開始時進(jìn)行時間鎖存，產(chǎn)生硬件時間戳； 所述時鐘模塊分別為兩組信號解碼模塊和數(shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生時間計數(shù)； 所述數(shù)據(jù)處理模塊包括存儲模塊、處理控制模塊、顯示模塊、人機(jī)交互模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置，其特征在于:所述時鐘模塊由高穩(wěn)晶振、鎖相環(huán)、計數(shù)器組成，鎖相環(huán)將高穩(wěn)晶振輸出信號去抖倍頻至10MHz發(fā)送到計數(shù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站數(shù)據(jù)鏈路串入偵聽裝置，其特征在于:所述計數(shù)器位寬為64位。
【文檔編號】H04L12/26GK203827368SQ201420210879
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】鄧星星, 王映波, 楊經(jīng)超, 李巖, 趙永霞, 羅建平 申請人:武漢凱默電氣有限公司