一種用于數字化電能表通訊規約測試的smv報文發生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對數字化電能表進行通訊規約測試的SMV報文發生器。
【背景技術】
[0002]隨著國家電力“十二五”發展規劃的不斷深入，有數據稱國內智能變電站將達5000多座，作為智能變電站中關鍵技術之一的符合IEC61850標準規范的數字化電能表也隨即得到廣泛應用，它的應用給智能變電站過程層設備的智能化和站控層客戶端帶來了深刻變革。
[0003]與傳統電能表有很大不同，數字化電能表直接通過光纖接收來自合并單元的符合IEC61850-9-1/2協議的數字量電壓電流以計算電能，然后通過MMS通訊規約向客戶端傳輸數據結果。但是各電能表生產廠家對規約理解難免會有出入。因此，對數字化電能表的測試關鍵項目之一就是對其通訊規約的測試。這項測試少不了要有標準IEC61850-9-1/2協議報文(下稱SMV報文)作為輸入，報文質量的好壞會對數字電能表的輸出結果產生一定影響。
[0004]但是，目前暫無對同步時間延時、離散度和采樣率自由、靈活可控的SMV報文發送儀器或設備用以對這種影響進行定性定量的研宄測試。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題，就在于提供一種可滿足用于數字化電能表通訊規約測試、且在同步時間延時、離散度和采樣率等技術參數上可靈活控制的SMV報文發生器，能夠在數字化電能表的通訊規約測試過程中按要求模擬各種情況的SMV報文輸出，方便用戶對數字化電能表通訊規約的測試，以及輸出異常時進行現象復制和研宄。
[0006]解決上述技術問題，本發明采用以下的技術方案來實現:
一種用于數字化電能表通訊規約測試的SMV報文發生器，其特征在于包括:
一人機交互系統，為一分別外接第一 DDR2、DOM、輸入鍵盤、液晶顯不器和第一以太網模塊的工控機；
一嵌入式DSP系統，為一分別外接第二 DDR2、FLASH和第二以太網模塊的BF609模塊；一對時模塊，為依次連接的天線、GPS接收器、時標計數器和比較器，所述比較器輸出接嵌入式DSP系統，所述時標計數器還同時外接脈沖輸入模塊和時鐘振蕩器；和:
一電源模塊，為所述人機交互系統、嵌入式DSP系統、對時模塊和第一第二以太網模塊提供穩定的工作電壓源，每一個模塊單獨供電；
所述的第一第二以太網模塊均設有兩路以太網接口，所述的人機交互系統、嵌入式DSP系統和所述數字化電能表相互之間通過以太網分別通信連接。
[0007]所述的第二以太網模塊兩路以太網接口由DSP獨立控制互不影響。
[0008]所述的對時模塊為系統提供同步、對時信號，校準系統時鐘，控制同步報文輸出；所述的電源模塊為所述人機交互系統、嵌入式DSP系統、對時模塊和以太網模塊提供穩定的工作電壓源；所述的以太網模塊用于人機交互通信和發送SMV報文，為數字化電能表提供協議測試報文。
[0009]本發明的人機交互系統通過以太網與嵌入DSP系統連接進行通信，實現用戶對SMV報文發生器的控制功能；用戶可以通過上位機靈活設置SMV報文的同步時間延時、離散度、采樣率、ASDU個數、通道值等各種參數，并通過通信網絡向DSP系統下發控制指令，并實時顯示SMV報文的發送狀態。
[0010]當嵌入式DSP系統接收到來自人機交互系統的控制指令后，根據上層所設置的參數，內置的程序算法會自動生成SMV報文，并準確控制報文輸出的時間間隔及離散度，向數字化電表發送SMV報文，以滿足用戶測試需要。
[0011]本發明的以太網模塊為裝置提供了兩路100M標準以太網接口，用于實現人機交互系統與DSP系統之間的控制指令通信和對數字電能表規約測試的SMV協議通信，兩路以太網由DSP獨立控制，互不影響。
[0012]本發明的對時模塊采用GPS對時模塊，另外還包含一個脈沖輸入接口，接收來自外部輸入的PPS對時信號，對時模塊主要是為嵌入DSP系統提供精確的時鐘，從而精準控制SMV報文同步輸出。
[0013]本發明的電源模塊為人機交互系統、嵌入式DSP系統、對時模塊和以太網模塊，每一個模塊單獨供電，確保系統運行的穩定性和安全性。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下顯著的效果:
本發明實現了為數字化電能表通訊規約測試提供標準的IEC61850-9-1/2/2LE協議SMV報文，并在同步時間延時、離散度和采樣率等技術參數上靈活精確可控的；本發明作為一種SMV報文的多樣性靈活性發送工具，除了滿足為數字化電能表通訊規約測試提供標準的SMV報文外，還可模擬其他應用場合所需的報文，適用性更廣。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和具體實施例子對本發明作進一步的詳細說明。
[0016]圖1是本發明的總體硬件框圖；
圖2是本發明用于數字化電能表規約測試實例的連接原理圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，是本發明一種用于對數字化電能表進行通訊規約測試的SMV報文發生器總體硬件框圖，它包括人機交互系統、嵌入式DSP系統、以太網模塊、對時模塊和電源模塊。
[0019]人機交互系統:人機交互系統采用上海思泰基的ST906高性能工控機，CPU主頻高達1.6GHz，外擴IG DDR2內存，8G DOM (Disk On Module);內置工業上廣泛使用的嵌入式windows操作系統，具有友好美觀的人機操作界面和用戶體驗，具有鍵盤輸入接口與LVDS工業液晶顯示輸出接口，采用10.4寸帶觸摸工業屏，便于用戶操作控制和測試狀態及結果查看。用戶通過安裝在系統里的上位機軟件設置SMV報文參數并下發給底層DSP系統，控制SMV報文的輸出。
[0020]嵌入DSP系統:嵌入DSP系統采用ADI公司的雙核DSP高性能處理器BF609，其最高頻率可達500MHz，并擴展128M的DDR2同步內存和32M的異步存取Flash，為裝置提供強大的信號處理能力，保證在SMV報文發送時間控制上有足夠的速度和精度。嵌入式DSP系統接收來自上位機的控制指令，通過算法生成所需的SMV報文并打包，并按照上層下發的時標精確控制SMV報文輸出時間間隔。DSP系統采用的是20MHz高精度的恒溫時鐘振蕩器，穩定度為0.02個PPM，確保發送時間的精準和穩定。
[0021]以太網模塊:采用兩片物理芯片KS8721通過RMII接口對BF609自帶的兩個MAC控制器進行擴展，再連接兩個AFBR-5803快速以太網光電轉換器以實現兩路100M以太網接口，其中一路用于上位機與DSP的指令通信，另外一路作為SMV報文輸出給數字化電能表。
[0022]對時模塊:對時模塊是在BF609的硬件時標接口上擴展GPS輸入和外部PPS輸入。GPS模塊采用北京衛信杰的M12MT，定時精度小于10ns。也可通過預留的PPS脈沖輸入口接收外部PPS對時。當對時模塊接收到對時脈沖PPS時，通過計數器同時記錄外部精準時鐘和裝置本地時鐘，并通過比較器比較得出誤差后反饋給DSP系統，DSP系統根據誤差對本地時鐘進行校準，從而調整控制SMV報文發送的時間，確保時間的精確度。此兩種對時方式可以靈活切換，滿足更多應用場合。
[0023]電源模塊:所述嵌入式DSP系統、以太網模塊、對時模塊所需的3.3V、2.5V、1.25V等電壓均采用線性穩壓電源獨立供電，以減少干擾，穩壓芯片采用TI公司的REG1117，確保系統有一個穩定可靠的工作電源環境。
[0024]如圖2所示，其為本發明一種用于對數字化電能表進行通訊規約測試的SMV報文發生器在數字化電能表通訊規約測試裝置使用實例中的接線原理圖，其中人機交互系統自帶的以太網接口 I與SMV報文發生器的以太網接口 I連接，實現上位機軟件與DSP(BF609)的控制指令通信，用戶可以實時設置和查看SMV報文的參數與狀態；
SMV報文發生器的以太網接口 2與數字化電能表的以太網接口 2連接，實現SMV報文發生器與數字化電能表之間的IEC61850-9-1/2協議通信，此時DSP (BF609)向數字化電能表發送標準SMV報文進行測試；
最后，數字化電能表的以太網接口 I與人機交互系統自帶的以太網接口2連接，實現用戶端上位機軟件與數字化電能表之間的MMS協議通信，用戶可以通過上位機軟件實時查看包括電能參數在內的各項測試數據及事件結果，其使用非常簡便快捷。
【主權項】
1.一種用于數字化電能表通訊規約測試的SMV報文發生器，其特征在于包括: 一人機交互系統，為一分別外接第一 DDR2、D0M、輸入鍵盤、液晶顯不器和第一以太網模塊的工控機； 一嵌入式DSP系統，為一分別外接第二 DDR2、FLASH和第二以太網模塊的BF609模塊；一對時模塊，為依次連接的天線、GPS接收器、時標計數器和比較器，所述比較器輸出接嵌入式DSP系統，所述時標計數器還同時外接脈沖輸入模塊和時鐘振蕩器；和: 一電源模塊，為所述人機交互系統、嵌入式DSP系統、對時模塊和第一第二以太網模塊提供穩定的工作電壓源，每一個模塊單獨供電； 所述的第一第二以太網模塊均設有兩路以太網接口，所述的人機交互系統、嵌入式DSP系統和所述數字化電能表相互之間通過以太網分別通信連接。
2.根據權利要求1所述的用于數字化電能表通訊規約測試的SMV報文發生器，其特征在于:所述的第二以太網模塊兩路以太網接口由DSP獨立控制互不影響。
【專利摘要】一種用于數字化電能表通訊規約測試的SMV報文發生器，包括：一人機交互系統，為一分別外接第一DDR2、DOM、輸入鍵盤、液晶顯示器和第一以太網模塊的工控機；一嵌入式DSP系統，為一分別外接第二DDR2、FLASH和第二以太網模塊的BF609模塊；一對時模塊，為依次連接的天線、GPS接收器、時標計數器和比較器，比較器輸出接嵌入式DSP系統，時標計數器還同時外接脈沖輸入模塊和時鐘振蕩器；和一電源模塊；第一第二以太網模塊均設有兩路以太網接口，人機交互系統、嵌入式DSP系統和所述數字化電能表相互之間通過以太網分別通信連接。本發明可滿足用于數字化電能表通訊規約測試、且在同步時間延時、離散度和采樣率等技術參數上可靈活控制。
【IPC分類】H04L12-26
【公開號】CN104836706
【申請號】CN201510255574
【發明人】林國營, 潘峰, 肖勇, 趙偉, 宋強, 張鼎衢, 孟慶亮, 胡嘉, 孫衛明
【申請人】廣東電網有限責任公司電力科學研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月19日