专利名称：新型智能变电站电能质量监测终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于智能电网领域，尤其是ー种新型智能变电站电能质量监测终端。
背景技术：
随着智能变电站的建立，以IEC61850规约和电子互感器为代表的技术得到大量应用。IEC61850规约作为变电站统一通信协议的国际标准，实现智能变电站自动化系统的 标准化和互操作性。按照IEC61850标准，智能变电站系统结构由过程层、间隔层、站控层三部分组成，对于电子式互感器在智能变电站自动化系统中的推广应用，间隔层的智能设备面临的首要问题是要解决好与过程层合并单元和站控层的管理系统接ロ与通信。由于智能变电站和传统变电站存在很大差异，因此，现有的电能质量监测终端已经不能满足实际需要，其原因是1、接ロ的改变，由于智能变电站过程层设备采用电子式互感器、光纤输出，电子式互感器汇总到合并单元，合并单元经点对点或以太网方式发送采样数据至位于间隔层的设备，不再有模拟或强电信号送入设备，而是数字信号或很小的模拟信号；2、由于智能电网对采集的信号要求更精确，更接近网络实际情況，因此，需要原有基于传统铁磁型互感器的保护原理及计量方法进行调整；3、对站控层的通信要求剧增，设备必须提升通信及数据处理能力。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够实现过程层合并単元与站控层无缝互联和通讯功能的新型智能变电站电能质量监测终端。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的ー种新型智能变电站电能质量监测终端，包括变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块和GPS时间基准模块，变送模块的输入端与过程层合并单元相连接，变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块依次相连接，GPS时间基准模块连接到内部总线上，数据处理及分析模块通过通信接ロ与站控层相连接。而且，所述的变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块通过总线式的接ロ或差分接ロ连接在一起。而且，所述的变送模块采用光纤收发器。而且，所述的数据采集模块由数据采集DSP模块和双端ロ RAM连接构成。而且，所述的管理模块由管理DSP模块和双端ロ RAM连接构成。而且，所述的数据处理与分析模块由嵌入式ETX、通信接ロ及显示打印接ロ连接构成。而且，所述的通信接ロ为网络接ロ或RS232接ロ。本实用新型的优点和积极效果是本实用新型应用于IEC61850标准规定的智能变电站系统结构中的间隔层,一方面通过光纤网络接ロ接收过程层合并单元传送来的数字信号，然后通过数据采集模块、管理模块及数据分析处理模块进行处理实现智能变电站电能质量监测功能；另ー方面通过エ业级以太网将处理完成的数据传送到站控层，从而实现与过程层合并单元和站控层的无缝互联和通讯功能，充分保证了通信的可靠性和实时性，为智能变电站自动化系统的互动性和互操作性奠定了坚实的基础，节省了调试和维护时间，也降低了运行成本。

图I是本实用新型的连接示意图；图2是本实用新型与过程层合并单元和站控层的连接关系。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进ー步详述ー种新型智能变电站电能质量监测终端，如图I所示，包括变送模块、数据采集模 块、管理模块、数据处理及分析模块和GPS时间基准模块，其中，变送模块采用AVAGO公司的光纤收发器或其模块接收来自光纤传输的数字信号并通过内部总线传输给数据采集模块；数据采集模块由数据采集DSP模块和双端ロ RAM连接构成，该数据采集DSP模块采用德州仪器的DSP处理器进行数据的采集并存储到双端ロ RAM中；管理模块由管理DSP和双端ロRAM构成，管理模块的DSP接收数据采集模块的双ロ RAM数据并传输到数据处理及分析模块中；数据处理与分析模块由嵌入式ETX、通信接ロ及显示打印接ロ连接构成，能够对管理模块传输过来的数据进行分析和处理，然后根据需求通过RS232或者网络传输到站控层；GPS时间基准模块连接到内部总线上实现GPS时钟及时序控制功能；上述变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块和GPS时间基准模块之间采用总线式的接ロ或差分接ロ，充分保证了极高的数据吞吐能力，并具有高精度和高可靠性。本监测终端在接收GPS同步时钟信号后，形成同步采集控制信号，在同步采集信号的控制下，数据采集模块进行同步采集及预处理，采集数据通过总线分别送到管理模块进行相关算法计算，由数据处理及分析模块进行数据存储、数据分析处理模块进行数据存储、分析、打印及数据远传等处理。如图2所示，本新型智能变电站电能质量监测终端通过光纤接ロ与过程层合并单元相连接，通过エ业以太网与站控层相连接，实现以下功能(I)电能质量參数监测全面监测电能质量參数，包括电压偏差、频率偏差、谐波(50次)、间谐波、电压电流不平衡度、电压波动与闪变、基波及各次谐波有功、无功功率、功率因数等；谐波电压、电流的幅值及其相位；各次谐波电压的含有率及其电压总畸变率；各次谐波有功、无功功率、功率因数等。(2)统计功能统计选择时间段的最大值、最小值及发生时间、平均值、95%概率值等，自动生成各种统计报表。(3)曲线绘制功能数据以波形、频谱、趋势图及报表的形式输出。根据测试结果自动生成各种曲线和报表。(4)记录存储功能[0027]具有大容量存储器(> 160G)，所有存储记录至少保存12个月，之后按先进先出的原则循环更新。(5)录波功能具备完整的录波功能电能质量超标录波(电压偏差、频率、不平衡、谐波)、电网暂态扰动录波(电压短时中断、电压跌落、电压骤升)、开关量变位录波、手动试验录波。记录超标发生的准确时间，持续时间和幅度，可依据录波文件做进ー步的故障根源分析。每ー种启动方式可由用户根据现场实际情况设置为 启动或屏蔽。(6) GPS对时功能接收外部GPS接点对时信号，保证了所有监测终端的同步采样，所有记录数据带有绝对时刻时标，使电能质量数据与录波数据和其他数据紧密关联。(7)远传功能采用局域网络技术与远程通信网络技术，组网方式灵活，具有エ业以太网接ロ、MODEM接ロ、RS232、RS485串行ロ，支持标准的TCP/IP协议，经光纤网络或MODEM拨号，实现数据远传，构成电能质量监测网，实现远程控制调用，网点的扩展不受限制。(8)通道配置通道配置灵活最多可监测3*10相电压或电流，16路开关量输入。所有通道同步采样，保证计算结果的高精度。(9)參数设置系统參数设置、修改方便，可当地或远方修改。本实用新型的工作原理为在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接ロ映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电站内的智能电子设备(1ED，电能质量监测和继电保护)均采用统一的协议，通过网络进行信息交換。本监测终端通过光纤收发器，将过程层合并単元送过来的光信号进行光电转换，同时通过网络接收芯片，解析网际协议(TCP/IP)，根据IEC61850协议规范，解码收到的数据包，得到电压、电流实时采样数据，然后对采样数据进行电能分析，计算电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动与闪变、三相不平衡等电能质量技术指标，并通过网络将分析结果上传站控层，实现对电能质量的实时监控功能。需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于包括变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块和GPS时间基准模块，变送模块的输入端与过程层合并单元相连接，变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块依次相连接，GPS时间基准模块连接到内部总线上，数据处理及分析模块通过通信接口与站控层相连接。
2.根据权利要求I所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块通过总线式的接口或差分接口连接在< 一起。
3.根据权利要求I所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的变送模块采用光纤收发器。
4.根据权利要求I所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的数据采集模块由数据采集DSP模块和双端口 RAM连接构成。
5.根据权利要求I所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的管理模块由管理DSP模块和双端口 RAM连接构成。
6.根据权利要求I所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的数据处理与分析模块由嵌入式ETX、通信接口及显示打印接口连接构成。
7.根据权利要求I或6所述的新型智能变电站电能质量监测终端，其特征在于所述的通信接口为网络接口或RS232接口。
专利摘要本实用新型涉及一种新型智能变电站电能质量监测终端，其技术特点是包括变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块和GPS时间基准模块，变送模块的输入端与过程层合并单元相连接，变送模块、数据采集模块、管理模块、数据处理及分析模块依次相连接，GPS时间基准模块连接到内部总线上，数据处理及分析模块通过通信接口与站控层相连接。本实用新型应用于IEC61850标准规定的智能变电站系统结构中的间隔层，实现与过程层合并单元和站控层的无缝互联和通讯功能，充分保证了通信的可靠性和实时性，为智能变电站自动化系统的互动性和互操作性奠定了坚实的基础，节省了调试和维护时间，也降低了运行成本。
文档编号G01R31/00GK202404181SQ201220001269
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘颖英, 周胜军, 安哲, 崔健, 张树民, 徐荣琦, 李国栋, 王同勋, 薛兴刚, 郭浩 申请人:中国电力科学研究院, 天津市电力公司