数字化电能表及其数据处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字化电能表及其数据处理方法。
【背景技术】
[0002]数字化电能表主要用于智能变电站的数字信号计量，智能变电站中，低功率、数字化的新型互感器代替常规CT和PT，将高压、大电流直接变换成数字信号，针对数字化输出的电子式互感器，合并单元将7个电流互感器和5个电压互感器合并为一个单元组，将整合的数字信号输入给数字化电能表进行电能计量。为了提高供电的可靠性、调度的灵活性，高电压等级(如超过220KV)变电站电气主接线一般采用3/2断路器的接线方式，并且合并单元等装置采取就地安装的原则，这样一来，数字化电能表一般要接收来自三个不同合并单元的数字信号才能正常采样计量。
[0003]目前市面上的数字化电能表仅有一路光纤接口，为了实现多路光纤信号的接入，必须引入光纤交换机将多路合并单元的数据合成一路再发送给数字化电能表，增加的设备使变电站间隔层更加复杂，配置难度更大。光纤交换机的引入，不仅增加了数据传输时出现网络延时的可能，交换机中大量数据的聚集增加了网络风暴及网络拥塞出现的可能，这都会对计量稳定性有一定的影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种接线简单且稳定可靠的数字化电能表及其数据处理方法。
[0005]本发明提供的这种数字化电能表，包括三路光纤接口、光纤转换电路、以太网交换电路、DSP和管理MCU，一路光纤接口经由光纤转换电路接入以太网交换电路，其余的光纤接口直接接入以太网交换电路，以太网交换电路的输出端与DSP连接，DSP与管理MCU连接。
[0006]所述光纤转换电路包括光电一体化模块和一路光纤接口，光电一体化模块的TP接收端和TP发送端均与所述以太网交换电路连接，其光口接收端与光口发送端与一路光纤接口连接，其复位端口与所述管理MCU连接。
[0007]所述光电一体化模块采用型号为IP113A的光纤转换器。
[0008]所述以太网交换电路包括SWITCH交换芯片；SWITCH交换芯片的两组光口接收端分别与另两路光纤接口连接，其两组光口发送端分别与该两路光纤接口连接，其TP接收端和TP发送端均与所述光电一体化模块的对应端口连接，其串口与所述DSP连接。
[0009]所述SWITCH交换芯片采用MICREL公司的型号为KSZ8995FQ的集成管理开关。
[0010]所述以太网交换电路还包括光纤指示电路，光纤指示电路包括所述三路光纤接口的通信状态Spd指示电路、全双工与半双工工作状态Ful指示电路和光纤连接状态Lnk指示电路。
[0011]一种数字化电能表的数据处理方法，该方法包括如下步骤:
步骤一，接收采样数据，提取合并单元MU的个数； 步骤二，若合并单元MU的个数为I，则提取三相电压Ua、Ub、Uc的采样数据和三相电流Ia、Ib、Ic的采样数据，并转至步骤三；
若合并单元MU的个数为2，则判断是否为第一路合并单元MU ；
若为第一路合并单元MU，则提取三相电压Ua、Ub、Uc的采样数据，并转至步骤三；否则判断是否为第二路合并单元MU ；
若为第二路合并单元MU，则提取三相电流Ia、Ib、Ic的采样数据，并转至步骤三；
若合并单元MU的个数为3，则判断是否为第一路合并单元MU ；
若为第一路合并单元MU，则提取三相电压Ua、Ub、Uc的采样数据，并转至步骤三；否则判断是否为第二路合并单元MU ；
若为第二路合并单元MU，则提取三相电流Ial、IbU Icl的采样数据，并转至步骤三； 若为第三路合并单元MU，则提取三相电流Ia2、Ib2、Ic2的采样数据，并转至步骤三； 步骤三，根据提取的采样数据实施计量。
[0012]针对智能变电站中电气主接线采用3/2断路器接线方式时，来自不同智能合并单元的数字化采样信号不能直接接入电能表，须通过光纤交换机中转才能正常接入的现状，本发明采用三路光纤接口设计，在各种接线方式下智能合并单元到电能表都不需要通过交换机等设备，通过光纤就能直接连通多个智能合并单元到电能表，连接方式是点到点，不须通过网络中转，简单方便可靠；并且三路光纤接口互为独立，相互隔离，接入一路或多路光纤信号都能正确计量。由此实现真正意义上的智能合并单元到电能表的点对点计量，提高了计量系统的稳定性，降低了变电站系统的复杂度。
[0013]本发明为智能变电站减少了一个设备，显而易见能为智能站的建设降低一定的成本，同时降低了智能站的配置及维护难度，更重要的是计量线路中间网络设备的减少，降低了网络延时对计量稳定性的影响，使计量装置更加可靠、可信。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的功能框图。
[0015]图2是本发明的光纤转换电路图。
[0016]图3是本发明的光纤接口电路图。
[0017]图4是本发明的以太网交换电路图。
[0018]图5是本发明的数据处理流程图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明包括三路光纤接口、光纤转换电路、以太网交换电路、DSP和管理MCU，一路光纤接口经由光纤转换电路接入以太网交换电路，其余的光纤接口直接接入以太网交换电路，以太网交换电路的输出端与DSP连接，DSP与管理MCU连接。
[0020]本发明主要是从硬件上实现三路光纤信号的同时接入，每路光纤信号先通过SWITCH交换芯片处理，将多路端口接收的以太网报文在特定的端口发送给DSP处理器，DSP接收到符合要求的数据帧后就开始解码并计算电量。
[0021]光纤转换电路包括光电一体化模块U12、三号光纤接口电路和信号指示电路。
[0022]如图2所示，本发明的光电一体化模块U12采用型号为IP113A的光纤转换器。
[0023]光电一体化模块U12的I脚通过电容C107接地，该管脚还与模拟电源A2.5V连接；其2脚通过电阻R137接地；其5脚与以太网交换电路连接，用于传递TP接收信号RXIP ;其6脚与以太网交换电路连接，用于传递TP接收信号RXIM ;其7脚通过电容C112接地，该管脚还与模拟电源A2.5V连接；其8脚与以太网交换电路连接，用于传递TP发送信号TXCP ；其9脚与以太网交换电路连接，用于传递TP发送信号TXCM ;其11脚通过电容C119接地，该管脚还与模拟电源A2.5V连接；其13脚与三号光纤接口电路连接，用于传递光口接收正信号FXRD_P ;其14脚与三号光纤接口电路连接，用于传递光口接收负信号FXRD_N;其16脚与三号光纤接口电路连接，用于传递光口发送正信号FXTD_P ;其17脚与三号光纤接口电路连接，用于传递光口发送负信号FXTD_N ;其18脚与三号光纤接口电路连接，用于传递三号光口使能信号FXEN/FXSD3 ;其19脚通过电容C126接地，该管脚还与电源+2.5V连接；其21脚通过电阻R148与电源+2.5V连接；其24脚通过电阻R149接地；其26脚通过电阻R140接地；其27脚通过电阻Rl39接地；其28脚与以太网交换电路连接，用于传递重置信号RESETB ;其29脚通过电阻R138与电源+2.5V连接；其31脚与信号指示电路连接，用于双绞线链接状况TP_Link的指示；其33脚与信号指示电路连接，用于双绞线连通状况TP_SPD的指示；其34脚通过电容Clll连接，该管脚还与电源+2.5V连接；其36脚与信号指示电路连接，用于光口链接状况FX_Link的指示；其38脚与信号指示电路连接，用于光口检测状况FX_Detect的指示；其39通过电容C104接地，该管脚还与电源+2.5V连接；其40脚与二号晶振信号端OSC2连接；其41脚与一号晶振信号端OSCl连接；其44脚通过电容C103接地，该管脚还与电源+2.5V连接；其48脚通过电容C102接地，该管脚还与电源+2.5V连接；其4脚、10脚、20脚、22脚、23脚、35脚、42脚、43脚均接地。
[0024]如图3所示，三号光纤接口电路包括快速以太网收发器U13。本发明的快速以太网收发器U13可采用型号为AFBR-5803AZ的收发器。
[0025]快速以太网收发器U13的8脚通过电容C122与光口发送正信号端FXTD_P连接，该管脚还通过电阻R146与电源3.3VFT连接，该管脚通过电阻R145接地，电源3.3VFT通过电容C121接地；其7脚通过电容C123与光口发送负信号端FXTD_N连接，该管脚还通过电阻R