XCD6185数字化保护测试仪

1、简介

     随着我国电力行业的发展及新技术的应用，数字化变电站成为未来变电站的发展趋势，并成为智能电网中的重要组成部分。各个电力设备厂家相继研发并推出适应数字化变电站的继电保护装置和智能电子设备（IED），因而对新型数字式继电保护和IED的测试提出了新的要求。基于IEC 61850的数字式继电保护测试仪的开发与应用对提高继电保护测试水平，防止继电保护及安全自动装置不正确动作，保障电网安全运行有着重要的现实意义。
    XCD6185数字化保护测试仪是结合电力现场情况、众多电力用户经验自主研发的便携式新产品，采用高性能PowerPC处理器、大规模FPGA、百兆光以太网通信等技术，可支持IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1/2和GOOSE的数字网络报文传输。YR-805D数字化保护测试仪为符合IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1/2、GOOSE规约的数字化保护、自动装置和仪器仪表提供了完整的测试方案，此外，还可以完成诸如丢帧、错序、假数据、阻塞、序号跳变等网络异常情况的模拟测试，适应了数字化变电站发展的需要。
    产品参照以下标准设计与制造：
    DL/T 860系列标准《变电站通信网络和系统》(即IEC 61850系列标准)；
    DL/T 624-1997《继电保护微机型试验装置技术条件》。
    GB/T 20840.8-2007《互感器　第八部分：电子式电流互感器》。

2、产品特点

2.1模块化结构，硬件设计先进
    （1）采用新一代高性能PowerPC + FPGA + 100Mbps Ethernet硬件架构，运算能力强、通信速度快、系统稳定可靠；
    （2）提供四对100Mbps光纤以太网收发口、6个光串口输出、1个光串口输入，可收发符合IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及GOOSE、规约的光数字信号；
    （3）兼容传统模拟开关量处理，提供8路模拟开关量输入和4路模拟开关量输出；
    （4）提供1个电以太网口连接PC机，负责与上位机软件通信，提供人机界面。
2.2嵌入式软件系统
    （1）PowerPC上运行嵌入式操作系统VxWorks，系统内核小，实时性高，装置性能稳定；
    （2）软件采用模块化设计，功能扩展灵活方便；
    （3）上位机通过以太网和VxWorks通信，通信更加灵活、可靠。
2.3强大的测试功能
    支持IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及GOOSE光数字报文输出测试，GOOSE信号可独立收发，也可与IEC61850-9-2共一个光以太网口收发；
    可实现各种规约下的变压器差动保护的三侧差动测试、母差保护的四回出线差动测试，可对保护装置及智能终端进行保护动作及跳闸的GOOSE传输延时测试；
    可进行丢帧、错序、失步、网络阻塞、假数据、置品质位无效、置同步位失步等多种网络故障模拟测试，评判保护装置在各种异常情况下动作性能，校验保护动作行为是否与其设计原理一致，避免在实际运行中发生上述情况时，保护装置发生误动或拒动；
    针对IEC61850-9-2采样值输出的灵活性，设计了可供用户选择的多样化的采样值输出模板；采样值（SV）及GOOSE收发支持scd、cid文件的导入配置；可监测网络报文，并从中提取SMV和GOOSE报文配置信息，大大地简化了测试的手动配置工作，提高了测试效率；
    支持802.1D协议规定的通用属性多点注册协议GMRP；使用GMRP可以动态注册交换成员在局域网内的VLAN，使得各装置在不调整接线的情况下，可动态的调整装置接收到的数据；
    具有丰富的测试模块，如光数字报文测试、GOOSE传输延时测试、电压电流测试、整组试验、谐波试验、状态序列、时间特性测试、线路距离保护测试、阻抗边界搜索测试、差动试验、并列同期、故障仿真与再现、系统振荡测试等；
    可组合多种测试功能模块进行批量测试，边界搜索可实时再现扫描全过程，使测试过程透明化；可实现次谐波和间谐波叠加输出，次谐波和间谐波分辨率为0.25次；
    支持故障仿真和COMTRADE格式数据回放：支持PL4仿真格式数据按IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2规约输出；支持满足COMTRADE 1991或COMTRADE 1999格式的数据回放。数据输入不受采样率限制，可导入任意采样率的数据。
2.4自环测试与示波功能
    具有光信号接收口，可接收并解析符合IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1 、IEC61850-9-2、GOOSE规约的报文，实现装置输出的自环测试；同时可接收合并单元（MU）或其它IED设备发出的光数字信号，实时显示其波形。
2.5对时与同步
    提供1个IRIG-B/PPM光串口输入，可接入IRIG-B或PPM对时信号，与GPS同步时钟同步，误差小于1us。并率先引入符合IEEE1588标准的网络对时方式，使得装置的对时方式更加多样化，更符合未来数字化变电站数据传输网络化的需求。
2.6完善的测试结果保存与输出
    （1）可定制的完善的测试报告：每项测试结果均被保留，测试结果数据保存完备；

（2）测试报告可以图表方式输出，报告内容用户可定制。

3、主要技术指标

（1）供电电压
◆ 电压：交流220V，允许偏差：-20%~+15%；
◆ 频率：50Hz，允许偏差-4%~2%；
◆ 波形：正弦，畸变因数不大于5%。
（2）环境条件
◆ 环境温度：-5℃~+40℃；
◆ 大气压力：80kPa~110kPa；
◆ 相对湿度：最湿月的月平均相对湿度为90%，同时该月的最低平均温度为25 ℃，并且在产品上不应出现凝露。（3）电气干扰
◆ 能承受GB/T17626.12规定的严酷等级为II级的振荡波干扰；
◆ 能承受GB/T17626.2规定的严酷等级为II级的静电放电干扰；
◆ 能承受GB/T17626.4规定的严酷等级为II级的快速瞬变干扰。
（4）配置四对100Mbps光纤以太网收发口、6个输出光串口、1个输入光串口、一个GPS脉冲对时口及一个电以太网口；
（5）支持IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及GOOSE光数字报文输出测试，GOOSE信号可独立收发，也可与IEC61850-9-2共一个光以太网口；
（6）可接收并解析符合IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1 、IEC61850-9-2、GOOSE规约的光数字报文；
（7）可接入IRIG-B或PPM对时信号，对时误差小于1us，并支持符合IEEE1588标准的网络对时；
（8）支持802.1D协议规定的通用属性多点注册协议GMRP；
（9）机箱尺寸：3U机箱(W×H×D)：364mm×150mm×374mm；采用新机箱的尺寸及重量。
（10）重量：5kg。

4、主要功能

    （1）试验配置
    试验配置主要用于设置SMV和GOOSE的相关配置。可以设置SMV的报文格式、采样率、报文参数、数据格式等；可设置GOOSE的报文参数、发送时间间隔、GOOSE数据类型，支持多种数据个数的任意组合，开入、开出可灵活的关联到多个GOCB中的多个数据条目上，一个开出可关联五个条目，实现了多个变量的同时控制。
可以通过三种方式配置SMV和GOOSE的相关参数：手动修改；导入SCD或CID文件；监测网络，获取网络中报文的配置信息。通过这三种方式，用户可以跳过繁琐的配置，将更多的精力放在测试上
    （2）报文异常测试
    针对智能变电站中，数据传输网络化的情况，我们提供了报文异常测试功能。它可以模拟网络丢帧、以及MU之间失步、单MU丢失对时信号，MU异常等多种异常情况，以此来检测保护装置是否能处理网络异常的情况。
    （3）自环测试及数字示波
    启动动态示波功能，可接入自环的光数字信号或其他合并单元(MU)信号，实时显示波形，显示采样值报文计数、GOOSE报文计数等报文统计信息，方便现场测试时检测本装置或其它IED设备是否有报文输出。
    （4）光数字测试
    光数字测试模块具有以下功能：发送IEC 60044-8（FT3）、IEC 61850-9-1、IEC 61850-9-2采样值报文，发送和接受GOOSE报文，可进行GOOSE传输延时测试。
    （5）电压电流
    电压电流模块具有以下功能：电压保护测试，电流保护测试，功率保护测试，频率及高低周保护测试，时间继电器测试，直流继电器测试。
    （6）整组试验
    整组试验模块用于模拟输电线路故障前、故障、跳开、重合和永跳等状态，以测试保护装置在各个状态下的动作情况。
    （7）谐波试验
    谐波试验模块可输出2-20次谐波，以及0.25次、0.5次、0.75次……的间谐波，间谐波最小分辨率为0.25次。
    （8）状态序列
    状态序列模块可设置最多50个状态，可设置时间触发、开入量触发和GPS触发。
    （9）状态序列2
状态序列2是在状态序列基础上做的扩展，除了具备状态序列中的功能外，本模块还可以在每个状态中控制多个采样值控制块的数据。
    （10）时间特性
    时间特性模块提供I-t特性、U-t特性和U/f-t特性测试，特性曲线包括：普通反时限、非常反时限、超反时限、热过载（无存储）反时限、热过载（有存储）反时限，还支持两种通用反时限和自定义反时限。
    （11）线路保护
    线路保护模块可测试距离保护定值、零序过流保护定值和负序过流保护定值。
    （12）阻抗边界
    阻抗边界模块可采用单向或双向扫描的方式对阻抗保护动作边界进行搜索，边界特性可设置为圆特性、两种四边形特性（四边形特性1、四边形特性2）和直线特性。
    （13）差动试验
    差动试验模块可进行比率制动边界搜索、比率制动定点测试和谐波制动边界搜索，提供发电机保护、变压器保护和发变组保护等三种保护测试模型。
    （14）并列同期
    并列同期模块用于测试同期装置的电压、频率、角度的动作值，电压、频率的闭锁值，导前角和导前时间及电气零点，同时可完成电压、频率的脉宽测试，电压、频率调整测试。
    （15）故障再现
    故障再现模块可导入COMTRADE1991、 COMTRADE1999格式的波形文件或ATP、EMTP、EMTDC等仿真工具生成的PL4文件，按IEC60044-8（FT3）、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2规约输出；输入采样频率自适应，允许采样频率范围为5kHz-50kHz，输出故障时的电压电流波形及开入量变位情况，输出最高采样率12.8kHz。触发方式包括：无触发、按键触发及GPS触发。
    （16）振荡试验
    振荡试验提供旋转振荡、摇摆振荡、旋转振荡中故障和摇摆振荡中故障四种振荡模型。
    （17）GOOSE延时
    GOOSE延时模块专门用于测试从GOOSE报文发出，到被测装置做出相应的动作直接的延时。