一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計(jì)量體系校驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀及其方法，該測(cè)試儀包括報(bào)文控制模塊，由主CPU構(gòu)成，連接有報(bào)文發(fā)送模塊、報(bào)文接收模塊對(duì)時(shí)模塊；報(bào)文發(fā)送模塊，由FPGA控制，分別向合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)文；報(bào)文接收模塊，接收合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文，接收?qǐng)?bào)文接收模塊發(fā)送的FT3報(bào)文；對(duì)時(shí)模塊，通過(guò)同步光纖接收GPS模塊的GPS信號(hào)，通過(guò)同步光纖與合并單元同步?？梢詮谋举|(zhì)上反應(yīng)合并單元的守時(shí)能力，能偶反應(yīng)合并單元對(duì)于模擬量信號(hào)的傳遞在同步信號(hào)失去的情況下對(duì)于模擬量發(fā)送時(shí)間的控制，直接反應(yīng)出模擬量的相位角關(guān)系。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀及
其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計(jì)量體系校驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，智能變電站以及數(shù)字化變電站的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到大面積工程應(yīng)用階段，隨著電子式互感器、傳統(tǒng)互感器+合并單元模式的大量應(yīng)用，合并單元將正式成為智能變電站以及數(shù)字化變電站的智能設(shè)備。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》的發(fā)布，基于時(shí)間控制的合并單元也已經(jīng)在智能變電站中大量應(yīng)用，其中對(duì)合并單元的延時(shí)特性以及SMV報(bào)文時(shí)間抖動(dòng)特性都已做出比較明確的規(guī)范，同步信號(hào)雖然與保護(hù)無(wú)關(guān)但卻影響著其他二次設(shè)備，關(guān)于同步信號(hào)失去后的合并單元守時(shí)能力，國(guó)家電網(wǎng)公司也已經(jīng)有了明確的技術(shù)指標(biāo)。但目前國(guó)內(nèi)、外都沒(méi)有明確的技術(shù)方案來(lái)測(cè)試合并單元的守時(shí)能力，往往是利用一些報(bào)文的發(fā)送特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者是利用合并單元輸出的脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)試其守時(shí)能力，但這些測(cè)試方式都不是本質(zhì)反應(yīng)合并單元的守時(shí)能力，反應(yīng)的僅僅是合并單元守時(shí)的處理機(jī)制。其本質(zhì)應(yīng)是合并單元對(duì)于模擬量信號(hào)的傳遞在同步信號(hào)失去的情況下對(duì)于模擬量發(fā)送時(shí)間的控制，其直接反應(yīng)的應(yīng)是模擬量的相位角關(guān)系。由于數(shù)字量采樣值報(bào)文是按照離散點(diǎn)來(lái)發(fā)送的，所以同步守時(shí)能力應(yīng)是直接反應(yīng)數(shù)字量的相位角關(guān)系在時(shí)域上的變化。
[0003]所以從目前現(xiàn)狀來(lái)看，迫切需要一種裝置來(lái)定量精確測(cè)試合并單元在同步信號(hào)失去的情況下對(duì)于數(shù)字信號(hào)的處理守時(shí)能力，而不僅僅是測(cè)試其秒脈沖的同步能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀及其方法，解決目前的測(cè)試方法或裝置無(wú)法直接反應(yīng)模擬量的相位角關(guān)系，也無(wú)法直接反應(yīng)數(shù)字量的相位角關(guān)系在時(shí)域上變化的問(wèn)題。
[0005]為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀，包括
報(bào)文控制模塊，由主CPU構(gòu)成，連接有報(bào)文發(fā)送模塊、報(bào)文接收模塊對(duì)時(shí)模塊；
報(bào)文發(fā)送模塊，由FPGA控制，分別向合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)文；
報(bào)文接收模塊，接收合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文，接收?qǐng)?bào)文接收模塊發(fā)送的FT3報(bào)文； 對(duì)時(shí)模塊，通過(guò)同步光纖接收GPS模塊的GPS信號(hào)，通過(guò)同步光纖與合并單元同步。
[0006]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述報(bào)文控制模塊連接有上位機(jī)連接模塊。
[0007]—種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試方法，包括以下步驟: 步驟一，報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文發(fā)送模塊向分別合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)
文； 步驟二，報(bào)文控制模塊通過(guò)對(duì)時(shí)模塊接收GPS模塊的同步信號(hào)，合并單元接收GPS模塊的同步信號(hào)并向報(bào)文接收模塊發(fā)送9-2報(bào)文，時(shí)模塊通過(guò)同步光纖與合并單元同步；
步驟三；報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文接收模塊接收?qǐng)?bào)文發(fā)送模塊發(fā)出的FT3報(bào)文和合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文；
步驟四，報(bào)文控制模塊按照同步測(cè)試法測(cè)試出這兩者間的同步誤差；
步驟五；將斷開(kāi)合并單元的同步光纖，測(cè)試合并單元相位角變化，是否滿(mǎn)足4us/10min要求即角度變化應(yīng)在5分以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足則符合同步要求。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:可以從本質(zhì)上反應(yīng)合并單元的守時(shí)能力，能偶反應(yīng)合并單元對(duì)于模擬量信號(hào)的傳遞在同步信號(hào)失去的情況下對(duì)于模擬量發(fā)送時(shí)間的控制，直接反應(yīng)出模擬量的相位角關(guān)系；而且，由于數(shù)字量采樣值報(bào)文是按照離散點(diǎn)來(lái)發(fā)送的，所以直接反應(yīng)數(shù)字量的相位角關(guān)系在時(shí)域上的變化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀一個(gè)實(shí)施例的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0011]圖1示出了本發(fā)明一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀的一個(gè)實(shí)施例:一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀，包括
報(bào)文控制模塊，由主CPU構(gòu)成，連接有報(bào)文發(fā)送模塊、報(bào)文接收模塊對(duì)時(shí)模塊；
報(bào)文發(fā)送模塊，由FPGA控制，分別向合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)文；
報(bào)文接收模塊，接收合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文，接收?qǐng)?bào)文接收模塊發(fā)送的FT3報(bào)文；
對(duì)時(shí)模塊，通過(guò)同步光纖接收GPS模塊的GPS信號(hào)，通過(guò)同步光纖與合并單元同步。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀的另一個(gè)實(shí)施例，所述報(bào)文控制模塊連接有上位機(jī)連接模塊。
[0013]本發(fā)明還示出了一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試方法的一個(gè)實(shí)施例:一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試方法，包括以下步驟:
步驟一，報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文發(fā)送模塊向分別合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)
文；
步驟二，報(bào)文控制模塊通過(guò)對(duì)時(shí)模塊接收GPS模塊的同步信號(hào)，合并單元接收GPS模塊的同步信號(hào)并向報(bào)文接收模塊發(fā)送9-2報(bào)文，時(shí)模塊通過(guò)同步光纖與合并單元同步；
步驟三；報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文接收模塊接收?qǐng)?bào)文發(fā)送模塊發(fā)出的FT3報(bào)文和合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文；
步驟四，報(bào)文控制模塊按照同步測(cè)試法測(cè)試出這兩者間的同步誤差；
步驟五；將斷開(kāi)合并單元的同步光纖，測(cè)試合并單元相位角變化，是否滿(mǎn)足4us/10min要求即角度變化應(yīng)在5分以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足則符合同步要求。[0014]另外，基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀的人機(jī)界面在電腦上實(shí)現(xiàn)，軟件采用Iabview編程，界面設(shè)計(jì)友好，操作簡(jiǎn)單，校驗(yàn)過(guò)程全自動(dòng)化，無(wú)需人為參與，直接將測(cè)試結(jié)果以表格的方式上送。
[0015]上位機(jī)與測(cè)試儀之間采用以太網(wǎng)通訊。測(cè)試儀與合并單元之間通過(guò)多模ST-ST光纖連接，測(cè)試儀內(nèi)部也通過(guò)相同多模ST-ST光纖連接。同步信號(hào)采用光纖B碼或光纖秒脈沖信號(hào)。
[0016]所述報(bào)文控制模塊采用的主CPU可以是摩托羅拉新一代POWER PC MPC8247，使裝置的穩(wěn)定性和運(yùn)算速度得到可靠保證，報(bào)文接收模塊采用Agilent (安捷倫)公司的光接收器件，報(bào)文控制器與數(shù)字量輸入電度表，以及與數(shù)字量輸入電度表校驗(yàn)儀之間的以太網(wǎng)控制，由XILEX公司的FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，以確保IEC61850-9協(xié)議發(fā)送的離散性精度控制，范圍可以精確到100ns。對(duì)時(shí)模塊用來(lái)獲得精確時(shí)間參數(shù)，接口采用ST，光纖波長(zhǎng)采用1310nm。同步信號(hào)采用高精度恒溫晶振，以確保在沒(méi)有外接同步信號(hào)源的情況下也可以完成測(cè)試。報(bào)文發(fā)送模塊與報(bào)文接收模塊采用雙FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，以確保數(shù)字源的可信度。人機(jī)界面的顯示通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)，界面軟件采用Iabview編程實(shí)現(xiàn)。電腦與報(bào)文控制模塊之間通過(guò)以太網(wǎng)通訊。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀，其特征在于:包括 報(bào)文控制模塊，由主CPU構(gòu)成，連接有報(bào)文發(fā)送模塊、報(bào)文接收模塊對(duì)時(shí)模塊； 報(bào)文發(fā)送模塊，由FPGA控制，分別向合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)文； 報(bào)文接收模塊，接收合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文，接收?qǐng)?bào)文接收模塊發(fā)送的FT3報(bào)文； 對(duì)時(shí)模塊，通過(guò)同步光纖接收GPS模塊的GPS信號(hào)，通過(guò)同步光纖與合并單元同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試儀，其特征在于:所述報(bào)文控制模塊連接有上位機(jī)連接模塊。
3.一種基于模擬量數(shù)字化傳遞的合并單元同步守時(shí)測(cè)試方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一，報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文發(fā)送模塊向分別合并單元和報(bào)文接收模塊發(fā)送FT3報(bào)文； 步驟二，報(bào)文控制模塊通過(guò)對(duì)時(shí)模塊接收GPS模塊的同步信號(hào)，合并單元接收GPS模塊的同步信號(hào)并向報(bào)文接收模塊發(fā)送9-2報(bào)文，時(shí)模塊通過(guò)同步光纖與合并單元同步； 步驟三；報(bào)文控制模塊通過(guò)報(bào)文接收模塊接收?qǐng)?bào)文發(fā)送模塊發(fā)出的FT3報(bào)文和合并單元發(fā)出的9-2報(bào)文； 步驟四，報(bào)文控制模塊按照同步測(cè)試法測(cè)試出這兩者間的同步誤差； 步驟五；將斷開(kāi)合并單元的同步光纖，測(cè)試合并單元相位角變化，是否滿(mǎn)足4us/10min要求即角度變化應(yīng)在5分以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足則符合同步要求。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103439597SQ201310338271
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】陳賢順, 江波, 楊勇波, 艾兵, 楊華云 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院