专利名称：线路差动保护光纤通道模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统输电线路差动保护光纤通道的模 拟装置，属于继电保护技术领域。
技术背景
光纤通信系统因为光纤的带宽大、传输距离长、通道衰耗小和受 电磁干扰小等优势，已得到广泛应用，并成为电力系统中输电线路纵 联保护通信通道的发展趋势。但在实际应用中由于光纤通道的误码、 中断、延时等工况而产生越来越多的新问题，从而影响基于光纤通道 的继电保护的应用和电力系统的安全运行。
线路纵联差动保护装置在定检投运前，既应作保护装置本身的性 能试验也要对光纤通道进行试验及检查。但是，由于受测试设备等的 条件限制，目前对于实际通道传输中主要的3种损伤通道延时、通 道误码和通道中断，尚缺乏有效的测试手段，对保护装置的性能不能 进行充分的验证，可能给电力系统的安全运行带来隐患。在装置的现 场调试和检验过程中也迫切需要有相应的测试手段和设备，以节约工 程造价和调试时间。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，针对光纤通道的测试要求，提供 一种能模拟出实际传输中3种主要损伤的 线路差动保护光纤通道模拟装置。本实用新型解决其技术问题所釆用的技术方案如下线路差动保 护光纤通道模拟装置，其特征是组成包括以现场可编程逻辑器件FPGA为中心的模拟机和一台参数设定PC机，FPGA分别连接线路双侧光 电转换器及内部晶振1-3,双侧光电转换器通过光纤输入输出接口串 接于双侧线路差动保护装置的光纤通信通道中，PC机的程序参数下 载线的输出端与FPGA的程序参数下载接口相连接。本实用新型的有益效果如下用PC机来设定、下载程序参数，如 通道延时时间、通道误码率、通道中断时间、通道速率、通信线路码 型等，装置模拟机使用时串接于两台线路差动保护装置的光纤通信通 道中，用于模拟真实光纤通道或通信网络的实际工况，为检查继电保 护设备在通信通道的各种传输损伤下的工作情况和指标测试提供便 捷的模拟环境和有效的测试手段，装置结构简单，便于测试，也可以 对光纤差动保护装置进行日常测试，及时消除电力系统的运行隐患， 节约工程造价和调试时间。
图1为本实用新型光纤通道模拟装置使用状态结构框图。图2为本实用新型光纤通道模拟装置模拟机的硬件电连接原理 示意图。图3为本实用新型光纤通道模拟装置功能构成模块框图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本实用新型进行详细描述。但是本 实用新型不限于所给出的例子。如图1、图2所示，本实用新型线路差动保护光纤通道模拟装置 的组成包括以现场可编程逻辑器件FPGA为中心的模拟机和一台参数 设定PC机，FPGA芯片管脚分配如下Hi —一为锁相环l提供时钟的晶振输入；II 一一为锁相环2提供时钟的晶振输入；H2——FPGA工作时钟输入；K5 —一通道1数据输入；R4 —一通道1数据输出；M14 — 一通道2数据输入；H12 — 一通道2数据输出；J1一一程序参数下载接口；E10/GND为装置电源输入。 FPGA的K5、 R4端分别连接光电转换器GD1的电信号输出输入端DO、 DI， M14、 H12端分别连接光电转换器GD2的电信号输出输入端DO、 DI， Hl、 II、 H2端分别连接内部晶振N1-N3,光电转换器GD1、 GD2 通过光纤输入输出接口 GI、 GO串接于双恻线路差动保护装置的光纤 通信通道中，光电装换器GDI用于完成线路一侧方向的光/电、电/ 光转换，光电装换器GD2用于完成线路另一恻方向的光/电、电/光转 换；FPGA完成两个方向通道的单/双极性变换、信号延时、误码、中 断、数字锁相等；内部晶振l、 2分别为两个方向上的数字锁相环提供时钟，内部晶振3为FPGA本身的工作时钟；电源模块为整个装置的各模块提供电源。PC机的程序参数下载线的输出端与FPGA的程序参数下载接口 Jl相连接。图1中的PC机为装有配套软件的满足一定性能要求的普通 微机，用于设定、下载程序参数，如通道延时时间、通道误码率、通 道中断时间、通道速率、通信线路码型等，提供给串接在双侧线路差 动保护装置之间的光纤通信通道中的模拟机，用于模拟真实光纤通道 或通信网络的实际工况。模拟装置的功能构成模块框图如附图3所示。光纤差动保护装置的64Kbit/s或者2Mbit/s的光信号数据流，经 光纤接收接口被模拟装置接收，随后经光电转换变为电信号的数据 流，该数据流送至FPGA (现场可编程逻辑器件)，在FPGA中经过单X 双极性变换编码，码率提高到4Mbit/s，该4MbU/s数据流一方面送 至数字锁相环(DPLL),数字锁相环从码流中恢复出数据时钟以供给 其他同步数据处理电路，另一方面，该数据流依次送至延时、误码、 中断模块进行处理，以实现模拟实际光纤信道特性。经过处理后的码 流再送给单\双极性译码电路进行译码，并将数据速率恢复至原速率， 送出FPGA, FPGA送出的电信号数据流再经光电转换变为光信号，经光纤发送接口送出。至于给电路输入的延时时间、误帧数量、连续错 误比特数、中断时间和中断间隔等参数可以通过程序参数下载接口进 行设置。此为光纤通道一个方向的模拟，另一个方向上的信号处理过 程与此完全相同。两个方向的参数设置也完全独立，分别设置。实施例中，按附图2所示的电连接原理图制作电路板，配以相应
合适的机箱结构及端口接插件。FPGA芯片使用Altera公司Cyclone II EP2C5F25618，光电装换器使用Agilent AFCT 5805BZ;晶振1、 晶振2使用16. 384Mhz高精度晶振，晶振3使用25Mhz晶振。电源模 块釆用分立元器件自行设计。按附图3中所示，设计FPGA中各功能 模块，完成相应的功能；在PC机中安装Quartus I工5. 1软件，并经 程序参数下载线与装置连接。PC机资源要求，奔腾4以上处理器， 主频800M以上，512M以上内存，20G以上硬盘，Windows 2000或 Windows XP操作系统。
本实用新型设计的光纤通道模拟装置可以实现以下功能 U)模拟光纤通道延时，延时可调范围0. 00-20. 00ms,级差 0. Olms,两个通道延时可以不同；
(2) 模拟光纤通道误码误帧，误帧率可调范0-(7E-6)，插入连续
错码个数范围0-330个，两个通道参数可以不同；
(3) 模拟光纤通道中断，中断时间可调范围0.0-130. Oms,级差
0. lms;中断间隔时间可调范围0. 0-16. 9s,级差0. ls,两 个通道参数可以不同；
(4) 支持输入数据速率64Kbps、 2. 048Mbps两种标准或定制；
(5) 支持通信线路码型CMI编码、曼彻斯特编码、BCH编码；
(6) 同时使用2台模拟装置，可以检查釆用双通道的光纤电流差
动保护，分别检查双通道时保护动作情况、双通道切换时 保护动作情况以及单通道时保护动作情况。
权利要求1 、线路差动保护光纤通道模拟装置，其特征是组成包括以现场可编程逻辑器件FPGA为中心的模拟机和一台参数设定PC机，FPGA分别连接线路双侧光电转换器及内部晶振1-3，双侧光电转换器通过光纤输入输出接口串接于双侧线路差动保护装置的光纤通信通道中，PC机的程序参数下载线的输出端与FPGA的程序参数下载接口相连接。
专利摘要线路差动保护光纤通道模拟装置，组成包括以现场可编程逻辑器件FPGA为中心的模拟机和一台参数设定PC机，FPGA分别连接线路双侧光电转换器及内部晶振1-3，双侧光电转换器通过光纤输入输出接口串接于双侧线路差动保护装置的光纤通信通道中，PC机的程序参数下载线的输出端与FPGA的程序参数下载接口相连接。本装置模拟机使用时串接于两台线路差动保护装置的光纤通信通道中，用PC机来设定、下载通道延时等程序参数，用于模拟真实光纤通道或通信网络的实际工况，为检查继电保护设备在通信通道的各种传输损伤下的工作情况和指标测试提供便捷的模拟环境和有效的测试手段。
文档编号H04B10/12GK201134808SQ200720041950
公开日2008年10月15日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者丁网林, 曹团结, 潘书燕, 阙连元 申请人:南京中德保护控制系统有限公司