智能变电站便携式报文及录波监测系统设计与实现

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1、智能变电站便携式报文及录波监测系统设计与实现刘春成1金运昌2熊天禄1黄振1（1.国网蚌埤供电公司安徽蚌埤233000；2.山东山大电力技术有限公司山大济南250101；）设计了适用于智能变电站的便携式报文及录波一体化装置。装置主要括报文及数据采集子系统，主要由实时报文接收模块、异常报文告警模块、实时流量统计模块、实时压缩处理模块、实时波形提取模块、录波启动判断模块、故障录波模块和稳态录波模块组成；报文及录波数据存储子系统，主要由故障录波及报文数据接收模块、故障录波报文独立存储管理模块、故障录波存储管理模块、稳

2、态录波存储管理模块、远传模块、COMTRADE数据转换模块、故障测距模块、异常报文事件告警模块、定值组管理模块、报文存储管理模块、异常报文独立存储管理模块等组成和故障录波及报文在线分析监视子系统。解决了目前现场缺乏便携式报文解析和故障数值分析工具的问题。关键词：智能变电站；报文；故障录波；便携0引言目前智能电网建设是各岡电力行业的热点，我国提出了建设“坚强可靠，经济高效，清洁环保，透明开放，友好互动”［1］的兵有中国特色的智能电网。智能化变电站是智能电网的重要组成部分，随着IEC61850标准的推行［2］，智

3、能变电站相关技术H益完善，智能变电站己经进入了大规模实用阶段。在智能变电站中，采用数字传输技术替代了常规变电站中沿用多年的模拟量传输，完成变电站各IED设备之间的实时信息交换，为实现数据共享和设备的互操作性提供了必要的技术基础。在数字传输的技术条件下，传统的故障录波装置己不能满足变电站日常运行、管理的需要，因此采用新的通信分析工只对智能变电站的通信报文（GOOSE、MMS、SMV等）进行分析、记录，即网络报文和录波分析装置［3-5］。目前国内已有多种相关产品。但在二次系统运维检修工作中，目前还缺乏现场便携式报

4、文解析和故障数值分析工具，不利于提高二次系统检测、调试和维护工作效率。1系统结构一个完整的便携式报文与录波监测系统包括便携式报文与录波监测装置和运行在PC上的报文在线分析监视子系统。便携式报文与录波监测系统采用系统化设计，结构图如图1所示，包括报文与数据采集子系统，支持ST,LC和Rj45等多种光电口并支持FT3协议。依赖于基于高性能的64位MIPS64架构的多核多线程网络处理器，可以完成原始报文的采集、分析、压缩以及存储等功能；报文及录波数据存储子系统，基于嵌入式实吋Linux内核，接收来自采集子系统的报文

5、数据并完成存储管理，远传，转换测距等功能。故障录波及报文在线分析监视子系统负责对故障录波数据和报文数据的在线监视、在线分析和管理等工作。系统可运行于Windows或Linux图形操作系统平台，基于自主研发的大容量列表管理控件、报文分析引擎、波形分析引擎以及流量监视等模块，实现功能强大的在线监视分析功能。图1系统结构2系统各子系统设计2.1报文及故障录波数据采集子系统故障录波及报文数据采集子系统框图如图2所示，采集子系统运行的是嵌入式实吋内核，是MIPS64内核的CPU专用操作系统，优点是高效、可靠的提供了外设

6、的驱动、定吋器管理、中断管理、文件系统、多核同步机制和多线程管理等功能。主要完成接收报文，分类报文，存储报文，异常报文告警，提取实吋波形，判断是否启动录波，故障录波，稳态录波，实吋对吋和实吋流量统计等功能。采集子系统首先通过实时报文接收模块，实时接收网口收到的报文数据，并根据报文类型将收到的报文分为SV报文、GOOSE报文、1588报文、MMS报文和其它报文这五类，然后由实时压缩处理模块分类压缩，压缩算法采用创新性的压缩效率可达3-10倍，压缩速率高达2.5Gbps的LZ77和Huffman编码结合的算法。接

7、收到报文之后，报文告警模块会根据报文类型的不同，分别提取不冋报文的主要字段进行异常判断。比如对SV报文进行双AD不一致，采样值突变等、对GOOSE报文进行变位，状态虚变等，对1588报文进行1588吋钟进入，1588吋钟退出等；对MMS报文进行IP校验错误，TCP校验错误等判断。然后实吋波形提取模块再从分类好的SV报文中提取波形。具体方式是每接收到一个报文就提取一次数据，为了确保提取后波形的正确性。需要将SV报文内的采样点号和装置自身吋钟相结合的方式进行同步采样。图3数据管理子系统结构稳态录波模块会实吋记录提

8、取的波形，采样频率最高可达4kHz，然后压缩之后存储。录波启动判断模块将提取出的波形进行计算，并根据DL/T553-2013《电力系统动态记录装置通用技术条件》中的启动条件判断是否启动录波。然后故障录波模块根据启动判断模块的判断结果，来启动故障录波。为了保证数据的完整性，录波数据先实时存储在内部的FLASH上，等录波全部完成后再传给数据存储管理子系统。为了保证报文、录波数据实吋性和一致性，还提供了B