封闭式组合电器（GIS）在线监测系统的设计与研制

封闭式组合电器(GIS)是电力系统中的重要设备,对其进行在线监测具有非常重大的意义,并成为日趋重要的研究课题。清华大学高压电器课题组,在 GIS 在线监测领域已有多年的研究,积累了丰富的科研成果,已研制出相对完善的 GIS 在线监测系统。本课题是基于现有的科研成果,对 GIS 在线监测系统进行完善。课题的工作重点是开发一个通用的在线监测装置,为现有的 GIS 在线监测系统提供标准硬件平台,提高系统的综合性能,包括系统的互操作性、开放性、可扩充性和稳定性。 IEC61850 标准能适应变电站自动化系统中功能的分布式实现和组合应用,支持变电站自动化设备的互操作性,故将其引入 GIS 在线监测系统研究领域。基于 IEC61850 标准,设计了分层分布的 GIS 在线监测系统结构,采用以太网和CAN 总线相结合的通信方式。为了实现监测装置的互操作性,在通信框架中采用“互操作冗余”设计,即多个监测装置之间,不仅可以通过以太网实现互操作,亦可通过 CAN 来实现数据共享。 基于通用插箱、插件设计标准,设计了 GIS 在线监测装置的内部结构、装置的几何外形、装置的插件尺寸和背板等。将“ARM+uClinux”嵌入式系统用于装置的网络主板,在主板上扩展以太网接口和 CAN 接口。装置可通过以太网与上位机、及其它监测装置实现数据共享,亦可通过 CAN 与外界实现数据共享,所以实现了装置的互操作性、开放性、可扩充性和稳定性。 监测装置的主板调试和测试,是课题工作中最重要的部分。根据主板调试流程,按照“遇到问题——分析问题——解决问题”的思路对主板进行逐步调试,调试结果初步表明:主板上各个功能电路已经正常工作。为最终检验网络主板的通信性能,对其进行局域网通信、CAN 与以太网联合通信两项测试,测试得出结论:GIS 在线监测装置的网络主板已经具备基本的以太网和 CAN 总线通信功能。