一种基于fpga实现的精密时间控制smv报文控制器及其方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统智能变电站数字化计量体系校验领域，具体涉及一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器及其方法，该控制器包括报文控制模块，由主CPU构成，连接有报文发送模块、报文接收模块对时模块；报文发送模块，由FPGA控制，向数字化电度表发送9-2报文；报文接收模块，数字化电度表校验仪就接收数字化电度表的秒脉冲信号后，向报文接收模块发出的9-2报文；对时模块，通过同步光纤接收GPS模块的GPS信号。本发明实现了定量精确控制SMV报文的时间特性，改变延时变化、时间抖动，来检测智能变电站的数字化计量体系。
【专利说明】—种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统智能变电站数字化计量体系校验领域，具体涉及一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器及其方法。
【背景技术】
[0002]目前，智能变电站以及数字化变电站的发展已经进入到大面积工程应用阶段，随着电子式互感器、合并单元以及智能单元的大量应用，数字量输入电度表也已开始在电力系统大面积应用。随着国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》的发布，基于时间控制的合并单元也已经在智能变电站中大量应用，其中对合并单元的延时特性以及SMV报文时间抖动特性都已做出比较明确的规范。但目前国内、外都没有明确的技术指标来约束SMV报文延时的变化，SMV报文时间抖动等参数对继电保护、计量设备等间隔层设备的影响，尤其是这些时间特性的变化将会影响计量特性的程度。由于数字量采样值报文是按照离散点来发送的，所以纯粹的数字源的时间特性是数字量报文的最大特点，时间特性的精度决定了数字功率源的精度。
[0003]所以从目前现状来看，迫切需要一种装置来定量精确控制SMV报文的时间特性，改变延时变化、时间抖动，来检测智能变电站的数字化计量体系。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器及其方法，解决目前的控制方法或装置无法约束SMV报文延时的变化，SMV报文时间抖动等参数对继电保护、计量设备等间隔层设备的影响，尤其是这些时间特性的变化对计量特性的影响的问题。
[0005]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器，包括
报文控制模块，由主CPU构成，连接有报文发送模块、报文接收模块对时模块；
报文发送模块，由FPGA控制，向数字化电度表发送9-2报文；
报文接收模块，数字化电度表校验仪就接收数字化电度表的秒脉冲信号后，向报文接收模块发出的9-2报文；
对时模块，通过同步光纤接收GPS模块的GPS信号。
[0006]更进一步的技术方案是，所述报文控制模块连接有上位机连接模块。
[0007]一种基于FPGA实现的精密时间控制方法，包括以下步骤:
步骤一，报文控制模块通过报文发送模块向数字化电度表发送9-2报文；
步骤二，数字化电度表向数字化电度表校验仪发送秒脉冲信号；
步骤三，数字化电度表校验仪据所接收到电能表所发出的脉冲计算出数字化电度表在一段时间之内所累积的电量，同时校验仪计算出这段时间之内的电量，比较两者之间的电量，得出电表在误码或丢包，延时变化，时间特性等情况下的误差；
步骤四，数字化电度表校验仪向与报文控制模块相连的报文接收模块发送9-2报文；步骤五；报文控制模块通过对时模块接收GPS模块发送的时间信息，按照绝对时间来控制时间的变化率。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果是:能约束SMV报文延时的变化，SMV报文时间抖动等参数对继电保护、计量设备等间隔层设备的影响，尤其是这些时间特性的变化将会影响计量特性的程度；实现了定量精确控制SMV报文的时间特性，改变延时变化、时间抖动，来检测智能变电站的数字化计量体系。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器一个实施例的连接示意图。
【具体实施方式】
[0010]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0011]图1示出了本发明一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器的一个实施例:一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器，包括
报文控制模块，由主CPU构成，连接有报文发送模块、报文接收模块对时模块；
报文发送模块，由FPGA控制，向数字化电度表发送9-2报文；
报文接收模块，数字化电度表校验仪就接收数字化电度表的秒脉冲信号后，向报文接收模块发出的9-2报文；
对时模块，通过同步光纤接收GPS模块的GPS信号。
[0012]根据本发明一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器的另一个实施例，所述报文控制模块连接有上位机连接模块。
[0013]本发明还示出了一种基于FPGA实现的精密时间控制方法的一个实施例:一种基于FPGA实现的精密时间控制方法，包括以下步骤:
步骤一，报文控制模块通过报文发送模块向数字化电度表发送9-2报文；
步骤二，数字化电度表向数字化电度表校验仪发送秒脉冲信号；
步骤三，数字化电度表校验仪据所接收到电能表所发出的脉冲计算出数字化电度表在一段时间之内所累积的电量，同时校验仪计算出这段时间之内的电量，比较两者之间的电量，得出电表在误码或丢包，延时变化，时间特性等情况下的误差；
步骤四，数字化电度表校验仪向与报文控制模块相连的报文接收模块发送9-2报文；步骤五；报文控制模块通过对时模块接收GPS模块发送的时间信息，按照绝对时间来控制时间的变化率。
[0014]另外，人机界面在电脑上实现，软件采用Iabview编程，界面设计友好，操作简单，校验过程全自动化，无需人为参与，直接将测试结果以表格的方式上送。
[0015]上位机与控制器之间采用以太网通讯。控制器与数字量电度表校验仪之间通过多模ST-ST光纤连接，报文发送模块与被试数字量电度表之间也通过相同多模ST-ST光纤连接。
[0016]所述报文控制模块采用的主CPU可以是摩托罗拉新一代POWER PC MPC8247，使装置的稳定性和运算速度得到可靠保证，报文接收模块采用Agilent (安捷伦)公司的光接收器件，报文控制器与数字量输入电度表，以及与数字量输入电度表校验仪之间的以太网控制，由XILEX公司的FPGA芯片来实现，以确保IEC61850-9协议发送的离散性精度控制，范围可以精确到100ns。对时模块用来获得精确时间参数，接口采用ST，光纤波长采用1310nm。同步信号采用高精度恒温晶振，以确保在没有外接同步信号源的情况下也可以完成测试。报文发送模块与报文接收模块采用双FPGA来实现，以确保数字源的可信度。人机界面的显示通过电脑实现，界面软件采用Iabview编程实现。电脑与报文控制模块之间通过以太网通讯。
[0017]通过光纤以太网口接收来自数字量输入电能表校验仪的光纤以太网IEC61850-9协议传送的模拟量数据，通过后台控制后将数据通过光纤以太网转发给被试数字量电度表，然后通过脉冲将计算后的电度量送回校验仪来进行电度校验。
【权利要求】
1.一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器，其特征在于:包括 报文控制模块，由主CPU构成，连接有报文发送模块、报文接收模块对时模块； 报文发送模块，由FPGA控制，向数字化电度表发送9-2报文； 报文接收模块，数字化电度表校验仪就接收数字化电度表的秒脉冲信号后，向报文接收模块发出的9-2报文； 对时模块，通过同步光纤接收GPS模块的GPS信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA实现的精密时间控制SMV报文控制器，其特征在于:所述报文控制模块连接有上位机连接模块。
3.一种基于FPGA实现的精密时间控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一，报文控制模块通过报文发送模块向数字化电度表发送9-2报文； 步骤二，数字化电度表向数字化电度表校验仪发送秒脉冲信号； 步骤三，数字化电度表校验仪据所接收到电能表所发出的脉冲计算出数字化电度表在一段时间之内所累积的电量，同时校验仪计算出这段时间之内的电量，比较两者之间的电量，得出电表在误码或丢包，延时变化，时间特性等情况下的误差； 步骤四，数字化电度表校验仪向与报文控制模块相连的报文接收模块发送9-2报文；步骤五；报文控制模块通过对时模块接收GPS模块发送的时间信息，按照绝对时间来控制时间的变化率。
【文档编号】G05B19/042GK103439900SQ201310338545
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】江波, 杨勇波, 陈贤顺, 艾兵, 杨华云 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司电力科学研究院