基于ni crio平臺(tái)的iec 61850配置文件的一致性測(cè)試裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于NI CRIO平臺(tái)的IEC61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，包括光網(wǎng)口、以太網(wǎng)PHY模塊、FPGA模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、記錄存儲(chǔ)模塊、CRIO控制模塊和顯示模塊，其中所述光網(wǎng)口與以太網(wǎng)PHY模塊連接通信，以太網(wǎng)PHY模塊通過(guò)FPGA總線與FPGA模塊的數(shù)據(jù)端口連接，F(xiàn)PGA模塊的另一數(shù)據(jù)端口與CRIO控制模塊連接，CRIO控制模塊的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口分別與記錄存儲(chǔ)模塊和顯示模塊連接，電源轉(zhuǎn)換模塊與FPGA模塊的電源輸入端連接。本裝置體積小，便于攜帶，能夠有效實(shí)現(xiàn)配置文件的一致性測(cè)試，并且實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的可視化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于NI CR1平臺(tái)的IEC 61850配置文件的一致性測(cè)試裝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)智能變電站以及數(shù)字化變電站檢測(cè)/校驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司CR1平臺(tái)的IEC 61850配置文件一致性測(cè)試的裝置，用于測(cè)試智能變電站以及數(shù)字化變電站配置文件的一致性。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)與智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力行業(yè)對(duì)變電站的數(shù)字化要求越來(lái)越高。IEC61850配置文件是利用變電站配置描述語(yǔ)言(簡(jiǎn)稱(chēng)SCL)描述變電站設(shè)備對(duì)象模型后生成的文件，用于在不同制造商的配置工具之間交換配置信息；不同制造商使用統(tǒng)一嚴(yán)格規(guī)范的IEC 61850配置文件，就能在應(yīng)用層屏蔽裝置之間的差異性，實(shí)現(xiàn)不同廠商裝置之間的互操作，因此配置文件是基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。然而在工程實(shí)施中，配置文件需要在不同廠商的配置工具之間交換配置信息，經(jīng)歷系統(tǒng)集成商統(tǒng)一組態(tài)、裝置制造商導(dǎo)出、下載到裝置等多個(gè)過(guò)程，很容易出現(xiàn)一系列的合法性和規(guī)范性問(wèn)題，所以需要進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試。
[0003]NI公司的CompactR1提供了一個(gè)開(kāi)放的嵌入式架構(gòu)，包括內(nèi)置的嵌入式控制器、可編程FPGA及小型、堅(jiān)固且可熱插拔的工業(yè)I/O模塊。是一款可重復(fù)配置的控制與采集系統(tǒng)，其具有堅(jiān)固的硬件架構(gòu)。其可實(shí)現(xiàn)高性能和高可靠性的應(yīng)用要求。CR1平臺(tái)的發(fā)展是工程應(yīng)用發(fā)展的革新，其可以使用圖形化編程技術(shù)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，改變了傳統(tǒng)的只能使用硬件編程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的模式，方便了嵌入式模塊的開(kāi)發(fā)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是基于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于NI CR1平臺(tái)的IEC61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)體積較小的便攜測(cè)試設(shè)備上完成針對(duì)系統(tǒng)配置文件進(jìn)行一致性測(cè)試的目的。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:本裝置包括光網(wǎng)口、以太網(wǎng)PHY模塊、FPGA模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、記錄存儲(chǔ)模塊、CR1控制模塊和顯示模塊，其中所述光網(wǎng)口與以太網(wǎng)PHY模塊連接通信，以太網(wǎng)PHY模塊通過(guò)FPGA總線與FPGA模塊的數(shù)據(jù)端口連接，F(xiàn)PGA模塊的另一數(shù)據(jù)端口與CR1控制模塊連接，CR1控制模塊的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口分別與記錄存儲(chǔ)模塊和顯示模塊連接，電源轉(zhuǎn)換模塊與FPGA模塊的電源輸入端連接。
[0006]本實(shí)用新型的裝置體積小，便于攜帶，能夠有效實(shí)現(xiàn)配置文件的一致性測(cè)試，并且實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的可視化。由于使用NI CR1平臺(tái)，能夠按照用戶(hù)需求有效編程，便于升級(jí)和修改。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]本實(shí)用新型的裝置可以通過(guò)附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0009]圖2為FPGA采集配置文件流程圖；
[0010]圖3為CR1控制模塊流程圖；
[0011]圖4為數(shù)據(jù)分析測(cè)試流程圖；
[0012]圖中:1_光網(wǎng)口 ；2_以太網(wǎng)PHY模塊；3_FPGA模塊；4_電源轉(zhuǎn)換模塊5_記錄存儲(chǔ)模塊；6-CR10控制模塊；7_顯示模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]本實(shí)用新型提出了基于NI CR1平臺(tái)的IEC 61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)體積較小的便攜測(cè)試設(shè)備上完成針對(duì)系統(tǒng)所需的配置文件的一致性測(cè)試。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型包括光網(wǎng)口 1、以太網(wǎng)PHY模塊2、FPGA模塊3、電源轉(zhuǎn)換模塊4、記錄存儲(chǔ)模塊5、CR10控制模塊6和顯示模塊7，其中所述光網(wǎng)口 I與以太網(wǎng)PHY模塊2連接通信，以太網(wǎng)PHY模塊2通過(guò)FPGA總線與FPGA模塊3的數(shù)據(jù)端口連接，F(xiàn)PGA模塊3的另一數(shù)據(jù)端口與CR1控制模塊6連接，CR1控制模塊6的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口分別與記錄存儲(chǔ)模塊5和顯示模塊7連接，電源轉(zhuǎn)換模塊4與FPGA模塊3的電源輸入端連接。
[0015]其中CR1控制模塊6為NI公司的CompactR1平臺(tái)。
[0016]所述FPGA模塊3包括SPI驅(qū)動(dòng)模塊和對(duì)時(shí)模塊，其中SPI驅(qū)動(dòng)模塊將接收到的IEC 61850配置文件傳輸給CR1控制模塊6，對(duì)時(shí)模塊接收CR1的同步時(shí)鐘信號(hào)。
[0017]本測(cè)試裝置用模塊化的設(shè)計(jì)方案以盡量降低各模塊之間的耦合度，便于以后的升級(jí)修改。根據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為三層:底板FPGA層，主要用于配置文件采集的控制；控制器層(CR10控制模塊)，主要用于數(shù)據(jù)的解析，分析測(cè)試和與上位機(jī)通訊；上位機(jī)PC層(存儲(chǔ)和顯示)，主要用于完成系統(tǒng)配置和分析測(cè)試結(jié)果的展示。
[0018]FPGA層主要功能是采集所需數(shù)據(jù)，其流程參見(jiàn)圖2，根據(jù)圖2的流程本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程。
[0019]I)板卡上電后，立即啟動(dòng)自檢程序，對(duì)各硬件功能是否正常進(jìn)行檢查，若不正常，發(fā)出告警報(bào)文及時(shí)進(jìn)行處理，若正常則發(fā)出自檢成功報(bào)文，可開(kāi)始試驗(yàn)。
[0020]2)板卡啟動(dòng)系統(tǒng)配置模塊，等待配置命令，與此同時(shí)獲取測(cè)試儀時(shí)間，并提供時(shí)間標(biāo)定模塊所需要的系統(tǒng)時(shí)間，完成各板卡的同步，并上傳同步狀態(tài)。收到配置信息時(shí)，向各采集模塊下發(fā)配置命令，并上傳配置狀態(tài)。
[0021 ] 3 )配置都完成后，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集，采集模塊收到采集命令后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，根據(jù)裝置時(shí)間對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，組幀所采集數(shù)據(jù)，上傳至控制器層。采集數(shù)據(jù)過(guò)程中，收到結(jié)束命令可隨時(shí)停止采集。
[0022]NI CR1平臺(tái)主要功能是實(shí)現(xiàn)配置文件的導(dǎo)入，解析，分析測(cè)試及有效傳輸，具體流程參見(jiàn)圖3。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下，其不是本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn):
[0023]DNI CR1平臺(tái)啟動(dòng)后，首先不斷檢測(cè)板卡以及上位機(jī)是否有命令或者報(bào)文發(fā)送，待檢測(cè)到板卡發(fā)送的自檢狀態(tài)信息則將其組幀上傳至上位機(jī)；之后，檢測(cè)上位機(jī)是否發(fā)送測(cè)試命令，等待階段，若檢測(cè)到板卡發(fā)送同步狀態(tài)后，立即中斷檢測(cè)上位機(jī)，把板卡同步狀態(tài)組幀上傳；完成上傳同步狀態(tài)之后繼續(xù)等待配置報(bào)文，直至配置報(bào)文到來(lái)，分解配置，下傳至各個(gè)板卡。
[0024]2)接收到采集命令下發(fā)后，即進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，讀取板卡采集上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析、處理，為配置文件的進(jìn)一步分析測(cè)試做好準(zhǔn)備。
[0025]3)將解析后的文件信息存儲(chǔ)在控制器的內(nèi)存中，同時(shí)還存儲(chǔ)了 IEC 61850規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型模板文件。
[0026]4)按照用戶(hù)的測(cè)試需求將存儲(chǔ)模塊中所存儲(chǔ)的配置文件的中有用的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，進(jìn)行一致性測(cè)試分析。
[0027]5)與上位機(jī)建立TCP/IP連接，進(jìn)入通訊模式，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)TCP/IP協(xié)議可隨時(shí)向NI CR1平臺(tái)軟件發(fā)送命令，傳輸過(guò)程中，若收到結(jié)束命令可立即停止傳輸。
[0028]其中采集模塊與測(cè)試系統(tǒng)之間的通訊通過(guò)DB-15接口，采用標(biāo)準(zhǔn)SPI模式O通訊方式，通訊可靠，安全性高。
[0029]在測(cè)試中數(shù)據(jù)分析流程參見(jiàn)圖4，通過(guò)操作解析的節(jié)點(diǎn)，對(duì)存儲(chǔ)模塊的節(jié)點(diǎn)元素信息進(jìn)行各種比對(duì)，若不符合要求則發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警，并且輸出錯(cuò)誤類(lèi)型和目標(biāo)在配置文件中的索引。
[0030]以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型模板一致性比較測(cè)試項(xiàng)為例來(lái)說(shuō)明該過(guò)程。首先讀取存儲(chǔ)模塊中的標(biāo)準(zhǔn)模板文件，然后提取指定數(shù)據(jù)類(lèi)型節(jié)點(diǎn)的集合，將各節(jié)點(diǎn)與待測(cè)試的配置文件SCL文件中同類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，包括:檢查IED中通信參數(shù)是否、檢查IED通信參數(shù)的引用有效性、檢查是否重復(fù)定義數(shù)據(jù)類(lèi)型模板、檢查是否存在未被實(shí)例化的數(shù)據(jù)類(lèi)型模板、檢查實(shí)例和模板的匹配性、檢查數(shù)據(jù)類(lèi)型模板是否符合標(biāo)準(zhǔn)、檢查邏輯設(shè)備名的規(guī)范性、檢查數(shù)據(jù)集名和報(bào)告控制塊名是否符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，若有不同則報(bào)警。
[0031]在比對(duì)指定數(shù)據(jù)類(lèi)型下包含具體元素時(shí)，采用了雙向比較的做法。首先待測(cè)試的配置文件為參考，將標(biāo)準(zhǔn)模板文件與其進(jìn)行比較，可以檢查出標(biāo)準(zhǔn)模板文件雖已定義但在配置文件中卻不存在的元素。然后以標(biāo)準(zhǔn)模板文件為參考，將待測(cè)試的配置文件信息與其比較，可以檢查出待測(cè)試的配置文件中是否存在標(biāo)準(zhǔn)模板未定義的元素。
[0032]上位機(jī)的主要功能是根據(jù)測(cè)試需求下達(dá)配置信息，同時(shí)獲取分析測(cè)試的結(jié)果展示在顯示屏上，方便用戶(hù)查看，即實(shí)現(xiàn)可視化。
【權(quán)利要求】
1.基于NICR1平臺(tái)的IEC 61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，其特征在于:包括光網(wǎng)口( 1)、以太網(wǎng)PHY模塊(2)、FPGA模塊(3)、電源轉(zhuǎn)換模塊(4)、記錄存儲(chǔ)模塊(5)、CR10控制模塊(6)和顯示模塊(7)，其中所述光網(wǎng)口(1)與以太網(wǎng)PHY模塊(2)連接通信，以太網(wǎng)PHY模塊(2)通過(guò)FPGA總線與FPGA模塊(3)的數(shù)據(jù)端口連接，F(xiàn)PGA模塊(3)的另一數(shù)據(jù)端口與CR10控制模塊(6)連接，CR10控制模塊(6)的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口分別與記錄存儲(chǔ)模塊(5)和顯示模塊(7)連接，電源轉(zhuǎn)換模塊(4)與FPGA模塊(3)的電源輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于NICR10平臺(tái)的IEC 61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，其特征在于:所述CR10控制模塊(6)為NI公司的CompactR1平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于NICR10平臺(tái)的IEC 61850配置文件的一致性測(cè)試裝置，其特征在于:所述FPGA模塊(3)包括SPI驅(qū)動(dòng)模塊和對(duì)時(shí)模塊，其中SPI驅(qū)動(dòng)模塊將接收到的IEC 61850配置文件傳輸給CR10控制模塊(6)，對(duì)時(shí)模塊接收CR10的同步時(shí)鐘信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK204244262SQ201420683383
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】江潔, 劉和志, 魏坤涌, 魏徐, 鄧淇中, 劉 東, 王宇, 張弦 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司江津供電分公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司