2024年3月27日发(作者：闳丰)
第
51
卷
第
4
期
：
0019-0023
2015
年
4
月
16
日
High
Voltage
Apparatus
Vol.51,
No.4
：
0019-0023
Apr.
16,2015
DOI
：
10.13296/.2015.04.004
智能高压开关控制系统检测装置
申春红
1
，
苏晓毅
1
，
潘巧梅
2
，
叶
瑞
2
（
1.
西安高压电器研究院有限责任公司
，
西安
710077
；
2.
西安西电开关电气有限公司
，
西安
710077
）
摘要
：
智能高压开关控制系统是智能变电站的重要组成部分与关键节点
，
它将传统的
GIS
控制系统与先进
的通讯
、
电子信息技术融为一体
，
完成对
GIS
的智能控制及监测功能
。
随着智能电网的进一步推进
，
对智能
高压开关控制系统提出了新的要求
，
通过对智能高压开关控制系统一体化检测试验来保证智能开关的整体
可靠性
，
它的可靠性对智能电网的安全运行尤为重要
。
笔者提出了一种设计系统合理
、
使用方便并能有效保
证智能高压控制系统可靠性的检测装置
,
解决了对智能高压控制系统检测手段不全面的问题
。
关键词
：
智能变电站
；
高压开关控制系统
；
检测装置
；
IEC61850
TestDevice
ofIntelligentHighVoltageSwitchgearControlSystem
SHENChunhong
1
，
SUXiaoyi
1
，
PAN
Qiaomei
2
，
YERui
2
（
’
an
HighVoltageApparatusResearchInstituteCo.
，
Ltd.
，
Xi
’
an
710077,China
；
’
an
XDHighVoltageElectricCo.
，
Ltd.
，
Xi
’
an
710077,China
）
Abstract:
Intelligenthighvoltageswitchgearcontrolsystemisanimportantpartandkeynodeofsmart
gratestraditionalcontrolsystemofGIS,advancedcommunication,electronicsand
efurtherdevelopmentofsmart
gird,therearemoreiability
ofintelligenthighvoltageswitchgearcontrolsystemisparticularlyimportantfornormaloperationofsmart
perpresentsanewtestdevice,whichcaneffectiveguaranteethereliabilityofintelligenthigh
voltageswitchgearcontrolsystemandsolvethecurrentproblemofintelligenthighvoltageswitchgear
vicedesignsreasonablyandusereliably.
Keywords:intelligentsubstation
；
intelligent
highvoltageswitchgearcontrolsystem
；
test
device
；
IEC
61850
压开关控制系统随主机一体化联调及整体试验的困
难或缺失
，
从而使得产品到现场后因技术
、
组织接口
的难以协调
，
严重影响智能变电站安装调试进度和
性能可靠性
。
笔者结合智能高压开关控制系统的特
点及嵌入式系统的优点
，
为智能高压开关控制系统
提供了一种新的调试检测装置
，
即可用于传统的
0
引言
随着中国智能电网的发展
，
智能高压开关作为
智能变电站的重要组成部分和关键节点
，
对智能电
网的安全起着举足轻重的作用
。
而针对智能高压开
关控制系统随主机一体化的出厂
、
现场的调试和检
测没有系统规范的方法
[1]
，
目前二次元件只是
二次
厂商在出厂试验时针对单个装置进行试验
，
一次厂
商针对一次设备单独进行试验
。
一次厂商将二次元
件采购入厂后
，
由于缺少有效的检验设备和方法
，
只
是对二次元器件进行简单的外观检查后直接进行组
装出厂
，
对二次元件与一次设备的整体功能无法进
行试验
、
调试
。
另有大量的工程一次设备
、
二次元件
直接发送到变电站工程现场进行组装
，
造成智能高
收稿日期
：
2014
－
10
－
13
；
修回日期
：
2014
－
11
－
15
GIS
开关设备二次控制回路的正确性检测
，
也可以
作为开关工厂入厂检测装入智能开关的电子装
置
—
——
开关设备控制器的测试设备
，
还可用于安装
了智能元件的智能高压开关设备的整机出厂试验
。
笔者介绍了该装置的设计组成
、
主要功能及可实现
的测试项目
。
1
装置的技术方案
该装置主要包括
3
部分
，
见图
1
。
第
1
部分是主
·
20
·
2015
年
4
月
第
51
卷
第
4
期
控板
，
发送
GOOSE
命令或专用调试命令给智能高
压开关控制系统
，
并取得高压开关控制系统动作反
馈
，
显示给测试人员
[2]
；
第
2
部分是电气模拟回路
，
模拟断路器和隔离开关
、
接地开关动作
[3-4]
；
第
3
部
分是人机接口
，
包括液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
，
提供友好的操作界面
，
将操作命令
、
装置状态
、
报文
等各种信息显示出来
，
实现该装置与智能高压开关
控制系统的交互过程
。
智能高压开关
/
开
关设备控制器
2.1
主控板
主控板采用研华公司的
3.5
寸
PCM-9361
嵌入
式单片机
，
INTEL
架构
。
该单片机采用外形小巧
、
功
能强大的
45nm
IntelAtomN270(
带
945GSE
和
ICH7M
芯片组
)
处理器
，
频率
1.6GHz
，
该处理器具
备强大的数据处理能力
，
但功耗却极低
，
正常运行时
仅为
10W,
故发热量低
，
可在无风扇状态下保持安
全稳定运行
，
适合工业环境
。
PCM-9361
采用
2G
的
DDR2
内存
，
SATA
2.0
规范进行数据存储
，
256G
的
固态硬盘
，
为所研发装置提供了快速
、
大容量的存储
空间
，
可现场保存大量的试验数据
。
PCM-9361
具有
丰富的
I/O
接口
，
3
个
100/1000Mb/s
网络接口
、
两个
1
主控板
2
电气模拟回路
串口
(1RS232
，
1RS232/422/485)
、
5
个
USB2.0
口
。
3
人机接口
(
液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
)
智能高压开关控制系统检测装置
图
1
检测装置系统连接图
PCM-9361
支持
多种操作系统
，
如
Win7
、
WinXP
、
WinCE
及
QNX
。
嵌入式
OS
、
研华嵌入式软件
API
(SUSI)
和专用软件平台
，
可帮助用户更便捷地整合和
配置应用
[7]
。
实现
GOOSE
命令的解析显示和组帧发
送的软件到硬件的转换过程
，
操动断路器分合操作
、
开关分合操作或接收智能控制系统返回的报文
。
Fig.1
Testdevicesystemconnectionfigure
2
装置的硬件设计
该装置采用模块化设计
,
提高了电子产品的可
2.2
电源板
电源板采用开关电源模块
，
输入交流
220V
，
经
靠性
、
标准性
、
互换性和独立性
[5]
。
箱
体
采用标准
过电源变换
，
给装置提供
220
、
24
、
12
、
5V
直流电源
。
4U19
英寸
,
插箱式结构
，
符合
IEC
297
标准
，
便于安
装
、
检测
[6]
。
装置具体原理结构图见图
2
，
装配板卡结
构见图
3
。
指示灯
电信号
状态量信号
输入模块
控制
电信号
按钮
信号输
出模块
2.3
断路器操作板
断路器操作板包括分合闸操作按钮
、
位置状态
指示
、
位置接点输出
,
其可以模拟断路器的操作过程
,
提供智能高压开关控制系统所需要的状态信号
，
按
照需求进行单相或三相操作选择
。
DC
110/220
电压信号
机构或开关
设备控制器
2.4
开关操作板
开关操作板包括分合闸操作按钮
、
位置状态指
DC
110/220
电压信号
示
、
位置接点输出
，
可以模拟开关的操作过程
,
提供
智能高压开关控制系统所需要的状态信号
。
屏幕
/
键
PS2/
主控模
以太网
光电转
Goose
开关设备
盘
/
鼠标
USB
块
/
软件
控制器
换模块
网络
控制器
人机界面
智能高压开关控制系统检测装置
图
2
检测装置结构图
2.5
遥信开入板
遥信开入板
，
根据需要将断路器分合位置
、
开关
分合位置
、
其他相关报警信息接入
。
Fig.2
Testdevicestructurefigure
2.6
母板
母板用来将电源板与主控板
，
断路器操作板
、
开
人机接口
(
液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
)
母板
关操作板
、
遥信开入板进行连接
，
并给主控板
、
人机
接口提供相关接口
。
2.7
开关
操作
板
开关
操作
板
遥信
开入
板
人机接口
人机接口
，
包括液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
主
控
板
电
源
板
断路
器操
作板
图
3
开关
操作
板
等
。
为了便于操作
，
该装置设计了
“
键控
+
触摸板
”
的
方便灵活的人机交互方式
。
显示器选用低功耗的研
华
5.6
寸
(
分辨率
800×600)
液晶显示屏
。
对断路器和
开关进行操作状态显示及相关开入信息测试
，
并可
以直接查看命令执行结果及各种报警开入信息
。
装配板卡结构图
Fig.3
Assemblyboardstructurefigure
2024年3月27日发(作者：闳丰)
第
51
卷
第
4
期
：
0019-0023
2015
年
4
月
16
日
High
Voltage
Apparatus
Vol.51,
No.4
：
0019-0023
Apr.
16,2015
DOI
：
10.13296/.2015.04.004
智能高压开关控制系统检测装置
申春红
1
，
苏晓毅
1
，
潘巧梅
2
，
叶
瑞
2
（
1.
西安高压电器研究院有限责任公司
，
西安
710077
；
2.
西安西电开关电气有限公司
，
西安
710077
）
摘要
：
智能高压开关控制系统是智能变电站的重要组成部分与关键节点
，
它将传统的
GIS
控制系统与先进
的通讯
、
电子信息技术融为一体
，
完成对
GIS
的智能控制及监测功能
。
随着智能电网的进一步推进
，
对智能
高压开关控制系统提出了新的要求
，
通过对智能高压开关控制系统一体化检测试验来保证智能开关的整体
可靠性
，
它的可靠性对智能电网的安全运行尤为重要
。
笔者提出了一种设计系统合理
、
使用方便并能有效保
证智能高压控制系统可靠性的检测装置
,
解决了对智能高压控制系统检测手段不全面的问题
。
关键词
：
智能变电站
；
高压开关控制系统
；
检测装置
；
IEC61850
TestDevice
ofIntelligentHighVoltageSwitchgearControlSystem
SHENChunhong
1
，
SUXiaoyi
1
，
PAN
Qiaomei
2
，
YERui
2
（
’
an
HighVoltageApparatusResearchInstituteCo.
，
Ltd.
，
Xi
’
an
710077,China
；
’
an
XDHighVoltageElectricCo.
，
Ltd.
，
Xi
’
an
710077,China
）
Abstract:
Intelligenthighvoltageswitchgearcontrolsystemisanimportantpartandkeynodeofsmart
gratestraditionalcontrolsystemofGIS,advancedcommunication,electronicsand
efurtherdevelopmentofsmart
gird,therearemoreiability
ofintelligenthighvoltageswitchgearcontrolsystemisparticularlyimportantfornormaloperationofsmart
perpresentsanewtestdevice,whichcaneffectiveguaranteethereliabilityofintelligenthigh
voltageswitchgearcontrolsystemandsolvethecurrentproblemofintelligenthighvoltageswitchgear
vicedesignsreasonablyandusereliably.
Keywords:intelligentsubstation
；
intelligent
highvoltageswitchgearcontrolsystem
；
test
device
；
IEC
61850
压开关控制系统随主机一体化联调及整体试验的困
难或缺失
，
从而使得产品到现场后因技术
、
组织接口
的难以协调
，
严重影响智能变电站安装调试进度和
性能可靠性
。
笔者结合智能高压开关控制系统的特
点及嵌入式系统的优点
，
为智能高压开关控制系统
提供了一种新的调试检测装置
，
即可用于传统的
0
引言
随着中国智能电网的发展
，
智能高压开关作为
智能变电站的重要组成部分和关键节点
，
对智能电
网的安全起着举足轻重的作用
。
而针对智能高压开
关控制系统随主机一体化的出厂
、
现场的调试和检
测没有系统规范的方法
[1]
，
目前二次元件只是
二次
厂商在出厂试验时针对单个装置进行试验
，
一次厂
商针对一次设备单独进行试验
。
一次厂商将二次元
件采购入厂后
，
由于缺少有效的检验设备和方法
，
只
是对二次元器件进行简单的外观检查后直接进行组
装出厂
，
对二次元件与一次设备的整体功能无法进
行试验
、
调试
。
另有大量的工程一次设备
、
二次元件
直接发送到变电站工程现场进行组装
，
造成智能高
收稿日期
：
2014
－
10
－
13
；
修回日期
：
2014
－
11
－
15
GIS
开关设备二次控制回路的正确性检测
，
也可以
作为开关工厂入厂检测装入智能开关的电子装
置
—
——
开关设备控制器的测试设备
，
还可用于安装
了智能元件的智能高压开关设备的整机出厂试验
。
笔者介绍了该装置的设计组成
、
主要功能及可实现
的测试项目
。
1
装置的技术方案
该装置主要包括
3
部分
，
见图
1
。
第
1
部分是主
·
20
·
2015
年
4
月
第
51
卷
第
4
期
控板
，
发送
GOOSE
命令或专用调试命令给智能高
压开关控制系统
，
并取得高压开关控制系统动作反
馈
，
显示给测试人员
[2]
；
第
2
部分是电气模拟回路
，
模拟断路器和隔离开关
、
接地开关动作
[3-4]
；
第
3
部
分是人机接口
，
包括液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
，
提供友好的操作界面
，
将操作命令
、
装置状态
、
报文
等各种信息显示出来
，
实现该装置与智能高压开关
控制系统的交互过程
。
智能高压开关
/
开
关设备控制器
2.1
主控板
主控板采用研华公司的
3.5
寸
PCM-9361
嵌入
式单片机
，
INTEL
架构
。
该单片机采用外形小巧
、
功
能强大的
45nm
IntelAtomN270(
带
945GSE
和
ICH7M
芯片组
)
处理器
，
频率
1.6GHz
，
该处理器具
备强大的数据处理能力
，
但功耗却极低
，
正常运行时
仅为
10W,
故发热量低
，
可在无风扇状态下保持安
全稳定运行
，
适合工业环境
。
PCM-9361
采用
2G
的
DDR2
内存
，
SATA
2.0
规范进行数据存储
，
256G
的
固态硬盘
，
为所研发装置提供了快速
、
大容量的存储
空间
，
可现场保存大量的试验数据
。
PCM-9361
具有
丰富的
I/O
接口
，
3
个
100/1000Mb/s
网络接口
、
两个
1
主控板
2
电气模拟回路
串口
(1RS232
，
1RS232/422/485)
、
5
个
USB2.0
口
。
3
人机接口
(
液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
)
智能高压开关控制系统检测装置
图
1
检测装置系统连接图
PCM-9361
支持
多种操作系统
，
如
Win7
、
WinXP
、
WinCE
及
QNX
。
嵌入式
OS
、
研华嵌入式软件
API
(SUSI)
和专用软件平台
，
可帮助用户更便捷地整合和
配置应用
[7]
。
实现
GOOSE
命令的解析显示和组帧发
送的软件到硬件的转换过程
，
操动断路器分合操作
、
开关分合操作或接收智能控制系统返回的报文
。
Fig.1
Testdevicesystemconnectionfigure
2
装置的硬件设计
该装置采用模块化设计
,
提高了电子产品的可
2.2
电源板
电源板采用开关电源模块
，
输入交流
220V
，
经
靠性
、
标准性
、
互换性和独立性
[5]
。
箱
体
采用标准
过电源变换
，
给装置提供
220
、
24
、
12
、
5V
直流电源
。
4U19
英寸
,
插箱式结构
，
符合
IEC
297
标准
，
便于安
装
、
检测
[6]
。
装置具体原理结构图见图
2
，
装配板卡结
构见图
3
。
指示灯
电信号
状态量信号
输入模块
控制
电信号
按钮
信号输
出模块
2.3
断路器操作板
断路器操作板包括分合闸操作按钮
、
位置状态
指示
、
位置接点输出
,
其可以模拟断路器的操作过程
,
提供智能高压开关控制系统所需要的状态信号
，
按
照需求进行单相或三相操作选择
。
DC
110/220
电压信号
机构或开关
设备控制器
2.4
开关操作板
开关操作板包括分合闸操作按钮
、
位置状态指
DC
110/220
电压信号
示
、
位置接点输出
，
可以模拟开关的操作过程
,
提供
智能高压开关控制系统所需要的状态信号
。
屏幕
/
键
PS2/
主控模
以太网
光电转
Goose
开关设备
盘
/
鼠标
USB
块
/
软件
控制器
换模块
网络
控制器
人机界面
智能高压开关控制系统检测装置
图
2
检测装置结构图
2.5
遥信开入板
遥信开入板
，
根据需要将断路器分合位置
、
开关
分合位置
、
其他相关报警信息接入
。
Fig.2
Testdevicestructurefigure
2.6
母板
母板用来将电源板与主控板
，
断路器操作板
、
开
人机接口
(
液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
)
母板
关操作板
、
遥信开入板进行连接
，
并给主控板
、
人机
接口提供相关接口
。
2.7
开关
操作
板
开关
操作
板
遥信
开入
板
人机接口
人机接口
，
包括液晶显示
、
按钮
、
指示灯
、
开关
主
控
板
电
源
板
断路
器操
作板
图
3
开关
操作
板
等
。
为了便于操作
，
该装置设计了
“
键控
+
触摸板
”
的
方便灵活的人机交互方式
。
显示器选用低功耗的研
华
5.6
寸
(
分辨率
800×600)
液晶显示屏
。
对断路器和
开关进行操作状态显示及相关开入信息测试
，
并可
以直接查看命令执行结果及各种报警开入信息
。
装配板卡结构图
Fig.3
Assemblyboardstructurefigure