發(fā)布時(shí)間：2021-02-22 23:09

　　針對智能變電站就地化保護(hù)測試面臨的數(shù)據(jù)高速傳輸和實(shí)時(shí)處理問題,分析了就地化保護(hù)高可靠性無縫冗余（HSR）環(huán)網(wǎng)多子機(jī)的測試模型。評估了報(bào)文類型、大小以及傳輸速度等要求,設(shè)計(jì)了基于多核數(shù)字信號處理器（DSP）的硬件整體解決方案。在多核DSP軟件實(shí)現(xiàn)上,將任務(wù)分解并映射到各個(gè)核心進(jìn)行并行處理。使用核間通信（IPC）中斷和共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)核心間快速數(shù)據(jù)遷移,基于串行高速輸入輸出口（SRIO）完成高速報(bào)文傳輸。通過對報(bào)文計(jì)算、緩存、傳輸速度和可靠性等環(huán)節(jié)進(jìn)行測試驗(yàn)證。結(jié)果表明,多核DSP的性能滿足就地化保護(hù)測試所需的數(shù)據(jù)計(jì)算和吞吐量需求。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2020,48(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

HSR網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銯ig.1TopologystructureofHSRnetwork

2個(gè)網(wǎng)口接入保護(hù)專網(wǎng)，完全相同的2個(gè)網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)冗余備份。就地化保護(hù)專網(wǎng)采用三網(wǎng)合一通信方式，即SV、GOOSE和制造報(bào)文規(guī)范(ManufacturingMessageSpecification,MMS)三種報(bào)文共口傳輸。子機(jī)通過保護(hù)專網(wǎng)接入站控層，2個(gè)網(wǎng)口雙套配置，提供數(shù)據(jù)給站域保護(hù)和智能錄波器使用。多子機(jī)測試，需要接收并解析啟動環(huán)網(wǎng)、保護(hù)環(huán)網(wǎng)和保護(hù)專網(wǎng)的數(shù)據(jù)，但不能改變環(huán)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容和流動方向。以4個(gè)子機(jī)為例，其測試模型如圖2所示，圖中所繪的接線方式為光纖，現(xiàn)場實(shí)際使用的是標(biāo)準(zhǔn)航插。圖2多子機(jī)測試模型Fig.2Testmodelofmultiplesubmachines子機(jī)的保護(hù)專網(wǎng)網(wǎng)口直接接入測試平臺，啟動環(huán)網(wǎng)和保護(hù)環(huán)網(wǎng)則需要將環(huán)形鏈路的某個(gè)中間斷開，一起接入測試平臺。測試平臺工作時(shí)，功能上類似于串入鏈路中的子機(jī)，需要在啟動環(huán)網(wǎng)和保護(hù)環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以保證子機(jī)環(huán)網(wǎng)通信鏈路的完整性。不同的是，子機(jī)只接收目的地為自身的數(shù)據(jù)，而測試平臺需要接收所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析�？玳g隔保護(hù)多子機(jī)測試，需要配備4個(gè)千兆光網(wǎng)口用于環(huán)網(wǎng)測試，保護(hù)專網(wǎng)測試需要的百兆光網(wǎng)口數(shù)量是子機(jī)數(shù)量的2倍。1.3數(shù)據(jù)量分析多子機(jī)測試數(shù)據(jù)量，與現(xiàn)場保護(hù)配置方案、子機(jī)數(shù)量配置、SV和GOOSE控制塊、采樣率等有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[24]的計(jì)算結(jié)果，單HSR環(huán)網(wǎng)在接入8臺母差間隔子機(jī)和1臺電壓子機(jī)，每個(gè)子機(jī)按1個(gè)SV發(fā)送控制塊和1個(gè)GOOSE發(fā)送控制塊以及管理報(bào)文配置，在保護(hù)1.2kHz采樣率，每個(gè)GOOSE控制塊最大預(yù)留60個(gè)單遙信組包的情況下，電壓子機(jī)SV報(bào)文流量約為2.16Mbit/s，母聯(lián)子機(jī)和間隔子機(jī)流量約為1.3Mbit/s。按照管理報(bào)文每臺2Mbit/s進(jìn)行估算，單個(gè)環(huán)網(wǎng)內(nèi)?

個(gè)GOOSE發(fā)送控制塊以及管理報(bào)文配置，在保護(hù)1.2kHz采樣率，每個(gè)GOOSE控制塊最大預(yù)留60個(gè)單遙信組包的情況下，電壓子機(jī)SV報(bào)文流量約為2.16Mbit/s，母聯(lián)子機(jī)和間隔子機(jī)流量約為1.3Mbit/s。按照管理報(bào)文每臺2Mbit/s進(jìn)行估算，單個(gè)環(huán)網(wǎng)內(nèi)典型配置下的峰值流量約為127.12Mbit/s。對于HSR雙向環(huán)網(wǎng)，其總流量約為單向流量的2倍，即254.24Mbit/s。2測試平臺設(shè)計(jì)2.1硬件設(shè)計(jì)根據(jù)對就地化保護(hù)測試原理的分析，選擇硬件平臺，確定硬件實(shí)現(xiàn)方案，如圖3所示。圖3硬件方案Fig.3Hardwarescheme就地化保護(hù)測試平臺核心由x86上位機(jī)、TI公司的TMS320C6678多核DSP和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)組成。上位機(jī)運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場接線生成測試平臺配置，用戶通過Qt圖形界面，配置測試任務(wù)，通過網(wǎng)口下發(fā)至DSP執(zhí)行，同時(shí)接收測試數(shù)據(jù)，顯示測試狀態(tài)和結(jié)果。測試的主要工作由多核DSP和FPGA完成。多核DSP是系統(tǒng)的計(jì)算核心，充分發(fā)揮多個(gè)核心并行執(zhí)行，計(jì)算速度快的特點(diǎn)，根據(jù)上位機(jī)配置，通過串行高速輸入輸出口(SRIO)高速發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，實(shí)時(shí)解析接收報(bào)文，高速計(jì)算發(fā)送報(bào)文。此外，多核DSP通過外部內(nèi)存接口(ExternalMemoryInterface,EMIF)訪問FPGA內(nèi)部寄存器，進(jìn)行系統(tǒng)配置，查詢系統(tǒng)狀態(tài)。FPGA主要進(jìn)行外部接口控制，緩存并轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。FPGA外接4個(gè)千兆光網(wǎng)口用于環(huán)網(wǎng)測試，18個(gè)百兆光網(wǎng)口進(jìn)行保護(hù)專網(wǎng)測試，最多可進(jìn)行9個(gè)子機(jī)同時(shí)測試，能滿足大多數(shù)應(yīng)用場合的需求�？玳g隔保護(hù)就地化后，需要采用時(shí)間同步技術(shù)，保證各間隔子機(jī)精確對時(shí)。多核DSP

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于就地化保護(hù)的智能變電站設(shè)計(jì)方案研究[J]. 張頔,張志鵬,蘇紅紅,張寧,張益國.  電力勘測設(shè)計(jì). 2019(11)
[2]基于HSR的智能變電站過程層通信網(wǎng)絡(luò)[J]. 李仲青,蔣帥,杜宇,郭雅蓉.  電氣應(yīng)用. 2019(07)
[3]變電站整站二次設(shè)備就地化及運(yùn)維方案研究[J]. 黃曉明,黃志華,張華嬌,劉瑩,陳永偉,丁昊.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2019(05)
[4]高加速壽命試驗(yàn)在就地化保護(hù)裝置可靠性研究中的應(yīng)用[J]. 賀春,陳光華,王朋飛,贠雨含,黃建才,范瑞兆.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2018(20)
[5]就地化保護(hù)裝置流水線測試系統(tǒng)研制[J]. 卜強(qiáng)生,宋爽,高磊,崔玉,張志,陸偉.  電力系統(tǒng)自動化. 2018(20)
[6]基于IEC61850邏輯設(shè)備管理層次結(jié)構(gòu)的就地化保護(hù)裝置建模研究與應(yīng)用[J]. 董貝,薛鐘,張堯,張?jiān)?葛雅川,趙謙.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2018(14)
[7]智能變電站就地化保護(hù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用展望[J]. 李亮玉,唐寶鋒,趙賢龍,張?bào)K,鄭紫堯.  華電技術(shù). 2018(05)
[8]面向繼電保護(hù)系統(tǒng)級測試的缺陷自動定位方法[J]. 陳創(chuàng),陳文睿,李津.  中國電力. 2018(05)
[9]就地化線路保護(hù)技術(shù)方案研究[J]. 董新濤,康小寧,李寶偉,裘愉濤,田巧紅.  浙江電力. 2018(04)
[10]高性能嵌入式并行計(jì)算架構(gòu)的研究[J]. 孟振華,柳柱,仲雪潔,張宏波,楊誠.  自動化與儀表. 2018(04)



本文編號：3046684