专利名称：便携式弱电交流信号测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统继电保护及安全自动装置的测试装置。属于继电保护测试技术领域。
背景技术：
随着我国电网建设的不断发展，电网安全稳定控制系统(以下简称稳控系统)的作用越来越重要，规模也越来越大。但由于稳控系统需要采集多个元件的电气量，因此在测试时往往需要输入众多的模拟量到稳控装置中。如何对各种规模的稳控系统进行全面的、 可信的综合测试至今为止没有一个很好的办法。为了对稳控系统进行系统级联合测试，现有的做法各个厂家不尽相同，在系统元件数目较少时可以直接采用继电保护测试仪来校核，而在系统比较庞大，元件数目众多的情况下还使用继电保护测试仪直接输出模拟量给稳控装置，则需要同时操作多台继电保护测试仪，一般很难实现。目前比较典型的做法是在稳控装置使用专用测试程序，测试程序的元件电气量(电压、电流)来源于外界直接输入的数字量，一般是通过以太网或串口以数字量方式送入稳控装置，测试程序的策略表逻辑与最终运行程序策略表逻辑完全一样，只是数据来源不一样。这种方法的缺点是对装置的AD采样回路及滤波算法、DFT算法没有完全验证，只验证了稳控装置策略表逻辑正确与否，测试结束后还需要换上真正运行的程序，这样做的后果是用户在验收时的测试程序与最终运行的程序两者CRC校验码是不一样的，不利于用户的程序版本管理。如果通过一个独立的小信号测试装置产生弱电交流信号输入到稳控装置的AD回路，这样除了交流插件外可以完全考核稳控装置的软硬件及策略表的逻辑正确性、可靠性、健壮性。交流插件是无源的，长期的运行经验表明其损坏的可能性极小， 因此只要在进行单板、装置测试时通过继电保护测试仪验证其正确性即可。在进行屏柜、系统测试时可以通过小信号测试装置直接向稳控装置输出模拟量进行各种试验，判定装置功能及性能是否符合设计要求。由于输出是弱电交流信号(小信号)，这些测试装置可以做的很小，每个小信号测试装置可以输出12路或者更多模拟量来模拟2个或更多的元件，如果有统一的管理平台可以管理多个小信号测试装置，就可以轻而易举地模拟大规模的稳控系统的各种故障场景。这些统一的管理平台和能够输出小信号交流量的测试装置构成专门针对稳控系统的测试系统。
发明内容本实用新型的目的是提供一种携带方便、扩展灵活且能输出多路弱电交流信号 (范围为士5V或士 10V)的弱电交流信号测试装置。该测试装置由运行于上位机的测试控制软件产生测试数据和测试命令，然后通过高速以太网，将测试数据和测试命令发往ARM处理器，ARM处理器接收到后进行简单处理立即发送到双口 RAM中，在DSP的控制下将双口 RAM中的测试数据进行D/A转换，经滤波整形后输出弱电交流信号。[0006]为了实现所述目的，本实用新型是采取以下的技术方案来实现的—种便携式弱电交流信号测试装置，包括采用ARM处理器的主CPU模块；从所述主CPU模块获取实时测试数据的双口 RAM模块；从所述双口 RAM模块获取实时测试数据的DSP模块；用于从测试控制软件接收测试数据和测试命令，与所述主CPU模块相连接的以太网通信模块；与所述的DSP模块相连，在所述的DSP模块控制下进行D/A转换的D/A模块；根据所述D/A转换模块的输出结果，进行单双极性变换和抗混叠滤波的滤波整形模块；与所述的以太网通信模块相连接，安装用于控制、产生测试数据和测试命令的测试控制软件模块的计算机。优选地，还包括用于存储引导程序，与所述主CPU模块相连接的NOR FLASH模块；用于存储历史数据与文件系统，与所述主CPU模块相连接的NAND FLASH模块；用于存储实时数据和运行程序，与所述主CPU模块相连接的SDRAM模块。用于连接U盘方便文件拷贝，与所述主CPU模块相连接的USB模块。优选地，所述的便携式弱电交流信号测试装置中，所述的DSP模块还设置有DI (数字量输入)模块，用于采集开关量和接收GPS同步脉冲信号。 优选地，所述的便携式弱电交流信号测试装置中，所述的DSP模块还设置有DO (数字量输出)模块，用于输出开关量给被测试的稳控装置或其他装置，形成闭环测试。所述的主CPU模块含有独立的ARM处理器及相关软件程序。所述的DSP模块含有独立的数字信号处理器及相关软件程序。本实用新型的有益效果是本实用新型由运行于上位机的测试控制软件产生测试数据和测试命令，采用高速以太网扩展技术，能够方便地进行扩展以便满足稳控系统同时需要多个元件电气量的测试需求。由于输出的是弱电交流信号，装置可以做得比较小巧轻便，方便携带到现场。接入交换机的测试装置可根据工程需要灵活扩展，由运行于上位机的测试控制软件统一管理，类似于通过一台电脑同时管理多台继电保护测试仪，但操作方便了很多。采用本实用新型对稳控系统进行校核验证，可以大大提高验证效率，且无需更换专门的测试程序，用户验收时的程序与最终运行程序是一样的，便于用户的程序版本管理。本实用新型也可使用于其他需要同时测试多通道模拟量的场合。由于测试数据产生于后台PC 机侧的测试控制软件模块，所以该实用新型还可以模拟其他波形，如方波、锯齿波、直流信号等各种波形。
图1为实用新型的便携式弱电交流信号测试装置的方框图；图2为对稳控系统进行系统测试的框图。图中1、主 CPU 模块；2、双口 RAM 模块；3、DSP 模块；4、N0RFLASH 模块；5、USB 通信模块；6、DI模块；7、NAND FLASH模块；8、SDRAM模块；9、以太网通信模块；10、D/A转换模块；11、D0模块；12、滤波整形模块；13、测试控制软件模块。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
以下结合附图，详细进行说明。图1为根据本实用新型的便携式弱电交流信号测试装置的总体方框图。图中运行于后台PC机侧的测试控制软件模块产生测试数据和命令，通过以太网通信模块，将测试数据和命令送到主CPU模块，主CPU模块将测试数据再送到双口 RAM的指定位置，由DSP从双口 RAM中读出测试数据，在一定的频率下输出到D/A芯片进行D/A转换，D/A转换值经过滤波整形模块后形成标准的高精度正弦信号，该信号可以模拟工频交流信号，用于继电保护和安全自动装置的测试。由于测试数据产生于测试控制软件模块，所以该实用新型还可以模拟其他波形，如方波、锯齿波、直流信号等各种波形。一种便携式弱电交流信号测试装置，其特征在于硬件装置及相关软件编程两部分，所述的硬件部分由主CPU模块1、双口 RAM模块2、DSP模块3、NOR FLASH模块4、USB 通信模块5、DI模块6、NAND FLASH模块7、SDRAM模块8、以太网通信模块9、D/A转换模块 10、D0模块11、滤波整形模块12、测试控制软件模块13组成，所述的软件有主CPU程序、DSP 程序、测试控制软件程序。所述的主CPU模块1其输出连接到双口 RAM模块2，双口 RAM模块2输出连接到DSP模块3，DSP模块3输出连接到D/A转换模块10，D/A转换模块10输出连接到滤波整形模块12，测试数据经滤波整形模块后形成了测试所需要的波形。为了采集开关量输入，设置了的DI模块6，连接到DSP模块3。为了输出测试状态信号，设置了 DO 模块11，连接到DSP模块3。为了存储测试数据和CPU程序，分别设置NOR FLASH模块4、 NANDFLASH模块7、SDRAM模块8连接到主CPU模块1。所述所说的主CPU模块，采用AT91RM9200芯片，主频最高达Μ0Μ，外扩32MB NOR FLASH, 256MB NAND FLASH, 64MB SDRAM，能满足工频信号每周波256点输出的测试要求。所述所说的DSP模块3采用TMS 320LF2407A芯片，编制专门的算法程序，能适应不同的测试需求。所述所说的D/A转换模块10采用高速D/A转换器芯片和高精度电压基准源芯片MAX6350，能直接输出0 5V的高精度模拟信号。所述所说的滤波整形模块12采用高精度运算放大器组成单双极性变化电路和滤波电路，完成模拟信号从0 5V到士5V禾Π 士 IOV的变换过程。所述所说的测试控制软件模块，运行于PC机侧，采用了 VC++编写而成，界面丰富， 具有通道参数配置(PT，CT，变比)、形成测试数据、状态序列、递变等控制测试过程的功能， 并能通过以太网103规约招取稳控装置的动作报文，分析装置动作是否正确，形成系统闭环测试。图2为利用本实用新型，对稳控系统进行系统测试的框图。在该实例中，每台稳控装置负责36个模拟量(6个独立元件)的采集，η台稳控装置组成区域稳控系统完成区域电网的安全稳定控制功能。在一些复杂的稳控策略中涉及到多个元件，这就要求在测试该条策略时，同时需要输出多个元件的电气量到多台稳控装置中，进行正反逻辑的验证，查看稳控装置是否正确动作。如果还采用传统继电保护测试装置来测试该稳控系统，那么将需要6η台笨重的继电保护测试装置和6η台操作电脑才能满足系统的测试需求。在现场安排这么多的继电保护测试装置无论从成本还是从效率上都无法接受的。而利用本实用新型， 只需要η/2台携带方便的测试盒和一台便携式电脑即可，一个人都可以轻松携带到一些偏僻的现场，完成大型稳控系统的验证过程。 以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种便携式弱电交流信号测试装置，包括采用ARM处理器的主CPU模块，其特征在于还包括从所述主CPU模块获取实时测试数据的双口 RAM模块； 从所述双口 RAM模块获取实时测试数据的DSP模块；用于从测试控制软件接收测试数据和测试命令，与所述主CPU模块相连接的以太网通信模块；与所述的DSP模块相连，在所述的DSP模块控制下进行D/A转换的D/A模块； 根据所述D/A转换模块的输出结果，进行单双极性变换和抗混叠滤波的滤波整形模块；与所述的以太网通信模块相连接，安装用于控制、产生测试数据和测试命令的测试控制软件模块的计算机。
2.根据权利要求1所述的便携式弱电交流信号测试装置，其特征在于还包括 用于存储引导程序，与所述主CPU模块相连接的NOR FLASH模块；用于存储历史数据与文件系统，与所述主CPU模块相连接的NAND FLASH模块； 用于存储实时数据和运行程序，与所述主CPU模块相连接的SDRAM模块。
3.根据权利要求1所述的便携式弱电交流信号测试装置，其特征在于还包括用于连接U盘方便文件拷贝、与所述主CPU模块相连接的USB模块。
4.根据权利要求1所述的便携式弱电交流信号测试装置，其特征在于所述DSP模块还设置有DI模块，用于采集开关量和接收GPS同步脉冲信号； DO模块，用于输出开关量给被测试的稳控装置，形成闭环测试。
5.根据权利要求1所述的便携式弱电交流信号测试装置，其特征在于所述的DSP模块含有独立的数字信号处理器。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式弱电交流信号测试装置，包括采用ARM处理器的主CPU模块,其特征在于:还包括从所述主CPU模块获取实时测试数据的双口RAM模块；从所述双口RAM模块获取实时测试数据的DSP模块；用于从测试控制软件接收测试数据和测试命令，与所述主CPU模块相连接的以太网通信模块；与所述的DSP模块相连的D/A模块；根据所述D/A转换模块的输出结果，进行单双极性变换和抗混叠滤波的滤波整形模块；与所述的以太网通信模块相连接，安装用于控制、产生测试数据和测试命令的测试控制软件模块的计算机。本实用新型解决了在稳控系统的验收测试过程中需要同时输出大量模拟量的难题。
文档编号G05B23/02GK202102312SQ20112019069
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者温富光 申请人:国电南京自动化股份有限公司