基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，包括电子式互感器、合并单元、光纤分路器、交换机、继电保护装置、标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块，所述电子式互感器的一次侧与标准源信号采集模块的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与基准源信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第一输出端与试品信号采集模块的输入端连接。本实用新型通过标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块对三路信号进行采集处理，能有效实现后续的交换机延时补偿的网络传输时延测试，并且本实用新型结构简单，能大大减少测试与运维成本。本实用新型可广泛应用于测试领域。
【专利说明】基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测试【技术领域】，尤其涉及基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置。
【背景技术】
[0002]目前的智能变电站继电保护采样值多数采用点对点采样模式，但点对点采样模式加重了电子式互感器和继电保护设备的硬件难度和成本，严重制约了智能变电站网络技术的应用，智能变电站的数字共享的效果没有得到很好的发挥。
[0003]电子式互感器采样值由点对点传输过渡到网络化传输是发展趋势，如图1所示，多个电子式互感器将采样值发送到过程层传输网络，需要用到采样值的智能电子设备从传输网络中接收所需要的单个或多个合并单元采样值，实现端对端的采样传输。目前电子式互感器的采样值输出已经可以很好的控制其输出报文的时间特性，绝对延时时间不大于2ms，报文离散度小于10us，时间特性可以满足现有继电保护同步采样的技术要求。但是网络化采样传输过程中的网络设备即交换机设备在报文传输过程中的时间特性却无法得到稳定控制，随着采样值报文数据帧长的改变、网络负载的变化、广播风暴的影响、以及交换机自身任务处理的快慢都会造成数据帧网络交换延迟时间的变化，这是制约采样值网络化传输应用的最大技术障碍。
[0004]目前有一种方案是让发送采样值的所有合并单元接收同步信号，需要接收多个合并单元采样值报文的智能电子设备，通过的采样计数器来实现同步，这种方案严格依赖于同步信号的稳定性，一旦同步信号出现异常，或个别合并单元同步过程出现异常，则会给智能电子设备的同步处理带来问题，特别是继电保护设备的安全稳定运行不应该依赖于外部的同步信号，因而这种方案不可取。
[0005]另一种实现方案是基于绝对延时的网络化传输方案，将合并单元输出的数字量在网络传输各个环节的时域绝对时延进行精确测量并在报文中标定，该方案不依赖于外部的同步信号和采样计数器，可以很好解决网络化采样由于时域的离散给智能电子设备带来的同步采样误差。这种方案可靠稳定运行的关键在于网络交换环节是否能够对每帧采样报文进行延时精确测量和标定。然而，现在对网络传输测试信号进行采集的装置一般都较为复杂’测试与运行维护成本过高。
实用新型内容
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，且能降低成本的一种基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:
[0008]基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，包括电子式互感器、合并单元、光纤分路器、交换机、继电保护装置、标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块，所述电子式互感器的一次侧与标准源信号采集模块的输入端连接，所述电子式互感器的二次侧通过合并单元进而与光纤分路器的输入端连接，所述光纤分路器的第一输出端与交换机的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与基准源信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第一输出端与试品信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第二输出端与继电保护装置的输入端连接。
[0009]进一步作为优先的实施方式，所述标准源信号采集模块包括标准互感器、信号调理器、低通滤波器和模数转换器，所述电子式互感器的一次侧依次通过标准互感器、信号调理器和低通滤波器进而与模数转换器的输入端连接。
[0010]进一步作为优先的实施方式，所述基准源信号采集模块包括第一光纤收发器和第一 PHY接口模块，所述光纤分路器的第二输出端与第一光纤收发器的输入端连接，所述第一光纤收发器与第一 PHY接口模块连接。
[0011]进一步作为优先的实施方式，所述试品信号采集模块包括第二光纤收发器和第二PHY接口模块，所述交换机的第一输出端与第二光纤收发器的输入端连接，所述第二光纤收发器与第二 PHY接口模块连接。
[0012]进一步作为优先的实施方式，所述光纤分路器连接有实时时钟模块，所述实时时钟模块与交换机相连接。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]本实用新型基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置通过标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块对三路主要信号进行采集处理，能有效实现后续的交换机延时补偿的网络传输时延测试，并且本实用新型结构简单，能大大减少测试与运维成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0016]图1是本实用新型基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置的原理方框图。
【具体实施方式】
[0017]参考图1，本实用新型基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，包括电子式互感器、合并单元、光纤分路器、交换机、继电保护装置、标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块，所述电子式互感器的一次侧与标准源信号采集模块的输入端连接，所述电子式互感器的二次侧通过合并单元进而与光纤分路器的输入端连接，所述光纤分路器的第一输出端与交换机的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与基准源信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第一输出端与试品信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第二输出端与继电保护装置的输入端连接。
[0018]进一步作为优先的实施方式，所述标准源信号采集模块包括标准互感器、信号调理器、低通滤波器和模数转换器，所述电子式互感器的一次侧依次通过标准互感器、信号调理器和低通滤波器进而与模数转换器的输入端连接。
[0019]进一步作为优先的实施方式，所述基准源信号采集模块包括第一光纤收发器和第一 PHY接口模块，所述光纤分路器的第二输出端与第一光纤收发器的输入端连接，所述第一光纤收发器与第一 PHY接口模块连接。
[0020]进一步作为优先的实施方式，所述试品信号采集模块包括第二光纤收发器和第二PHY接口模块，所述交换机的第一输出端与第二光纤收发器的输入端连接，所述第二光纤收发器与第二 PHY接口模块连接。
[0021]进一步作为优先的实施方式，所述光纤分路器连接有实时时钟模块，所述实时时钟模块与交换机相连接。实时时钟模块能有效保证信号传输的同步性。
[0022]本实用新型中标准源信号采集模块从电子式互感器的一次侧取模拟信号，作为测试用的一路标准源信号，是测试试品信号的参考基准。采用标准互感器将一次侧的高电压大电流转换成额定模拟小信号，标准互感器的精度可达0.01级，能够保证信号传变中的幅值和相位误差足够小。模拟小信号然后经过信号调理器将信号转换成可供模数转换器采集的小电压信号，并通过抗混叠的低通滤波器，低通截止频率设置在8kHz左右，以保证有效信号具有足够的带宽，利于随后的数据分析。随后信号进入高精度的模数转换器，完成误差控制在0.02%的高精度和不低于40kHz高频的采样。
[0023]合并单元输出到交换机的光纤以太网数据通过光纤分路器，将一路信号分成多路信号，其中一路接入到基准源信号采集模块。该路信号是数字信号，也是测试试品的参考基准源。合并单元的采样值报文首先经过第一光纤收发器，将光以太网信号转换成电以太网信号，经过第一 PHY接口模块的控制，与外部设备相连。
[0024]交换机最终输出的电子式互感器采样值报文也通过光纤接入到试品信号采集模块，作为第三路信号，该路信号是被测试的网络化传输的电子式互感器输出信号。该路信号同样经过第二光纤收发器和第二 PHY接口模块的处理后，输出至外部设备，由外部设备完成以太网数据的接收。通过本实用新型对上述的三路信号进行采集，测试人员通过外部设备接收信号，后续能快速对其进行信号的测试处理，大大提高其工作效率。
[0025]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，其特征在于:包括电子式互感器、合并单元、光纤分路器、交换机、继电保护装置、标准源信号采集模块、基准源信号采集模块和试品信号采集模块，所述电子式互感器的一次侧与标准源信号采集模块的输入端连接，所述电子式互感器的二次侧通过合并单元进而与光纤分路器的输入端连接，所述光纤分路器的第一输出端与交换机的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与基准源信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第一输出端与试品信号采集模块的输入端连接，所述交换机的第二输出端与继电保护装置的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，其特征在于:所述标准源信号采集模块包括标准互感器、信号调理器、低通滤波器和模数转换器，所述电子式互感器的一次侧依次通过标准互感器、信号调理器和低通滤波器进而与模数转换器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，其特征在于:所述基准源信号采集模块包括第一光纤收发器和第一 PHY接口模块，所述光纤分路器的第二输出端与第一光纤收发器的输入端连接，所述第一光纤收发器与第一 PHY接口模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号采集装置，其特征在于:所述试品信号采集模块包括第二光纤收发器和第二 PHY接口模块，所述交换机的第一输出端与第二光纤收发器的输入端连接，所述第二光纤收发器与第二 PHY接口模块连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于交换机延时补偿的网络传输多路测试信号米集装置，其特征在于:所述光纤分路器连接有实时时钟模块，所述实时时钟模块与交换机相连接。
【文档编号】H04L12/26GK203951486SQ201420308914
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】黄东山, 宁文辉, 周卫, 王晓明, 杨理才, 汤汉松, 罗强 申请人:广西电网公司电力科学研究院, 江苏凌创电气自动化股份有限公司