一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、光纖接口模塊、小信號輸出模塊、DSP模塊、FPGA模塊、數模轉換模塊、FLASH模塊、RAM模塊、通信模塊、HPI接口模塊和PHY模塊，還包括與開關量輸入模塊連接的自適應電路，DSP模塊通過HPI接口模塊與FPGA模塊連接，FPGA模塊與FLASH模塊和光纖接口模塊連接，DSP模塊與RAM模塊連接，FPGA模塊還通過PHY模塊與通信模塊、開關量輸入模塊和開關量輸出模塊連接，DSP模塊通過數模轉換模塊與小信號輸出模塊連接。本實用新型基于自適應電路，使得測試儀能自適應有源或無源的開關量輸入，可接收各種類型的開關量形式，無需事先進行配置，減少操作步驟，保障測試儀的安全穩定運行。
【專利說明】
一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的高速發展，各行各業對電力的需求量越來越大，對供電部門提供電力供應的質量(穩定性、不間斷性及伴隨服務)要求也越來越高，長期以來電力系統對發電，變電和配電系統的自動化改造投入較大。繼電保護裝置是電力系統最重要的二次設備之一，是電力系統安全運行的保障。國內外無數實例證明，涉及停電范圍較廣的大型系統事故，大都與繼電保護裝置的不正確動作有直接或間接的關系。因此，合理的安排繼電保護定值，提高繼電保護運行管理水平，是保障電網安全運行的重要條件。
[0003]由于傳統變電站的信息反饋量小，故障信息難以匯總分析，接線復雜繁瑣，且對于現場測試運行人員有安全風險等問題，以及這些年來信息、通訊和網絡技術的飛速發展，人們已經開始嘗試利用光通訊來克服傳統變電站的這些缺點，加之國家對數字化變電站的大力支持，使得變電站包括電力系統的光數字化必然成為趨勢，對于這種變化，必然產生相應的產品與之匹配。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，通過FPGA模塊、DSP模塊、光纖接口模塊等器件的共同作用，產生數字變電站故障的光信號，來實現對數字變電站繼電保護裝置的功能測試。本實用新型基于該自適應電路，使得測試儀能自適應有源或無源的開關量輸入，可接收各種類型的開關量形式，無需事先進行配置，減少操作步驟，保障繼電保護測試儀的安全穩定運行。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、光纖接口模塊、小信號輸出模塊、DSP模塊、FPGA模塊、數模轉換模塊、FLASH模塊、RAM模塊、通信模塊、HPI接口模塊和PHY模塊，其中，DSP模塊通過HPI接口模塊與FPGA模塊連接，FPGA模塊與FLASH模塊和光纖接口模塊連接，DSP模塊與RAM模塊連接，FPGA模塊還通過PHY模塊與通信模塊、開關量輸入模塊和開關量輸出模塊連接，DSP模塊通過數模轉換模塊與小信號輸出模塊連接。
[0006]所述測試儀還包括與開關量輸入模塊連接的自適應電路，所述自適應電路包括DC-DC電源、整流電路和光電耦合器，所述DC-DC電源的輸入端正極與工作電源連接，DC-DC電源的輸入端負極和輸出端負極與地對接，DC-DC電源的輸出端正極依次通過限流電阻R和二極管D9與光電耦合器的輸入端正極連接，光電耦合器的輸入端負極通過二極管DlO與地對接，光電耦合器的輸出端與開關量輸入模塊的輸入端連接，整流電路的輸出端正極連接至二極管D9和限流電阻R之間，整流電路的輸出端負極與地對接。
[0007]進一步的，所述整流電路為不對稱橋式整流電路，包括二極管D1~D9，其中，二極管D9的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管D9的負極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D4的正極與整流電路的輸入端負極連接，二極管D4的負極與整流電路的輸出端負極連接，二極管Dl的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管Dl的負極依次通過二極管D2和二極管D3與整流電路的輸入端負極連接，二極管D6的正極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D6的負極依次通過二極管D7和二極管D8與整流電路的輸出端負極連接。
[0008]進一步的，所述開關量輸入模塊依次通過輸入電平轉換模塊和光電隔離模塊與FPGA模塊連接。
[0009]進一步的，所述測試儀還包括用于供電的電源模塊，該電源模塊包括依次連接的220V交流電源輸入模塊、整流濾波模塊和控制輸入模塊。
[0010]進一步的，所述光纖接口模塊包括光纖ST接口和B碼接口。
[0011 ]進一步的，所述通信模塊包括RJ45網絡模塊、GPS模塊和調試接口模塊。
[0012]進一步的，所述小信號輸出模塊還通過二階濾波模塊與數模轉換模塊連接。
[0013]進一步的，所述DSP模塊為TMS320F2812芯片。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]I)本實用新型通過FPGA模塊、DSP模塊、光纖接口模塊等器件的共同作用，能產生符合數字變電站繼電保護裝置規約要求的各種數字變電站故障的光信號，有效實現對數字變電站繼電保護裝置的功能測試。
[0016]2)本實用新型DSP模塊生成的數字信號可由開關量輸出模塊轉化為模擬信號輸出給數字變電站繼電保護裝置，繼電保護裝置的模擬響應信號則由開關量輸入模塊接收，再由DSP模塊處理后經FPGA模塊轉給通信模塊傳至計算機。
[0017]3)本實用新型中DSP模塊通過數模轉換模塊與小信號輸出模塊連接，能輸出小功率的模擬信號，從而能對數字變電站繼電保護裝置的互感器的調試單元進行測試。
[0018]4)本實用新型基于該自適應電路，使得測試儀能自適應有源或無源的開關量輸入，可接收各種類型的開關量形式，無需事先進行配置，減少操作步驟，保障繼電保護測試儀的安全穩定運行。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型測試儀的電路框圖；
[0020]圖2為本實用新型中自適應電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。
[0022]如圖1所示，該實施例描述了一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、光纖接口模塊、小信號輸出模塊、DSP模塊、FPGA模塊、數模轉換模塊、FLASH模塊、RAM模塊、通信模塊、HPI接口模塊和PHY模塊，其中，DSP模塊通過HPI接口模塊與FPGA模塊連接，FPGA模塊與FLASH模塊和光纖接口模塊連接，DSP模塊與RAM模塊連接，FPGA模塊還通過PHY模塊與通信模塊、開關量輸入模塊和開關量輸出模塊連接，DSP模塊通過數模轉換模塊與小信號輸出模塊連接。
[0023]如圖2所示，所述測試儀還包括與開關量輸入模塊連接的自適應電路，所述自適應電路包括DC-DC電源、整流電路和光電耦合器，所述DC-DC電源的輸入端正極與工作電源連接，DC-DC電源的輸入端負極和輸出端負極與地對接，DC-DC電源的輸出端正極依次通過限流電阻R和二極管D9與光電耦合器的輸入端正極連接，光電耦合器的輸入端負極通過二極管DlO與地對接，光電耦合器的輸出端與開關量輸入模塊的輸入端連接，整流電路的輸出端正極連接至二極管D9和限流電阻R之間，整流電路的輸出端負極與地對接。
[0024]進一步的，所述整流電路為不對稱橋式整流電路，包括二極管D1~D9，其中，二極管D9的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管D9的負極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D4的正極與整流電路的輸入端負極連接，二極管D4的負極與整流電路的輸出端負極連接，二極管Dl的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管Dl的負極依次通過二極管D2和二極管D3與整流電路的輸入端負極連接，二極管D6的正極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D6的負極依次通過二極管D7和二極管D8與整流電路的輸出端負極連接。
[0025]本實用新型基于該自適應電路，使得測試儀能自適應有源或無源的開關量輸入，可接收各種類型的開關量形式，無需事先進行配置，減少操作步驟，保障繼電保護測試儀的安全穩定運行。繼電保護測試儀的開關量可能出現以下3種形式:1、純粹的無源開入量，SP繼電器觸點開入;2、帶狀態監視的無源開入量，在繼電器觸點開入的基礎上，并聯一個狀態監視電路；3、24V到250V有源開入量。
[0026]在正常狀態時，所述光電耦合電路的發光二極管有電流流過，光敏三極管呈低阻狀態。由于發光二極管采用高靈敏度的型號，因此，此時電流非常小，約為數百微安。
[0027]對于純粹的無源開入量和帶狀態監視的無源開入量，當繼電器觸點閉合時，原先經過發光二極管的電流被閉合觸點旁路，此時，發光二極管無電流流過，光敏三極管呈高阻狀態。
[0028]對于有源開入量，當有電壓輸入時，無論該輸入電壓極性如何，均被橋式整流電路轉換成極性固定的電壓。該電壓對于所述光電耦合器電路的輸入來說是反向電壓，此時，發光二極管處于截止狀態，無電流流過，光敏三極管呈高阻狀態。
[0029]進一步的，所述開關量輸入模塊依次通過輸入電平轉換模塊和光電隔離模塊與FPGA模塊連接。
[0030]進一步的，所述測試儀還包括用于供電的電源模塊，該電源模塊包括依次連接的220V交流電源輸入模塊、整流濾波模塊和控制輸入模塊。
[0031 ]進一步的，所述光纖接口模塊包括光纖ST接口和B碼接口。
[0032]進一步的，所述通信模塊包括RJ45網絡模塊、GPS模塊和調試接口模塊。
[0033]進一步的，所述小信號輸出模塊還通過二階濾波模塊與數模轉換模塊連接。
[0034]進一步的，所述測試儀還包括工控機，所述工控機與DSP模塊連接，所述工控機還連接有顯示器、操作按鍵和觸摸板，其中觸摸板也可替換為旋轉鼠標，該旋轉鼠標一般包括鼠標滾珠、鼠標左鍵和鼠標右鍵。
[0035]本實用新型測試儀中，電源模塊接收220v交流電，輸出5v和正負12v的直流電，為其它模塊供電；通信模塊支持TCP/IP，接受外接PC機的指令，也將DSP模塊的結果數據交付給外接PC機，與PC機進行雙向通訊;FPGA模塊負責協議的處理、格式的轉換及信息的打包等;光纖接□模塊在接收到來自FPGA模塊的正確的電平信號后對外輸出光信號，相反，也會將由外面接收到的光信號轉換成電平信號送給FPGA模塊;DSP模塊只與FPGA模塊之間進行雙向通訊，接收來自FPGA模塊的指令，并且向FPGA模塊下發指令，同時DSP模塊單方面接收來自外部的開關量輸入信號，單方面對外輸出開關量輸出信號和數字電平信號，其中的數字電平信號交付給數模轉換模塊;數模轉換模塊在接收到來自DSP模塊的數字量后，負責轉換成模擬量并以小信號的名義對外輸出。
[0036]測試時，將RJ45網絡模塊的接口與外部PC機相連，PC機通過RJ45網絡模塊向FPGA模塊發送數字變電站的各種故障的參數，FPGA模塊將受到的故障參數轉發給DSP模塊，DSP模塊生成相應故障的數字信號，再傳回FPGA模塊由其按IEC61850規約處理打包后，再由光纖接口模塊轉化為故障光信號，傳送至數字變電站繼電保護裝置的光信號輸入口。繼電保護裝置隨后將其響應回傳至光纖接口模塊，再依次由光纖接口模塊、FPGA模塊、DSP模塊、FPGA模塊、RJ45網絡模塊進行以上的相反處理，處理后再傳回PC機，由PC機傳回的響應信號進行分析、處理得出測試結果，并存儲。
[0037]本實用新型中DSP模塊可選用TMS320F2812芯片，RAM模塊可選用IS61LV51216-8芯片，開關量輸出模塊可選用ZP-1050器件，開關量輸入模塊可選用ZP-1052器件。
[0038]如上參照附圖以示例的方式描述了根據本實用新型的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀。但是，本領域技術人員應當理解，對于上述本實用新型所提出的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，還可以在不脫離本【實用新型內容】的基礎上做出各種改進，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應當由所附的權利要求書的內容確定。
【主權項】
1.一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、光纖接口模塊、小信號輸出模塊、DSP模塊、FPGA模塊、數模轉換模塊、FLASH模塊、RAM模塊、通信模塊、HPI接口模塊和PHY模塊，其中，DSP模塊通過HPI接口模塊與FPGA模塊連接，FPGA模塊與FLASH模塊和光纖接口模塊連接，DSP模塊與RAM模塊連接，FPGA模塊還通過PHY模塊與通信模塊、開關量輸入模塊和開關量輸出模塊連接，DSP模塊通過數模轉換模塊與小信號輸出模塊連接； 所述測試儀還包括與開關量輸入模塊連接的自適應電路，所述自適應電路包括DC-DC電源、整流電路和光電耦合器，所述DC-DC電源的輸入端正極與工作電源連接，DC-DC電源的輸入端負極和輸出端負極與地對接，DC-DC電源的輸出端正極依次通過限流電阻R和二極管D9與光電耦合器的輸入端正極連接，光電耦合器的輸入端負極通過二極管DlO與地對接，光電耦合器的輸出端與開關量輸入模塊的輸入端連接，整流電路的輸出端正極連接至二極管D9和限流電阻R之間，整流電路的輸出端負極與地對接。2.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述開關量輸入模塊依次通過輸入電平轉換模塊和光電隔離模塊與FPGA模塊連接。3.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述測試儀還包括用于供電的電源模塊，該電源模塊包括依次連接的220V交流電源輸入模塊、整流濾波模塊和控制輸入模塊。4.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述光纖接口模塊包括光纖ST接口和B碼接口。5.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述通信模塊包括RJ45網絡模塊、GPS模塊和調試接口模塊。6.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述小信號輸出模塊還通過二階濾波模塊與數模轉換模塊連接。7.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述DSP模塊為TMS320F2812芯片。8.根據權利要求1所述的一種自適應型智能電網變電站繼電保護測試儀，其特征在于:所述整流電路為不對稱橋式整流電路，包括二極管D1~D9，其中，二極管D9的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管D9的負極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D4的正極與整流電路的輸入端負極連接，二極管D4的負極與整流電路的輸出端負極連接，二極管Dl的正極與整流電路的輸出端正極連接，二極管Dl的負極依次通過二極管D2和二極管D3與整流電路的輸入端負極連接，二極管D6的正極與整流電路的輸入端正極連接，二極管D6的負極依次通過二極管D7和二極管D8與整流電路的輸出端負極連接。
【文檔編號】G01R31/00GK205539265SQ201620241922
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】王周蓉
【申請人】成都天進儀器有限公司