一种手持式光电互感器模拟仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种手持式光电互感器模拟仪，其特征在于包括：光数字信号输出模块、光数字信号输入模块、FPGA逻辑控制模块、DSP数据计算及信号处理模块、CPU人机交互模块、电源及管理模块；所述光数字信号输出模块，包括多路串行光数字信号输出接口以分别输出符合单相电压电流互感器、三相电压互感器、三相电流互感器、三相电压电流互感器帧格式以及电压采集器级联帧格式的光数字报文；可模拟电子互感器、光纤互感器、磁光玻璃互感器输出光数字信号给MU或智能组件，实现MU或智能组件、继电保护装置的一体化测试，同时可接收互感器发出的光数字报文，进行报文分析与报文转发；采用锂电池供电，重量轻，体积小，便于携带。
【专利说明】一种手持式光电互感器模拟仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能电网测试设备，尤其涉及适合智能变电站使用的手持式光电互感器模拟仪，可模拟电子互感器、光纤互感器、磁光玻璃式互感器输出光数字信号，实现合并单元或智能组件、继电保护装置、智能终端的联合测试。
【背景技术】
[0002]智能变电站多采用光电互感器来代替传统的电磁式互感器，包括电子式互感器、光纤式互感器、磁光玻璃式互感器等，具有体积小、重量轻、占地面积少、绝缘简单、无谐振及磁饱和现象等特点，是未来互感器的发展方向。光电互感器将经采集器输出的串行光数字信号传送给合并单元(MU)，合并单元对数据进行解包、处理与重新组包，再按IEC61850-9-1/2或IEC60044-8规约发送至保护装置。
[0003]目前通用的继电保护装置的测试方法是采用光数字继电保护测试仪模拟MU输出，直接向继电保持装置发送采样值报文，可模拟短路等故障来实现继电保护各种功能的测试。这种测试方法存在的显著问题是，测试范围不包含MU，从而无法测试和确定MU的工作状况，在采用智能组件的模式时，即合并单元与智能终端合二为一，亦无法测试智能终端的工作状况。MU和智能组件是智能变电站中新出现的一个智能电子设备(IED)，其运行与维护经验都还非常欠缺，从现场已运行的智能变电站情况来看，MU和智能组件出问题的机率仍然较大。因此有必要实现合并单元或智能组件与继电保护装置的一体化测试。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种手持式光电互感器模拟仪，包括:光数字信号输出模块、光数字信号输入模块、FPGA逻辑控制模块、DSP数据计算及信号处理模块、CPU人机交互模块、电源及管理模块，其中:
[0005]所述光数字信号输出模块，包括多路串行光数字信号输出接口以分别输出符合单相电压电流互感器、三相电压互感器、三相电流互感器、三相电压电流互感器帧格式以及电压采集器级联帧格式的光数字报文；
[0006]所述光数字信号输入模块，包括I路串行光数字信号输入接口以输入光电互感器发出的串行光数字信号和光IRIG-B码时钟信号；
[0007]所述FPGA逻辑控制模块包括串行光脉冲控制子模块、传输方式控制子模块、传输速率控制子模块，所述传输方式控制子模块对所述手持式光电互感器模拟仪发送或接收的串行光数字信号所使用的同步方式或异步方式进行选择和控制，所述传输速率控制子模块对串行光数字信号的传输速率进行选择和控制；
[0008]所述DSP数据计算与信号处理模块，包括数据计算与生成子模块、数据组包解包子模块以根据输入的电压电流有效值进行相应的瞬时值计算、并按设置的帧格式进行报文组包和解包，并将相应的信息发送到所述CPU人机交互模块进行显示；
[0009]所述CPU人机交互模块，包括参数设置子模块和人机交互子模块以对光数字信号的传输速率和帧格式进行选择以及对所述手持式光电互感器模拟仪输出的电压电流瞬时报文值所对应的电压和/或电流的幅值、相角、频率及其状态序列进行设置；
[0010]所述电源及管理模块包括锂电池及充放电控制电路，由充放电控制电路对锂电池的电量及充电状况进行监测，由锂电池对所述手持式光电互感器模拟仪供电。
[0011]在上述技术方案中，每路所述串行光数字信号输出接口分别包括发送光模块和PHY接口芯片；所述串行光数字信号输入接口包括接收光模块和PHY接口芯片。
[0012]在上述技术方案中，所述FPGA逻辑控制模块由XilinxSpartan-6逻辑控制芯片及相应辅助电路构成；所述DSP数据计算与信号处理模块由TMS320C64xDSP及相应辅助电路构成。
[0013]在上述技术方案中，在所述传输速率控制子模块的控制下，每路所述串行光数字信号输出接口在同步模式下能够按2.5Mbps,5Mbps的传输速率输出光数字信号，在异步模式下能够按2Mbps、4Mbps、6Mbps、8Mbps的传输速率输出光数字信号。
[0014]在上述技术方案中，所述串行光数字信号输出接口经光纤连接至合并单元，向所述合并单元发送采样值光数字报文；所述合并单元向光数字继电保护装置发送符合IEC61850-9-2标准的采样值报文。
[0015]在上述技术方案中，所述串行光数字信号输出接口经光纤连接至智能组件，向所述智能组件发送采样值光数字报文；所述智能组件向继电保护装置发送符合IEC61850-9-2标准的采样值报文及GOOSE信号。
[0016]在上述技术方案中，所述智能组件包括合并单元和智能终端。
[0017]在上述技术方案中，所述手持式光电互感器模拟仪还包括手持式外壳，所述手持式外壳上进一步设置有键盘、液晶显示屏、SD卡接口和充电接口。
[0018]在上述技术方案中，所述串行光数字信号输出接口和所述串行光数字信号输入接口设置在所述手持式外壳上。
[0019]在上述技术方案中，所述用于容纳对接收的光电互感器报文进行存储的SD卡。
[0020]本实用新型取得了以下技术效果:
[0021]本实用新型中的手持式光电互感器模拟仪，相对于数字化继电保护测试仪，采用锂电池供电，重量轻，体积小，便于携带。
[0022]该手持式光电互感器模拟仪具有4个发送、I个接收串行光接口，可模拟电子互感器、光纤互感器、磁光玻璃互感器输出光数字信号给MU或智能组件，实现MU或智能组件、继电保护装置的一体化测试，同时可接收互感器发出的光数字报文，进行报文分析与报文转发。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1手持式光电互感器模拟仪测试连接图；
[0024]图2基于智能组件的手持式光电互感器模拟仪测试连接图；
[0025]图3手持式光电互感器模拟仪原理结构图；
[0026]图4手持式光电互感器模拟仪外观示意图。
【具体实施方式】[0027]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。
[0028]本实用新型提供的手持式光电互感器模拟仪的测试连接图如图1所示，手持式光电互感器模拟仪101可模拟光电互感器向合并单兀102 (MU)输出串行光数字信号,手持式光电互感器模拟仪101的输出经光纤接至合并单元102，向合并单元102发送采样值(SMV)光数字报文。合并单元102输出符合IEC61850-9-2标准的采样值(SMV)报文给光数字继电保护装置103，光数字继电保护装置103接收智能终端104发来的断路器位置GOOSE信号，同时，将保护的跳闸命令以GOOSE报文的方式发送至智能终端104。
[0029]本实用新型提供的手持式光电互感器模拟仪的基于智能组件的测试连接图如图2所示，此时，合并单元(MU)与智能终端合二为一，其功能在一个装置中实现，即在智能组件105中实现合并单兀和智能终端的功能。手持式光电互感器模拟仪101模拟光电互感器输出串行光数字采样值(SMV)报文给智能组件105，智能组件105向继电保护装置发送符合IEC61850-9-2标准的采样值(SMV)报文及GOOSE信号，同时以GOOSE报文方式接收继电保护装置发来的跳闸命令。
[0030]本实用新型提供的手持式光电互感器模拟仪如图3所示，包含光数字信号输出模块220、光数字信号输入模块230、FPGA逻辑控制模块240、DSP数据计算及信号处理模块250、CPU人机交互模块260、电源及管理模块200。
[0031]光数字信号输出模块220，包括4路串行光数字信号输出接口，每路串行光数字信号输出接口主要包括一个发送光模块，一块PHY接口芯片。4路串行光数字信号输出接口，可遵照国家电网公司标准DL/T282-2012合并单元技术条件输出符合单相电压电流互感器、三相电压互感器、三相电流互感器、三相电压电流互感器帧格式的光数字报文，也可输出电压采集器级联帧格式的光数字报文。
[0032]光数字信号输入模块230，包括I路串行光数字信号输入接口，主要由接收光模块和PHY接口芯片组成。可扫描光电互感器发出的同步或异步串行光数字信号，并按其帧格式从串行输出口发送至合并单元或智能组件，按接收信号的帧格式进行报文转发与信号分析。同时，该串行光数字信号输入接口还可接收光IRIG-B码时钟信号，通过设置GPS触发时间，实现多台模拟仪的同步触发，使多台模拟仪同时输出信号至多台合并单元或智能组件，同步开始试验。
[0033]FPGA逻辑控制模块240，由Xilinx公司生产的Spartan-6逻辑控制芯片及辅助电路组成，主要包括串行光脉冲控制子模块241、传输方式控制子模块242、传输速率控制子模块243。传输方式控制子模块242对手持式光电互感器模拟仪发送或接收的串行光数字信号所使用的同步方式或异步方式进行选择和控制，根据界面输入的设置的参数，控制输出同步或异步光串行脉冲。传输速率控制子模块243对串行光数字信号的传输速率进行选择和控制，串行脉冲的传输速率根据需要在同步模式下可按2.5Mbps、5Mbps，在异步模式下可按 2Mbps、4Mbps、6Mbps、8Mbps 进行传输。
[0034]DSP数据计算与信号处理模块250，由32位浮点DSPTMS320C64x及辅助电路组成，包括数据计算与生成子模块251、数据组包解包子模块252。在发送模式下，DSP数据计算与信号处理模块250根据设置参数计算需要输出的4kHz?12.SkHz采样率下采样点值，可根据设置的故障形式进行短路计算，并按规定的4种帧格式进行组包。在接收模式下，DSP数据计算与信号处理模块250对报文进行解包，提取采样值各点值，上送到CPU人机交互模块260进行显示。
[0035]CPU人机交互模块260，由包括触摸屏在内的输入输出装置及辅助控制装置组成，包括参数设置子模块261，人机交互子模块262。通过输入输出装置上的人机界面可设置所需的不同传输速率、选择所需的帧格式，同时还具有电压电流输出功能及状态序列输出功能，电压电流可按输入的有效值输出电压电流瞬时报文值，输出过程中幅值、相角、频率可按设置的步长变化。状态序列功能，最多可设置10个状态，状态间切换可设置为手动切换、时间切换两种模式，同时能进行短路计算和故障模拟。
[0036]电源及管理模块200负责给整个装置供电，包括供电的锂电池及充放电控制电路，由充放电控制电路对锂电池的电量及充电状况进行监测。
[0037]本实用新型提供的手持式光电互感器模拟仪的外观如图4所示，其包括简易式键盘301、4.3寸彩色液晶屏302、串行光发送接口 303、串行光接收接口 304、手持式外壳305、及SD卡接口 306、充电接口 307。SD卡接口 306中容纳的SD卡可对接收的光电互感器报文进行存储。
[0038]以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种手持式光电互感器模拟仪，其特征在于包括:光数字信号输出模块、光数字信号输入模块、FPGA逻辑控制模块、DSP数据计算及信号处理模块、CPU人机交互模块、电源及管理模块，其中: 所述光数字信号输出模块，包括多路串行光数字信号输出接口以分别输出符合单相电压电流互感器、三相电压互感器、三相电流互感器、三相电压电流互感器帧格式以及电压采集器级联帧格式的光数字报文； 所述光数字信号输入模块，包括I路串行光数字信号输入接口以输入光电互感器发出的串行光数字信号和光IRIG-B码时钟信号； 所述FPGA逻辑控制模块包括串行光脉冲控制子模块、传输方式控制子模块、传输速率控制子模块，所述传输方式控制子模块对所述手持式光电互感器模拟仪发送或接收的串行光数字信号所使用的同步方式或异步方式进行选择和控制，所述传输速率控制子模块对串行光数字信号的传输速率进行选择和控制； 所述DSP数据计算与信号处理模块，包括数据计算与生成子模块、数据组包解包子模块以根据输入的电压电流有效值进行相应的瞬时值计算、并按设置的帧格式进行报文组包和解包，并将相应的信息发送到所述CPU人机交互模块进行显示； 所述CPU人机交互模块，包括参数设置子模块和人机交互子模块以对光数字信号的传输速率和帧格式进 行选择以及对所述手持式光电互感器模拟仪输出的电压电流瞬时报文值所对应的电压和/或电流的幅值、相角、频率及其状态序列进行设置； 所述电源及管理模块包括锂电池及充放电控制电路，由充放电控制电路对锂电池的电量及充电状况进行监测，由锂电池对所述手持式光电互感器模拟仪供电。
2.根据权利要求1所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，每路所述串行光数字信号输出接口分别包括发送光模块和PHY接口芯片；所述串行光数字信号输入接口包括接收光模块和PHY接口芯片。
3.根据权利要求2所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述FPGA逻辑控制模块由XilinxSpartan-6逻辑控制芯片及相应辅助电路构成；所述DSP数据计算与信号处理模块由TMS320C64xDSP及相应辅助电路构成。
4.根据权利要求3所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，在所述传输速率控制子模块的控制下，每路所述串行光数字信号输出接口在同步模式下能够按2.5Mbps、5Mbps的传输速率输出光数字信号,在异步模式下能够按2Mbps、4Mbps、6Mbps、8Mbps的传输速率输出光数字信号。
5.根据权利要求4所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述串行光数字信号输出接口经光纤连接至合并单元，向所述合并单元发送采样值光数字报文；所述合并单元向光数字继电保护装置发送符合IEC61850-9-2标准的采样值报文。
6.根据权利要求4所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述串行光数字信号输出接口经光纤连接至智能组件，向所述智能组件发送采样值光数字报文；所述智能组件向继电保护装置发送符合IEC61850-9-2标准的采样值报文及GOOSE信号。
7.根据权利要求6所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述智能组件包括合并单元和智能终端。
8.根据权利要求7所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述手持式光电互感器模拟仪还包括手持式外壳，所述手持式外壳上进一步设置有键盘、液晶显示屏、SD卡接口和充电接口。
9.根据权利要求8所述的手持式光电互感器模拟仪，其特征在于，所述串行光数字信号输出接口和所述串行光数字信号输入接口设置在所述手持式外壳上。
10.根据权利要求9所述的手持式光 电互感器模拟仪，其特征在于，所述用于容纳对接收的光电互感器报文进行存储的SD卡。
【文档编号】G01R1/20GK203551615SQ201320645785
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】王露钢, 王世伟, 杨经超, 张辉, 钱春年, 王冬冬, 邓星星, 白伟 申请人:吉林省送变电工程公司, 武汉凯默电气有限公司