ZH-3D技术说明书090407

ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书武汉中元华电科技股份有限公司WuhanZhongyuanHuadianScience&TechnologyCo.,Ltd文档历史记录历史记录修改历史记录序号日期修改情况版本号签字012009.2.18创建1.0赵银凤校阅历史记录序号日期校对情况签字012009.4.7排版校对无误谢文勤批准历史记录序号日期批准情况签字文档历史记录I目录1.概述.................................................................................................12.工作原理.........................................................................................22.1.硬件系统.....................................................................................................22.2.软件系统.....................................................................................................52.3.技术特点.....................................................................................................63.关键技术.........................................................................................73.1.多通道DMA的8端口内存共享技术...........................................................73.2.基于FPGA的24通道解码器......................................................................73.3.IEC60044-8采样值同步追踪补偿................................................................73.4.支持数字化变电站全通信规约.....................................................................73.5.可配置的报文集中器....................................................................................73.6.互操作性...................................................................................................104.技术指标.......................................................................................115.附录...............................................................................................125.1.附录一60044-8和IEC61850-9-1报文格式..............................................125.2.附录二IEC61950-9-2报文格式................................................................145.3.附录三IEC61850GOOSE报文格式.........................................................15ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书11.概述ZH-3D电力系统数字故障录波分析装置适应了数字化变电站的发展，可以接入数字化变电站的过程层网络的SAV（采样值）报文和GOOSE（变电站状态事件）报文。为了适应每个数字化变电站应用模式，ZH-3D数字故障录波分析装置同时也兼容了传统模拟电压、电流及开关量信号的接入。ZH-3D数字故障录波分析装置与站控层设备的通信采用IEC61850MMS通信规约，实现与站控层设备的互操作。ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书22.工作原理2.1.硬件系统ZH-3D电力系统数字故障录波分析装置硬件系统主要由管理机单元、数字式录波单元、报文集中器以及必要的网络附件组成，其中“报文集中器”又分为以下五种，可根据变电站网络配置情况选择搭配组合：TDMSAV报文集中器；IEC60044-8SAV报文集中器；IEC61850-9-1SAV报文集中器；IEC61850-9-2SAV报文集中器；IEC61850GOOSE报文集中器；ZH-3D电力系统数字故障录波分析装置硬件系统逻辑结构图如下：交换机（含光接口）数字式录波单元ZHP405RTDM录波管理机单元其他后台TDM接入IRIG-BNTP/SNTPPTPTDMSAV集中器ZHP405R8IEC60044-8接入IEC60044-8SAV集中器ZHP405R91IEC61850-9-1接入IEC61850-9-1SAV集中器ZHP405F8ZHP405R92IEC61850-9-2SAV集中器ZHP405F8ZHP405RGOOSEGOOSE集中器ZHP405F8IEC61850-9-2接入GOOSE接入MMS2.1.1.录波管理机单元作为人机交互接口，实现对录波单元进行修改定值、进行配线等操作；实现电压电流波形显示、分析等功能。2.1.2.数字式录波分析单元数字式录波单元接收来自各个报文集中器的SAV报文和GOOSE报文，进行录波判启动等算法。数字式录波单元同时通过IEC61850MMS通信规约实现对站控层设备的通信，该分析单元组成如下：ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书3ZH-ADSP：接收各个集中器的数据，进行傅立叶计算，录波判启动计算等；ZHCPU：实现与站控层设备的IEC61850MMS通信，以及和录波管理机单元的通信。2.1.3.TDM集中器和60044集中器TDMSAV集中器和IEC60044-8集中器分别用于采集TDMSAV报文和IEC60044-8SAV报文。TDMSAV集中器和IEC60044-8集中器都采用了相同的硬件结构，采用了“2U”机箱结构。该硬件系统为PowerPC405EXCPU，处理能力为500MIPS。该硬件系统的关键技术特点如下：采用POWERPC405CPU，CPU主频为400MHz；采用多个通道DMA控制器和8端口内存共享技术；采用基于FPGA的24通道硬件解码器；1个PPS和B码兼容的对时端子。2.1.3.1.TDMSAV报文集中器TDMSAV报文集中器是记录数字化变电站过程层网络的TDMSAV报文，TDMSAV报文是通过时分复用技术采用单光纤通道传输多通道SAV报文，3路光纤信号作为一组SAV报文传输信号。TDMSAV报文集中器主要由ZHP405RTDM模块组成，该模块主要特点如下：ZHP405RTDM具备24路光口，可以接收8组SAV报文传输信号，并实现8组SAV报文的同步；ZHP405RTDM实现对TDMSAV报文的解析，并将处理后的报文转发给数字录波单元。2.1.3.2.IEC60044-8SAV报文集中器IEC60044-8报文集中器是记录数字化变电站过程层网络的IEC60044-8SAV报文，IEC60044-8报文是采用曼彻斯特编码，每路光纤传输固定12路SAV报文。IEC60044-8SAV报文集中器主要由ZHP405R8模块组成，该模块主要特点如下：ZHP405R8具备24路光口，接收24路光纤传输的IEC60044-8SAV报文，采用FPGA实现解码，并实现24路SAV报文的同步；ZHP405R8实现对IEC60044-8报文的解析,并将处理后的报文转发给数字录波单元。2.1.4.IEC61850集中器IEC61850集中器进行采集基于IEC61850通信规约的数字化变电站的SAV报文和ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书4GOOSE报文。IEC61850集中器包括IEC61850-9-1SAV集中器、IEC61850-9-2SAV集中器和IEC61850GOOSE集中器。每个集中器和光口扩展模块都采用插件结构，并且采用“3U”机箱结构。IEC61850集中器主要包含ZHP405R91、ZHP405R92、ZHP405RGOOSE数据集中模块和ZHP405F8光扩展模块。根据数字化变电站的实施模式，可以选择配置不同的数据集中模块和光扩展模块，并且每个数据集中模块最大可以扩展两个光扩展模块。集中器的结构特点如下：采用POWERPC405CPU，处理能力为500MIPS；4个10/100M电口以太网；2个光电互换（SC）以太网；可扩展18路全双工100Mbps光纤以太网；采用多通道DAM的8端口内存共享技术，光口扩展板和数据集中模块之间通信带宽达10～200Mbytes/s。1)IEC61850-9-1SAV报文集中器IEC61850-9-1报文集中器是记录数字化变电站过程层网络的IEC61850-9-1SAV报文.IEC61850-9-1SAV报文集中器。该集中器组成如下：ZHP405R91：IEC61850-9-1SAV数据集中模块，可扩展两块ZH91Pt8光纤扩展模块，可实现16路IEC61850-9-1SAV报文的同步接收，并将处理后的报文转发给数字录波单元。ZHP405F8：光口扩展模块，实现ZHP405R91模块的光口扩展，每个ZHP405F8光口扩展模块可实现8路光口扩展。2)IEC61850-9-2SAV报文集中器IEC61850-9-2报文集中器是记录数字化变电站过程层网络的IEC61850-9-2SAV报文。该集中器组成如下：ZHP405R92：IEC61850-9-2SAV数据集中模块，可扩展两块ZHP405F8光纤扩展模块，可实现16路IEC61850-9-2SAV报文的同步接收，并将处理后的报文转发给数字录波单元；ZHP405F8：光口扩展模块，实现ZHP405N92模块的光口扩展，每个ZHP405F8光口扩展模块可实现8路光口扩展。3)IEC61850GOOSE报文集中器IEC61850GOOSE报文集中器是记录数字化变电站过程层网络的IEC61850GOOSE报文。该集中器组成如下：ZHP405RGOOSE：IEC61850GOOSE数据集中模块，具备2路光口，可以接收ZH-3D数字故障录波分析装置技术说明书52路光纤传输的IEC61850GOOSE报文，并可扩展ZHP405F8光口扩展模块。ZHP405F8：光口扩展模块，实现ZHP405RGOOSE模块的光口扩展，每个ZHP405F8光口扩展模块可实现8路光口扩展。2.2.软件系统ZH-3D电力系统数字故障录波分析装置软件系统主要由调度端软件系统、管理机软件系统、数字式录波单元软件系统和报文集中器软件系统组成，其中报文集中器的软件系统又根据网络协议的差别分为如下几个子系统：TDM报文解码集中组合软件系统；IEC60044-8SAV采样值报文解码集中组合软件系统；IEC61850-9-1SAV采样值报文解码集中组合软件系统；IEC61850-9-2SAV采样值报文解码集中