一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，所述裝置包括電子式互感器模擬平臺(tái)和校準(zhǔn)平臺(tái)；所述電子式互感器模擬平臺(tái)包括處理單元、USB通訊模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊；所述校準(zhǔn)平臺(tái)包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘同步模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述USB通訊模塊、處理單元、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊依次連接；所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊相連；所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、電子式互感器模擬平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。本實(shí)用新型無(wú)需停電即可校驗(yàn)計(jì)量用合并單元，減少停電次數(shù)，減小維護(hù)成本，具有較大的實(shí)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種校驗(yàn)裝置，具體講涉及一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子式互感器越來(lái)越多地應(yīng)用到變電站中，電子式互感器與繼電保護(hù)與電能計(jì)量設(shè)備之間的重要接口設(shè)備-合并單元(Merging Unit)應(yīng)運(yùn)而生。合并單元的出現(xiàn)使得電子式互感器在數(shù)字化變電站中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其的描述，合并單元主要是用于匯集多路電子式互感器的二次輸出信號(hào)并將其打上時(shí)標(biāo)。合并單元作為一個(gè)新的變電站通信設(shè)備，它既可以看成是電子式互感器的一個(gè)功能組件，同時(shí)也可以看成是一臺(tái)完全獨(dú)立的設(shè)備。合并單元根據(jù)輸入量的不同可以分為數(shù)字量輸入合并單元以及模擬量輸入合并單元。
[0003]雖然合并單元的研究工作取得了一定的成果，很多公司研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)在變電站中試點(diǎn)運(yùn)行，但是合并單元提供的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性無(wú)法得到有效校準(zhǔn)，因此開(kāi)展合并單元的校驗(yàn)工作非常有必要。目前的校準(zhǔn)方法是將電子式互感器與合并單元作為一個(gè)整體進(jìn)行校準(zhǔn)，若合并單元故障，需停電對(duì)電子式互感器和新的合并單元進(jìn)行校準(zhǔn)。但是隨著電網(wǎng)各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電子式互感器與合并單元分開(kāi)校準(zhǔn)的趨勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越明顯，并且衍生出專用的計(jì)量用合并單元，對(duì)校準(zhǔn)技術(shù)提出了更高要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型是通過(guò)現(xiàn)有模塊構(gòu)造而成，能對(duì)計(jì)量用合并單元實(shí)現(xiàn)獨(dú)立校驗(yàn)，保證計(jì)量用合并單元可靠獨(dú)立校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)量值的可靠傳遞。通過(guò)獨(dú)立校驗(yàn)計(jì)量用合并單元和電子式互感器，無(wú)需停電即可校驗(yàn)計(jì)量用合并單元，可以減少停電次數(shù)，減小維護(hù)成本，具有較大的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)該裝置同樣適用于常規(guī)合并單元的校驗(yàn)，也可實(shí)現(xiàn)常規(guī)合并單元的獨(dú)立校驗(yàn)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括電子式互感器模擬平臺(tái)和校準(zhǔn)平臺(tái)；
[0007]所述電子式互感器模擬平臺(tái)包括處理單元、USB通訊模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊；
[0008]所述校準(zhǔn)平臺(tái)包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘同步模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；
[0009]所述USB通訊模塊、處理單元、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊依次連接；
[0010]所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊相連；
[0011]所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、電子式互感器模擬平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。
[0012]優(yōu)選的，
[0013]所述USB通訊模塊包括USB轉(zhuǎn)串行標(biāo)準(zhǔn)芯片；
[0014]所述處理單元包括CPU處理器；
[0015]所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括電轉(zhuǎn)光發(fā)送芯片、光轉(zhuǎn)電接收芯片、大功率電流驅(qū)動(dòng)芯片、邏輯處理電路和信號(hào)調(diào)理電路；
[0016]所述數(shù)據(jù)緩存模塊包括SDRAM存儲(chǔ)器。
[0017]優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊采用32位單片機(jī)，外置USB擴(kuò)展芯片和RS232串口芯片；所述USB擴(kuò)展芯片與電子式互感器模擬平臺(tái)通訊，RS232與數(shù)據(jù)處理模塊通訊。
[0018]優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊采用雙極電壓互感器和電流互感器組成，精度為0.01 級(jí)。
[0019]優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊采用24位AD數(shù)據(jù)采集芯片，支持4kbps和12.8kbps采樣速率，0-5V電壓輸入，采集精度為0.05%。
[0020]優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊采用32位單片機(jī)開(kāi)發(fā)，外置網(wǎng)口芯片和光電轉(zhuǎn)換
-H-* I I
心/T O
[0021 ] 優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用CPU平臺(tái)開(kāi)發(fā)，外置多個(gè)RS232接口芯片和驅(qū)動(dòng)芯片。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0023]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，能對(duì)計(jì)量用合并單元實(shí)現(xiàn)獨(dú)立校驗(yàn)，保證計(jì)量用合并單元可靠獨(dú)立校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)量值的可靠傳遞。通過(guò)獨(dú)立校驗(yàn)計(jì)量用合并單元和電子式互感器，無(wú)需停電即可校驗(yàn)計(jì)量用合并單元，可以減少停電次數(shù)，減小維護(hù)成本，具有較大的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)該裝置同樣適用于常規(guī)合并單元的校驗(yàn)，也可實(shí)現(xiàn)常規(guī)合并單元的獨(dú)立校驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型提供的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]本實(shí)用新型一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其包含電子式互感器模擬平臺(tái)和校準(zhǔn)
T D O
[0027]1、電子式互感器模擬平臺(tái):該平臺(tái)兼容常用USART異步通訊接口規(guī)范，輸出采樣值數(shù)據(jù)采用32位字長(zhǎng)，數(shù)據(jù)格式支持自定義的私有格式、符合IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的FT3格式和符合計(jì)量用合并單元規(guī)范的FT3格式，還具有自動(dòng)同步功能，可以滿足計(jì)量用合并單元和常規(guī)合并單元的接口要求，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入的合并單元誤差校準(zhǔn)。
[0028]該平臺(tái)包括一個(gè)USB通訊模塊，三個(gè)處理單元，三個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊，三個(gè)數(shù)據(jù)緩存模塊，各模塊構(gòu)成如下:
[0029]USB通訊模塊的核心采用USB轉(zhuǎn)串行標(biāo)準(zhǔn)芯片，配合相關(guān)的外圍調(diào)理電路，為校準(zhǔn)平臺(tái)與處理單元提供數(shù)據(jù)通訊通道。
[0030]每個(gè)處理單元為一片CPU處理器，提供通訊、數(shù)據(jù)處理和相關(guān)控制功能，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊主要包含一個(gè)電轉(zhuǎn)光發(fā)送芯片、兩個(gè)光轉(zhuǎn)電接收芯片、一個(gè)大功率電流驅(qū)動(dòng)芯片及相關(guān)的邏輯處理電路和信號(hào)調(diào)理電路。
[0031]每個(gè)數(shù)據(jù)緩存模塊分為兩塊SDRAM存儲(chǔ)器，其中一塊為CPU提供程序運(yùn)行空間，另一塊緩存符合FT3等協(xié)議數(shù)據(jù)的FIFO協(xié)議棧。
[0032]三個(gè)處理單元共用一個(gè)USB通訊模塊，為了保證系統(tǒng)通訊及數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，每相單獨(dú)采用一個(gè)處理單元，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊和一個(gè)數(shù)據(jù)緩存模塊，因此可構(gòu)成ABC三相模擬信號(hào)發(fā)生功能。由USB通訊模塊完成與校準(zhǔn)平臺(tái)通訊，接收標(biāo)準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)；處理單元將接收的標(biāo)準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，并按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行打包，打包后的數(shù)據(jù)緩存到數(shù)據(jù)緩存模塊，當(dāng)數(shù)據(jù)同步完成并達(dá)到數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻，處理單元從數(shù)據(jù)緩存模塊中讀取對(duì)應(yīng)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，并發(fā)送到光電轉(zhuǎn)換模塊。光電轉(zhuǎn)換模塊的功能是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。
[0033]2、校準(zhǔn)平臺(tái):校準(zhǔn)平臺(tái)主要包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊，時(shí)鐘同步模塊，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。各模塊主要作用及參數(shù)如下:
[0034]標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊采用32位單片機(jī)開(kāi)發(fā)，外置4個(gè)USB擴(kuò)展芯片和2個(gè)RS232串口芯片，USB擴(kuò)展芯片用于與電子式互感器模擬平臺(tái)通訊，RS232用于與數(shù)據(jù)處理模塊的通訊。該模塊主要用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)，支持4k和12.8k采樣速率，采樣數(shù)據(jù)支持16位和32位字長(zhǎng)，能與電子式互感器模擬平臺(tái)進(jìn)行通訊和同步；該模塊同時(shí)產(chǎn)生ABC三相帶誤差的標(biāo)準(zhǔn)采樣信號(hào)，并發(fā)送到電子式互感器模擬平臺(tái)。它支持多個(gè)USB接口，可通過(guò)USB級(jí)聯(lián)2臺(tái)及以上電子式互感器模擬平臺(tái)，可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)6通道及以上通道的數(shù)據(jù)校驗(yàn)。
[0035]標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊采用雙極電壓互感器和電流互感器組成，精度均為0.01級(jí)，用于將標(biāo)準(zhǔn)互感器輸出的100V或5A/1A的信號(hào)轉(zhuǎn)換成2V電壓信號(hào)輸出，作為標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊的輸入電壓信號(hào)；
[0036]標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊采用24位AD數(shù)據(jù)采集芯片，支持4kbps和12.8kbps采樣速率，0-5V電壓輸入，支持采集標(biāo)準(zhǔn)模擬量小信號(hào)，整體采集精度為0.05%，只在校準(zhǔn)模擬量合并單元時(shí)使用；
[0037]時(shí)鐘同步模塊采用FPGA平臺(tái)開(kāi)發(fā)，支持B碼和秒脈沖光信號(hào)和電信號(hào)，用于同步校準(zhǔn)平臺(tái)、電子式互感器校驗(yàn)裝置和被檢合并單元；
[0038]網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊采用32位單片機(jī)開(kāi)發(fā)，主頻達(dá)到150MHz，外置一片網(wǎng)口芯片和兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換芯片，用于接收被檢合并單元輸出的IEC61850-9-1或IEC61850-9-2報(bào)文，并對(duì)報(bào)文進(jìn)行相關(guān)解析，得到的采樣數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0039]數(shù)據(jù)處理模塊采用CPU平臺(tái)開(kāi)發(fā)，頻率高達(dá)400MHz，外置多個(gè)RS232接口芯片和驅(qū)動(dòng)芯片，用于與網(wǎng)絡(luò)接收模塊、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊和顯示屏的連接，CPU內(nèi)部集成FFT計(jì)算單元，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT計(jì)算，得出幅度和相位值，該值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊中預(yù)設(shè)的幅度值和角度值進(jìn)行對(duì)比，得到合并單元的比差和角差，并將校驗(yàn)誤差顯示到屏幕。
[0040]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述裝置包括電子式互感器模擬平臺(tái)和校準(zhǔn)平臺(tái)； 所述電子式互感器模擬平臺(tái)包括處理單元、USB通訊模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊； 所述校準(zhǔn)平臺(tái)包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘同步模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊； 所述USB通訊模塊、處理單元、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊依次連接； 所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊相連； 所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、電子式互感器模擬平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊依次連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述USB通訊模塊包括USB轉(zhuǎn)串行標(biāo)準(zhǔn)芯片； 所述處理單元包括CPU處理器； 所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括電轉(zhuǎn)光發(fā)送芯片、光轉(zhuǎn)電接收芯片、大功率電流驅(qū)動(dòng)芯片、邏輯處理電路和信號(hào)調(diào)理電路； 所述數(shù)據(jù)緩存模塊包括SDRAM存儲(chǔ)器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊采用32位單片機(jī)，外置USB擴(kuò)展芯片和RS232串口芯片；所述USB擴(kuò)展芯片與電子式互感器模擬平臺(tái)通訊，RS232與數(shù)據(jù)處理模塊通訊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊采用雙極電壓互感器和電流互感器組成，精度為0.0l級(jí)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)A/D數(shù)據(jù)采集模塊采用24位AD數(shù)據(jù)采集芯片，支持4kbps和12.8kbps采樣速率，0-5V電壓輸入，采集精度為0.05%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊采用32位單片機(jī)開(kāi)發(fā)，外置網(wǎng)口芯片和光電轉(zhuǎn)換芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)量用合并單元校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用CPU平臺(tái)開(kāi)發(fā)，外置多個(gè)RS232接口芯片和驅(qū)動(dòng)芯片。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK204116506SQ201420642466
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】熊前柱, 胡浩亮, 李鶴, 李登云, 楊春燕 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院