CN103323661B - 一种数字采样测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数字采样测量装置，包括：SMV光电接口转换器，用于将接收的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号；网络报文解码处理器，用于对所述电信号进行解码，获取采样值信号，所述采样值信号包括电流有效值、电压有效值及相位；微处理器，用于利用傅里叶变换公式对所述采样值信号进行处理，得到电压的波形以及电流的波形；显示器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行显示；闪存存储器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行存储，从而实现对SMV采样值的测量、显示和存储，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题。

Description

一种数字采样测量装置

技术领域

本发明涉及信号检测制造技术领域，尤其涉及一种数字采样测量装置。

背景技术

随着智能变电站及数字化变电站的发展，出现了一些新的设备，如电子互感器、合并单元、智能终端等，在实际变电站中，不仅需要将电子互感器的输出端与合并单元的输入端相连，对合并单元输出的SMV采样值进行测试，还需要对智能终端输出的GOOSE事件进行测试。其中，SMV（Sampled MeasuredValue，简称SMV）是一种实时传输数字采样信息的通讯服务；GOOSE（GenericObject Oriented Substation Event，即面向通用对象的变电站事件）是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。

在对合并单元输出的SMV采样值进行测试时，往往需要测量网络数字采样的信号，但是，现有技术中测量仪表（如万用表）只能测量模拟信号，无法测量数字信号。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字采样测量装置，能够测量合并单元输出的SMV采样值，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种数字采样测量装置，包括：

SMV光电接口转换器，用于将接收的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号；

网络报文解码处理器，用于对所述电信号进行解码，获取采样值信号，所述采样值信号包括电流有效值、电压有效值及相位；

微处理器，用于利用傅里叶变换公式对所述采样值信号进行处理，得到电压的波形以及电流的波形；

显示器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行显示；

闪存存储器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行存储。

优选的，所述网络报文解码处理器通过数据总线、地址总线与所述微处理器相连。

优选的，所述闪存存储器通过数据总线、地址总线与所述微处理器相连。

优选的，还包括：

与所述网络报文解码处理器的输入端相连，用于将接收的携带有GOOSE数据信号的光信号转换为电信号的GOOSE光电接口转换器；

所述微处理器还用于对所述电信号进行处理，获得所述GOOSE数据信号中各动作事件及其时间顺序。

优选的，所述微处理器还包括：

用于将所述微处理器的工作模式切换为对所述SMV光电接口转换器输出的信号进行处理的第一按键；

用于将所述微处理器的工作模式切换为对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理的第二按键。

优选的，所述第一按键和第二按键均为触摸按键。

优选的，当所述微处理器对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理时，

所述显示器用于按照时间顺序对所述微处理器输出的各动作事件进行显示。

优选的，当所述微处理器对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理时，

所述闪存存储器用于对所述微处理器输出的各动作事件按照时间顺序进行存储。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的技术方案，首先利用SMV光电接口转换器将接收到的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号，然后利用网络报文解码处理器对所述电信号进行解码，获取采样值信号，并利用微处理器将所述采样值信号进行处理，得到电压的波形和电流的波形，最后，将获得的电压的波形和电流的波形存储在闪存存储器中，并显示在显示器上，从而实现对SMV采样值的测量、显示和存储，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中所提供的数字采样测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二中所提供的数字采样测量装置的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，在对合并单元输出的SMV采样值进行测试时，往往需要测量网络数字采样的信号，但是，现有技术中测量仪表（如万用表）只能测量模拟信号，无法测量数字信号。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种数字采样测量装置，包括：

SMV光电接口转换器，用于将接收的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号；

网络报文解码处理器，用于对所述电信号进行解码，获取采样值信号，所述采样值信号包括电流有效值、电压有效值及相位；

微处理器，用于利用傅里叶变换公式对所述采样值信号进行处理，得到电压的波形以及电流的波形；

显示器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行显示；

闪存存储器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行存储。

本发明实施例所提供的数字采样测量装置，不仅能够测量合并单元输出的SMV采样值，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题，而且操作简单方便，安全可靠，成本较低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供了一种数字采样测量装置，包括

SMV光电接口转换器100，用于将接收的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号。所述SMV光电接口转换器100的输入端设置有光纤接口，通过光纤网络与合并单元的输出端相连，进行SMV数据的接收，获取所述合并单元输出的SMV数据信号，即数字化的电流值、电压值、相位值等，并将所述合并单元输出的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号。

网络报文解码处理器200，用于对所述电信号进行解码，获取采样值信号，所述采样值信号包括电流有效值、电压有效值及相位。优选的，所述网络报文解码处理器200为FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）芯片。

微处理器300，用于利用傅里叶变换公式对所述采样值信号进行处理，得到电压的波形以及电流的波形。优选的，所述微处理器300为PowerPC型号处理器。

所述微处理器300通过数据总线、地址总线与所述网络报文解码处理器200相连，根据所述网络报文解码处理器200输出的采样值信号，即电流有效值和电压有效值，获得与其相对应的电流幅值和电压幅值，并将获得的电流幅值、电压幅值以及其所对应的相位代入傅里叶变换公式中，得到电压的波形以及电流的波形。其中，所述电流幅值包括三相电流的基波幅值和各次谐波的幅值，所述电压包括三相电压的基波幅值和各次谐波的幅值，所述相位包括所述三相电压和三相电流的基波相位和各次谐波的相位。

具体的，在本发明的一个实施例中，将获得的电压幅值以及其所对应的相位代入傅里叶变换公式中，得到电压的波形包括：

将所述A相电压的幅值和相位代理下列公式中：

Ua(t)=Ku*(A1a*cos(ωt+B1a)+…+Ana*cos(nωt+Bna))，

得到A相电压的电压波形。其中，Ua(t)为A相电压，A1a为A相电压基波幅值，B1a为A相电压基波相位，A2a为A相电压二次谐波幅值，B2a为A相电压二次谐波相位，……，Ana为A相电压n次谐波幅值，Bna为A相电压n次谐波相位，Ku为电压系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率；

将所述B相电压的幅值和相位代理下列公式中：

Ub(t)=Ku*(A1b*cos(ωt+B1b)+…+Anb*cos(nωt+Bnb))，

得到B相电压的电压波形。其中，Ub(t)为B相电压，A1b为B相电压基波幅值，B1b为B相电压基波相位，A2b为B相电压二次谐波幅值，B2b为B相电压二次谐波相位，……，Anb为B相电压n次谐波幅值，Bnb为B相电压n次谐波相位，Ku为电压系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率；

将所述C相电压的幅值和相位代理下列公式中：

Uc(t)=Ku*(A1b*cos(ωt+B1c)+…+Anc*cos(nωt+Bnc))，

得到C相电压的电压波形。其中，Uc(t)为C相电压，A1c为C相电压基波幅值，B1c为C相电压基波相位，A2c为C相电压二次谐波幅值，B2c为C相电压二次谐波相位，……，Anc为C相电压n次谐波幅值，Bnc为C相电压n次谐波相位，Ku为电压系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率；

在本发明的另一个实施例中，将获得的电流幅值以及其所对应的相位代入傅里叶变换公式中，得到电流的波形包括：

将所述A相电流的幅值和相位代理下列公式中：

Ia(t)=Ki*(A1a*cos(ωt+B1a)+…+Ana*cos(nωt+Bna))，

得到A相电流的电流波形。其中，Ia(t)为A相电流，A1a为A相电流基波幅值，B1a为A相电流基波相位，A2a为A相电流二次谐波幅值，B2a为A相电流二次谐波相位，……，Ana为A相电流n次谐波幅值，Bna为A相电流n次谐波相位，Ku为电流系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率；

将所述B相电流的幅值和相位代理下列公式中：

Ib(t)=Ki*(A1a*cos(ωt+B1a)+…+Ana*cos(nωt+Bna))，

得到B相电流的电流波形。其中，Ib(t)为B相电流，A1b为B相电流基波幅值，B1b为B相电流基波相位，A2b为B相电流二次谐波幅值，B2b为B相电流二次谐波相位，……，Anb为B相电流n次谐波幅值，Bnb为B相电流n次谐波相位，Ku为电流系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率；

将所述C相电流的幅值和相位代理下列公式中：

Ic(t)=Ki*(A1a*cos(ωt+B1a)+…+Ana*cos(nωt+Bna))，

得到C相电流的电流波形。其中，Ic(t)为C相电流，A1c为C相电流基波幅值，B1c为C相电流基波相位，A2c为C相电流二次谐波幅值，B2c为C相电流二次谐波相位，……，Anc为C相电流n次谐波幅值，Bnc为C相电流n次谐波相位，Ku为电流系数，ω=2πf为角频率，f为电网频率。

显示器400，用于对所述电压的波形和电流的波形进行显示。此外，所述显示器400还可以用于显示从所述电压波形和电流波形上获得三相电压的电压值以及三相电流的电流值。

闪存存储器500，用于对所述电压的波形和电流的波形进行存储。需要说明的是，在本发明的一个实施例中，所述闪存存储器500通过数据总线、地址总线与所述微处理器300相连，且所述电压的波形和电流的波形优选以COMTRADE格式存储在闪存存储器500中，用于查询。

本发明实施例所提供的技术方案，首先利用SMV光电接口转换器100将接收到的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号，然后利用网络报文解码处理器200对所述电信号进行解码，获取采样值信号，并利用微处理器300将所述采样值信号进行处理，得到电压的波形和电流的波形，最后，将获得的电压的波形和电流的波形存储在闪存存储器500中，并显示在显示器400上，从而实现对SMV采样值的测量、显示和存储，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题。

实施例二

需要说明的是，智能变电站及数字化变电站中，对于智能终端输出的GOOSE事件的测试，也需要数字化的测量仪表，因此，如图2所示，本发明实施例中所提供的数字采样测量装置还包括：与所述网络报文解码处理器200的输入端相连，用于将接收的携带有GOOSE数据信号的光信号转换为电信号的GOOSE光电接口转换器101；此时，所述微处理器300还用于对所述GOOSE光电接口转换器101输出的电信号进行处理，获得所述GOOSE数据信号中各动作事件及其时间顺序；所述显示器400用于按照时间顺序对所述微处理器300输出的各动作事件进行显示；所述闪存存储器500用于对所述微处理器300输出的各动作事件按照时间顺序进行存储。

具体的，在本发明的一个实施例中，所述GOOSE光电接口转换器101的输入端设置有光纤接口，通过光纤网络与智能终端的输出端相连，进行GOOSE数据的接收，获取所述智能终端输出的各数字化动作事件，并将携带有数字化动作事件的光信号转换为电信号。所述网络报文解码处理器200，用于对所述GOOSE光电接口转换器101输出的电信号进行解码，获取GOOSE事件信号，并将解码后的GOOSE事件信号传输给微处理器300，所述微处理器300对该GOOSE事件信号进行解析，获得各动作事件的时间顺序，然后按照时间顺序将所述微处理器300输出的各动作事件显示在显示器400上，并将所述微处理器300输出的各动作事件按照时间顺序存储在闪存存储器500中，以便于查询。

需要说明的是，本发明实施例中，所述网络报文解码处理器200的输入端均与SMV光电接口转换器100输出端、GOOSE光电接口转换器101的输出端相连，当所述SMV光电接口转换器100输出的电信号与GOOSE光电接口转换器101输出的电信号均输入网络报文解码处理器200后，所述网络报文解码处理器200会对所接收的电信号进行解码，从中获取采样值信号和GOOSE事件信号。由于所述微处理器300需要对采样值信号和GOOSE事件信号进行不同的处理，因此，在本实施例中，所述数字采样测量装置还包括用于将所述微处理器300的工作模式切换为对所述SMV光电接口转换器100输出的信号进行处理的第一按键和用于将所述微处理器300的工作模式切换为对所述GOOSE光电接口转换器101输出的信号进行处理的第二按键，以保证所述微处理器300在两种工作模式下进行切换，分别对所述采样值信号和GOOSE事件信号进行不同的处理。优选的，所述第一按键和第二按键均为触摸按键，但本发明对此并不做限定，视具体情况而定。

本发明实施例所提供的数字采样测量装置，不仅能够对合并单元输出的SMV采样值进行测量、显示和存储，还能对量智能终端输出的GOOSE信号进行测量、显示和存储，解决了现有技术中的测量仪表无法测量数字信号的难题，而且操作简单方便，安全可靠，成本较低，为智能变电站运行维护的测试和调试带来极大便利。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种数字采样测量装置，其特征在于，包括：

SMV光电接口转换器，用于将接收合并单元输出的携带有SMV数据信号的光信号转换为电信号；

网络报文解码处理器，用于对所述电信号进行解码，获取采样值信号，所述采样值信号包括电流有效值、电压有效值及相位；

微处理器，用于利用傅里叶变换公式对所述采样值信号进行处理，得到电压的波形以及电流的波形；

显示器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行显示；

闪存存储器，用于对所述电压的波形和电流的波形进行存储；

其中，所述网络报文解码处理器通过数据总线、地址总线与所述微处理器相连；

其中，所述闪存存储器通过数据总线、地址总线与所述微处理器相连；

其中，还包括：

与所述网络报文解码处理器的输入端相连，用于将接收智能终端输出的携带有GOOSE数据信号的光信号转换为电信号的GOOSE光电接口转换器；

所述微处理器还用于对所述电信号进行处理，获得所述GOOSE数据信号中各动作事件及其时间顺序。

2.根据权利要求1所述的数字采样测量装置，其特征在于，所述微处理器还包括：

用于将所述微处理器的工作模式切换为对所述SMV光电接口转换器输出的信号进行处理的第一按键；

用于将所述微处理器的工作模式切换为对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理的第二按键。

3.根据权利要求2所述的数字采样测量装置，其特征在于，所述第一按键和第二按键均为触摸按键。

4.根据权利要求3所述的数字采样测量装置，其特征在于，当所述微处理器对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理时，

所述显示器用于按照时间顺序对所述微处理器输出的各动作事件进行显示。

5.根据权利要求4所述的数字采样测量装置，其特征在于，当所述微处理器对所述GOOSE光电接口转换器输出的信号进行处理时，

所述闪存存储器用于对所述微处理器输出的各动作事件按照时间顺序进行存储。