一种新型智能变电站手持式数字测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开提供了一种新型变电站手持式数字测试仪，包括以下模块回路：主控制器模块、站控层以太网通讯回路、IEC60044-8收发光口、GOOSE（面向通用对象的变电站事件）/SV（采样值）收发光口1、GOOSE/SV收发光口2。主控制器模块采用双核处理器。以太网PHY芯片通过MII（介质独立接口）接口连接到ARM处理器上，可同时实现IEC61850服务器和客户端的功能。采用光串口接收复用技术，光串口既可接收IEC60044-7/8光数字报文，又可接收IRIG-B码对时信号。该手持式数字测试仪，可以自动导入全站SCD文件，同时兼具MMS网服务器和客户端，GOOSE/SV输出和输入，带IRIG-B码对时，具有操作简单，测量可靠等特点，灵活便捷满足用户的智能变电站检测和运维需求。
【专利说明】一种新型智能变电站手持式数字测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能变电站测试【技术领域】，更具体的说，是涉及一种新型智能变电站手持式数字测试仪。
【背景技术】
[0002]目前，国内智能化变电站的技术、国际标准、电力企业标准以及电力行业标准,都在全面发展。例如:在设计阶段采用虚端子、交换机和IED的静态组播和动态组播，IED之间通讯的GOOSE和SV技术，过程层智能化的智能终端和合并单元，站控层和过程层的冗余双网技术等。这些新技术对电力公司用户的运行、维护和检测是巨大的挑战，智能变电站对电力用户变成封闭的“黑匣子”。
[0003]打开智能变电站“黑匣子”的测试、监测、可视化运行维护技术和设备，是新的和重要的发展方向，传统的智能变电站保护装置测试仪由于体积大和调试复杂，已经无法满足大规模智能变电站的检测需求。因此，本实用新型提供一种可自动导入全站SCD文件，同时兼具MMS网服务器和客户端、G00SE/SV输出和输入、带B码对时，且具有操作简单，测量可靠等特点的新型智能变电站手持式数字测试仪，是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供了一种新型变电站手持式数字测试仪，可自动导入全站S⑶文件，同时兼具MMS网服务器和客户端、G00SE/SV输出和输入、带B码对时，且具有操作简单，测量可靠等特点。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]一种新型变电站手持式数字测试仪，包括:
[0007]主控制器模块，负责完成内部数据交互平台、智能电子设备测试逻辑、物理回来图形化展示和检测、逻辑回路图形化展示和检测、SCD文件解析、制造报文系统报文收发、GOOSE和SV报文收发、IEC60044-8报文收发、以及对人机MMI接口模块的交互控制；
[0008]站控层以太网通信模块，以太网PHY芯片通过MII接口连接到所述主控制器模块的ARM处理器上，实现IEC61850服务器和客户端的功能，结合过程层GOOSE和SV可构成虚端子闭环检测；
[0009]安全数字存储卡模块，支持变电站全站系统配置文件导入以及提取需要的装置实例配置信息，完成测试配置；
[0010]GOOSE和SV模块，模拟合并单元输出IEC61850-9-l/2、IEC60044-7/8光数字报文，对光数字继电保护装置进行测试；
[0011]物理回路检测模块，通过IEC 61850报告服务或者读模型数值服务，获取过程层每个光口的光强数据，检测IED的物理连接状态；
[0012]虚回路检测模块，GOOSE发送虚端子检测加入SV和G00SE，扫描被检测智能电子设备的GOOSE发送虚端子数据和对应的站控层所述制造报文系统信号，或者直接使用手持式仪器接收待检测的GOOSE发送信号，给出检测结果。
[0013]优选的，所述以太网口为10M/100M自适应性的以太网口。
[0014]优选的，所述物理回路检测模块将站控层和过程层的物理回路检测结果，以图形化方式动态直观显示。
[0015]优选的，GOOSE接收虚端子检测主要通过加入G00SE，扫描被检测IED对应的站控层丽S信号，给出检测结果；
[0016]SV发送虚端子的检测主要通过接收待检测的SV发送信息，给出SV离散型、有效值等数值；
[0017]SV接收虚端子的检测主要通过加入SV，扫描被检测IED对应的站控层丽S信号，给出检测结果。
[0018]其中，所述主控制器为双核处理器，通过MII 口扩展站控层通信，通过uPP接口连接FPGA扩展过程层通信。
[0019]其中，所述的站控层以太网通信模块与G00SE/SV模块配合，可闭环检测物理回路和虚回路的正确性。
[0020]其中，所述物理回路检测模块包括:实时时钟芯片、随机存储器、内存模块、24键键盘以及液晶显不回路。
[0021]其中，所述虚回路检测模块包括:调试串口模块及与所述主控制器模块连接的可编程逻辑模块。
[0022]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种新型变电站手持式数字测试仪，包括以下模块回路:主控制器模块、站控层以太网通讯回路、IEC60044-8收发光口、G00SE(面向通用对象的变电站事件)/SV(采样值)收发光口 UGOOSE/SV收发光口 2。主控制器模块采用双核处理器。以太网PHY芯片通过MII (介质独立接口)接口连接到ARM处理器上，可同时实现IEC61850服务器和客户端的功能。OMAP-L138的DSP核和FPGA接口为EMIF (外部存储器接口)和uPP (通用并行端口)，实现两个GOOSE和SV收发光纤接口、一个IEC60044-7/8收发接口，一个IRIG-B对时接口；采用光串口接收复用技术，光串口既可接收IEC60044-7/8光数字报文，又可接收IRIG-B码对时信号。该手持式数字测试仪，可以自动导入全站S⑶文件，同时兼具MMS网服务器和客户端，G00SE/SV输出和输入，带IRIG-B码对时，具有操作简单，测量可靠等特点，灵活便捷满足用户的智能变电站检测和运维需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型实施例公开的一种新型变电站手持式数字测试仪的结构示意图。
【具体实施方式】[0025]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]本实用新型公开提供了一种新型变电站手持式数字测试仪，包括以下模块回路:主控制器模块、站控层以太网通讯回路、IEC60044-8收发光口、GOOSE (面向通用对象的变电站事件)/SV (采样值)收发光口 1、G00SE/SV收发光口 2。主控制器模块采用双核处理器。以太网PHY芯片通过MII (介质独立接口)接口连接到ARM处理器上，可同时实现IEC61850服务器和客户端的功能。0MAP-L138的DSP核和FPGA接口为EMIF (外部存储器接口)和uPP (通用并行端口)，实现两个GOOSE和SV收发光纤接口、一个IEC60044-7/8收发接口，一个IRIG-B对时接口；采用光串口接收复用技术，光串口既可接收IEC60044-7/8光数字报文，又可接收IRIG-B码对时信号。该手持式数字测试仪，可以自动导入全站SCD文件，同时兼具MMS网服务器和客户端，G00SE/SV输出和输入，带IRIG-B码对时，具有操作简单，测量可靠等特点，灵活便捷满足用户的智能变电站检测和运维需求。
[0027]请参阅附图1，为本实用新型实施例公开的一种新型变电站手持式数字测试仪的结构示意图。本实用新型实施例公开了一种新型变电站手持式数字测试仪，包括:
[0028]主控制器模块，负责完成内部数据交互平台、智能电子设备测试逻辑、物理回来图形化展示和检测、逻辑回路图形化展示和检测、SCD文件解析、制造报文系统报文收发、GOOSE和SV报文收发、IEC60044-8报文收发、以及对人机MMI接口模块的交互控制；站控层以太网通信模块，以太网PHY芯片通过MII接口连接到所述主控制器模块的ARM处理器上，实现IEC61850服务器和客户端的功能，结合过程层GOOSE和SV可构成虚端子闭环检测；安全数字存储卡模块，支持变电站全站系统配置文件导入以及提取需要的装置实例配置信息，完成测试配置；G00SE和SV模块，模拟合并单元输出IEC61850-9-l/2、IEC60044-7/8光数字报文，对光数字继电保护装置进行测试；物理回路检测模块，通过IEC 61850报告服务或者读模型数值服务，获取过程层每个光口的光强数据，检测IED的物理连接状态；虚回路检测模块，GOOSE发送虚端子检测加入SV和G00SE，扫描被检测智能电子设备的GOOSE发送虚端子数据和对应的站控层所述制造报文系统信号，或者直接使用手持式仪器接收待检测的GOOSE发送信号，给出检测结果。
[0029]其中，所述以太网口为10M/100M自适应性的以太网口。
[0030]优选的，所述物理回路检测模块将站控层和过程层的物理回路检测结果，以图形化方式动态直观显示。
[0031]优选的，GOOSE接收虚端子检测主要通过加入G00SE，扫描被检测IED对应的站控层MMS信号，给出检测结果。SV发送虚端子的检测主要通过接收待检测的SV发送信息，给出SV离散型、有效值等数值。SV接收虚端子的检测主要通过加入SV，扫描被检测IED对应的站控层丽S信号，给出检测结果。
[0032]其中，所述主控制器为双核处理器，通过MII 口扩展站控层通信，通过uPP接口连接FPGA扩展过程层通信。
[0033]其中，所述的站控层以太网通信模块与G00SE/SV模块配合，可闭环检测物理回路和虚回路的正确性。[0034]其中，所述物理回路检测模块包括:实时时钟芯片、随机存储器、内存模块、24键键盘以及液晶显不回路。
[0035]其中，所述虚回路检测模块包括:调试串口模块及与所述主控制器模块连接的可编程逻辑模块。
[0036]具体的，本实用新型包括以下模块回路:实时时钟芯片RTC、DDRII内存模块、NANDFLASH内存模块、SD卡、主CPU模块、24键键盘、调试串口模块、液晶显示回路、站控层以太网通讯回路、可编程逻辑模块、IEC60044-8收发光口、G00SE/SV收发光口 1、G00SE/SV收发光口。实时时钟芯片、SD卡和调试串口与0MAP-L138的ARM核相连；DDRII内存通过DDR2总线连接到0MAP-L138的ARM核；NAND FLASH内存通过EMIFA总线连接到0MAP-L138的ARM核。LCD模块通过MCBSP/MCASP接口连接到0MAP-L138的ARM处理器上。0MAP-L138的DSP核和FPGA接口为EMIF和uPP，可编程逻辑实现过程层光口需求。
[0037]启动模式:SPI FLASH启动与NOR FLASH启动相结合的启动模式。
[0038]新生产的插件第一次上电，通过SPI FLASH启动，省去了昂贵的JTAG工具，方便现场更新BOOT程序。CPU启动后，将真正需要运行的BOOT (Kernel，APP等)程序通过以太网口自动下载到NOR FLASH中，整个过程无需任何带电操作，并且可以通过配套软件来实现本板卡的自动检测和测试的功能。整个过程只需要在上电之前插上SPI FLASH和必须的JP跳线，关电之后拔下SPI FLASH和JP跳线即可。OMAP CPU使用到RTC_1.2V, CoreRam_l.2V,10_1.8V，10_3.3V共四组电源。掉电顺序没有特别要求，但必须注意的是LVC0MS3.3V电源比1.8V电源不能超过2V。
[0039]采用MAX6355作为复位芯片，MAX6355同时监视1.2V，1.8V，3.3V和5V电源，通过阻容网络实现上电复位。实时时钟采用NVSRAM (非易失性SRAM)内部时钟，外部提供32.768KHz 晶体。
[0040]使用宽范围，2路输出，可设置跟随特性的开关电源芯片LTC3736EUF-2，输出分别是3.3V和1.8V，并且设置3.3V跟随1.8V，1.8V电源的另一种设计方案是使用LDO从3.3V转换，主要供CPU和DDR2ram使用，这两路输出电流IA以上。使用宽范围，单路输出的开关电源芯片LTC3412AEFE，输出为1.2V电源。
[0041 ] 通过异步并行总线接口扩展FPGA芯片，主要完成IO扩展，启动采样模块和高速总线扩展等功能。标配时型号为EP2C5F256I8N ;扩展时型号为EP2C8F256I8N ;上电时通过CPU对FPGA进行配置，配置程序使用EMA_CS5的空间。
[0042]液晶显示模块直接将一块彩色IXD屏幕通过MCBSP接口连接到ARM处理器上，为了完成图形和菜单数据显示，需要开发的程序包括=LCD控制器驱动程序，负责将帧数据流发送到IXD屏幕；QT库，图形库支撑，仅需移植到ARM ；图形显示应用程序，基于QT库的应用程序。
[0043]在0MAP-L138上运行的应用程序包括:电压/电流测试、状态序列测试、G00SE/SV收发、物理回路检测、虚回路检测。物理回路连接检测，通过光强检测结合GOOSE、SV、丽S报文收发实现全站过程层及站控层物理回路检测。逻辑回路检测；G00SE发送虚端子检测主要通过手持式仪器加入SV和G00SE，扫描被检测IED的G00SE发送虚端子数据和对应的站控层MMS信号，或者直接使用手持式仪器接收待检测的G00SE发送信号，给出检测结果。G00SE接收虚端子检测主要通过手持式仪器加入G00SE，扫描被检测IED对应的站控层MMS信号，给出检测结果。SV发送虚端子的检测主要通过手持式仪器接收待检测的SV发送信息,给出SV离散型、有效值等数值。SV接收虚端子的检测主要通过手持式仪器加入SV，扫描被检测IED对应的站控层丽S信号，给出检测结果。
[0044]该手持式仪器由多个相对独立的模块灵活配置组成，主CPU模块采用支持定点和浮点功能的高性能的双核处理器，构建于C6748DSP基础之上的双内核处理器采用300MHzARM9, CPU的工作频率为375MHz (DSP核主频375MHz)，也是功耗低的浮点数字信号处理器(DSP)，可充分满足高能效、连通性设计对高集成度外设、更低热量耗散以及更长电池使用寿命的需求。手持式测试仪包括一个站控层MMS网的接口，以太网PHY芯片通过MII接口连接到ARM处理器上，以太网口为10M/100M自适应，可以同时实现IEC61850服务器和客户端的功能。同时，还包括两个GOOSE和SV收发光纤接口，0MAP-L138的DSP核和FPGA接口为EMIF和uPP，实现过程层点对点和组网的测试需求。一个IEC60044-7/8收发接口，一个IRIG-B对时接口，采用光串口接收复用技术，光串口既可接收IEC60044-7/8光数字报文，又可接收IRIG-B码对时信号。外接SD卡，支持SCD文件的存储，或存储专用工具解析后的特殊S⑶文件。支持256M DDRII用于0MAP-L138的ARM核和DSP核之间数据交换，最大可支持1G。
[0045]装置的人机接口模块通过MCBSP (多通道缓冲串口)/MCASP (复通道音频接口)接口连接到0MAP-L138的ARM处理器上，完成图形和菜单数据显示。采用了智能显示设计，独立的实现对键盘扫描，液晶显示的处理，这样的设计，把人机接口功能完全独立于主CPU模块之外，一方面减轻的主CPU的负担，更好的提高对通讯的处理效率，另一方面非常利于各种菜单的修改配置，模块独立性强，使用灵活。
[0046]综上所述，本实用新型公开提供了一种新型变电站手持式数字测试仪，包括以下模块回路:主控制器模块、站控层以太网通讯回路、IEC60044-8收发光口、GOOSE (面向通用对象的变电站事件)/SV (采样值)收发光口 1、G00SE/SV收发光口 2。主控制器模块采用双核处理器。以太网PHY芯片通过MII (介质独立接口)接口连接到ARM处理器上，可同时实现IEC61850服务器和客户端的功能。采用光串口接收复用技术，光串口既可接收IEC60044-7/8光数字报文，又可接收IRIG-B码对时信号。该手持式数字测试仪，可以自动导入全站S⑶文件，同时兼具MMS网服务器和客户端，G00SE/SV输出和输入，带IRIG-B码对时，具有操作简单，测量可靠等特点，灵活便捷满足用户的智能变电站检测和运维需求。
[0047]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，包括: 主控制器模块，负责完成内部数据交互平台、智能电子设备测试逻辑、物理回来图形化展示和检测、逻辑回路图形化展示和检测、SCD文件解析、制造报文系统报文收发、GOOSE和SV报文收发、IEC60044-8报文收发、以及对人机MMI接口模块的交互控制； 站控层以太网通信模块，以太网PHY芯片通过MII接口连接到所述主控制器模块的ARM处理器上，实现IEC61850服务器和客户端的功能，结合过程层GOOSE和SV可构成虚端子闭环检测； 安全数字存储卡模块，支持变电站全站系统配置文件导入以及提取需要的装置实例配置信息，完成测试配置； GOOSE和SV模块，模拟合并单元输出IEC61850-9-1/2、IEC60044-7/8光数字报文，对光数字继电保护装置进行测试； 物理回路检测模块，通过IEC61850报告服务或者读模型数值服务，获取过程层每个光口的光强数据，检测IED的物理连接状态； 虚回路检测模块，GOOSE发送虚端子检测加入SV和G00SE，扫描被检测智能电子设备的GOOSE发送虚端子数据和对应的站控层所述制造报文系统信号，或者直接使用手持式仪器接收待检测的GOOSE发送信号，给出检测结果。
2.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述以太网口为10M/100M自适应性的以太网口。
3.根据权利要求1所示的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述物理回路检测模块将站控层和过程层的物理回路检测结果，以图形化方式动态直观显示。
4.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于， GOOSE接收虚端子检测主要通过加入G00SE，扫描被检测IED对应的站控层MMS信号，给出检测结果； SV发送虚端子的检测主要通过接收待检测的SV发送信息，给出SV离散型、有效值等数值； SV接收虚端子的检测主要通过加入SV，扫描被检测IED对应的站控层丽S信号，给出检测结果。
5.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述主控制器为双核处理器，通过MII 口扩展站控层通信，通过uPP接口连接FPGA扩展过程层通信。
6.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述的站控层以太网通信模块与G00SE/SV模块配合，可闭环检测物理回路和虚回路的正确性。
7.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述物理回路检测模块包括:实时时钟芯片、随机存储器、内存模块、24键键盘以及液晶显示回路。
8.根据权利要求1所述的新型变电站手持式数字测试仪，其特征在于，所述虚回路检测模块包括:调试串口模块及与所述主控制器模块连接的可编程逻辑模块。
【文档编号】G01R31/00GK203405523SQ201320560832
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】吴哲, 周宗庚, 刘曦, 杨振, 林群, 奚洪磊, 陈晓雷, 金佳敏, 薛大力, 王瑞 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 国网浙江省电力公司温州供电公司