CN103869187A - 一种便携式合并单元时间特性测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种便携式合并单元时间特性测试仪，所述测试仪由微处理器、现场可编程门列阵、光纤发射器、FLASH外围芯片并配合LCD、电以太网口、键盘等接口硬件所组成。所述测试仪进行合并单元测试时，通过光纤发射器用光纤秒脉冲或光纤IRIG-B码发送对时报文，此时所述性测试仪接收来自合并单元的输出，测试合并单元的额定延时、时间抖动度以及同步守时；通过所述测试仪发送配置好的采集器或PT合并单元FT3信号，所述测试仪接收来自合并单元的输出，测试合并单元的绝对延时以及合并单元级联延时。本发明便携式合并单元时间特性测试仪具有很强的适应性，同时实时、快速，可携带，适用于合并单元时间特性的现场检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式合并单元时间特性测试仪，属智能电网检测仪器技术领域。
背景技术
目前，智能变电站以及数字化变电站的发展已经进入到大面积工程应用阶段，随着电子式互感器、传统互感器+合并单元模式的大量应用，合并单元将正式成为智能变电站以及数字化变电站的智能设备。随着国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》的发布，基于时间控制的合并单元也已经在智能变电站中大量应用，其中对合并单元的延时特性以及SMV报文时间抖动特性都已做出比较明确的规范，同步信号已经与保护无关，那么继电保护装置所依赖的采样值特性完全由合并单元的时间特性决定，目前各大模拟量输入的合并单元的设备制造商均实现了合并单元数字量报文输出的时间特性控制，其中延时特性，时间抖动特性基本满足了国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》中对于合并单元时间特性的要求。目前关于这些时间特性测试主要是依赖于模拟量的传输，需要的测试系统比较复杂，现场不易操作。尤其是电子式互感器一般都是由高压计量人员完成电子式互感器的精度测试，而继电保护人员所关心的时间特性并不反映，且此类测试费时费力。继电保护人员现场不可能再次进行升流升压实验来对电子式互感器的时间特性进行再次检查。所以经常会出现重复工作或测试项目的确失。
所以目前急需要一款便携式的合并单元时间特性测试装置，以方便继电保护人员现场快速准确对合并单元会影响到保护特性的时间特性进行测试。
发明内容
本发明的目的是，公开一种便携式合并单元的传输延时时间，报文间隔时间，报文离散度，额定延时等时间特性的测试仪器，以适应合并单元在生产，检测，联调，施工，验收等各环节的测试需求。
实现本发明目的的技术方案是，本发明便携式合并单元时间特性测试仪由主处理器、现场可编程门列阵、光纤发射器、FLASH外围芯片并配合LCD、电以太网口、键盘等接口硬件所组成。现场可编程门列阵与主处理器相应接口连接；光纤发射器、FLASH外围芯片、显示单元LCD、电以太网口和键盘分别与主处理器相关接口连接。
当进行合并单元测试时，通过光纤发射器用光纤秒脉冲或光纤IRIG-B码发送对时报文，此时“便携式合并单元时间特性测试仪”接收来自合并单元（MU）的输出，测试合并单元的额定延时、时间抖动度以及同步守时。通过“便携式合并单元时间特性测试仪”发送配置好的采集器或PT合并单元FT3信号，“便携式合并单元时间特性测试仪”接收来自合并单元（MU）的输出，测试合并单元的绝对延时以及合并单元级联延时。
绝对延时测试时，测试仪发出虚拟采集器报文给被试合并单元，合并单元处理后按照SV报文格式发出，校验仪接收合并单元SV报文后比较采样值基波分量与发送报文之间的相位角关系从而得出电子式互感器合并单元处理的绝对延时。
额定延时测试时，测试仪发出同步信号（B码或秒脉冲信号）给被试合并单元，接收来自于合并单元的SV信报文按照报文序号利用锁相环对报文进行锁相处理计算出合并单元的额定延时以及时间抖动离散度。在同步测试结束后拔掉同步光纤，测试同步失去后10分钟内合并单元报文额定延时以及时间抖动离散度的变化从而得出合并单元的同步守时能力。
级联延时测试时，测试仪发出PT合并单元的FT3信号配置FT3报文的额定延时时间，接收来自于合并单元的SV报文，根据报文之间的相位差计算出合并单元级联延时，将这个延时与与配置FT3的额定延时相加得出总体延时，检测这个延时时间与间隔合并单元标定的额定延时是否一致。
本发明的有益效果是，本发明便携式合并单元时间特性测试仪适应性强，可内置不同厂家的电子式互感器本体输出协议，无需对电子式互感器本体进行升流升压即可对合并单元进行绝对延时测试；本发明测试仪采用强大的嵌入式操作系统以及FPGA作为测试系统的终端测试设备，所以具有很好的实时性测试，快速响应，满足智能变电站过程层报文的实时性要求，时间分辨率可以达到20ns，因此它具有较好的实时性；本发明测试仪带光纤秒脉冲与IRIG-B码输出，在无需外加模拟量情况下即可对合并单元进行额定延时、时间抖动、同步守时测试。本发明测试仪可以精确地在无外接信号的情况下测试合并单元时间特性。为智能变电站的大面积推广提供检测依据。
本发明适用于合并单元时间特性的现场检测。
附图说明
图1为便携式合并单元时间特性测试仪系统结构图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
本实施例便携式合并单元时间特性测试仪由主处理器、现场可编程门列阵、光纤发射器、FLASH外围芯片并配合LCD、电以太网口、键盘等接口硬件所组成。测试仪由微处理器PowerPC—MPC8247芯片和现场可编程门列阵FPGA—Spartan3芯片构成主处理器。配置了2路Agilent公司的 HFBR1414芯片作为光纤B码/秒脉冲、采集器/FT3数据发送。FPGA完成同步信号、数据发送、以太网接收等功能。FPGA特有的精确时序控制能力，可以将合并单元送过来的数字量都精确的打上时标，数据正确接收并打上时标后，通过内部缓存传给MPC8247。MPC8247负责数据组织、信息配置以及人机界面操控。
采用Spansion公司的S29GL128P作为存储器，128M容量的FLASH确保程序和试验数据可以完整可靠的存储。
采用800×600灰屏LCD和配合18个按钮的键盘输入作为人机界面，并设置一路电以太网口作为仪器与上位机通信，上送试验数据的接口。
应用软件基于vxworks操作系统开发，vxworks良好的可靠性和卓越的实时性被广泛应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域，应用软件完成模拟量数据的采集，数字量的接收，在时间轴上绘制波形，经分析处理得到波形的相位和频率，进而得到被测互感器的延时时间。并按照设定的时间周期，统计延时时间的最大值，最小值，平均值；报文间隔时间平均值，最大值，最小值，以及间隔时间对应的报文分布比率；同时得到报文抖动时间的最大值，最小值，平均值，以及抖动时间对应的报文分布比率。同时，软件完成总接收帧数，错误帧数，丢帧数，误码率，丢帧率的统计分析。
测试仪采用可充电电池供电，在使用中无需外接电源线，可连续运行6天，方便便捷。当电压偏低时能及时告警，提醒充电。
Claims (6)
1.一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述测试仪由微处理器、现场可编程门列阵、光纤发射器、FLASH外围芯片并配合LCD、电以太网口、键盘等接口硬件所组成；
现场可编程门列阵与主处理器相应接口连接；光纤发射器、FLASH外围芯片、显示单元LCD、电以太网口和键盘分别与主处理器相关接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述测试仪进行合并单元测试时，通过光纤发射器用光纤秒脉冲或光纤IRIG-B码发送对时报文，此时所述性测试仪接收来自合并单元的输出，测试合并单元的额定延时、时间抖动度以及同步守时；通过所述测试仪发送配置好的采集器或PT合并单元FT3信号，所述测试仪接收来自合并单元的输出，测试合并单元的绝对延时以及合并单元级联延时。
3.根据权利要求1所述的一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述测试仪进行绝对延时测试时，测试仪发出虚拟采集器报文给被试合并单元，合并单元处理后按照SV报文格式发出，校验仪接收合并单元SV报文后比较采样值基波分量与发送报文之间的相位角关系从而得出电子式互感器合并单元处理的绝对延时。
4.根据权利要求1所述的一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述测试仪进行额定延时测试时，测试仪发出同步信号给被试合并单元，接收来自于合并单元的SV信报文按照报文序号利用锁相环对报文进行锁相处理计算出合并单元的额定延时以及时间抖动离散度；在同步测试结束后拔掉同步光纤，测试同步失去后10分钟内合并单元报文额定延时以及时间抖动离散度的变化从而得出合并单元的同步守时能力。
5.根据权利要求1所述的一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述测试仪进行级联延时测试时，测试仪发出PT合并单元的FT3信号配置FT3报文的额定延时时间，接收来自于合并单元的SV报文，根据报文之间的相位差计算出合并单元级联延时，将这个延时与与配置FT3的额定延时相加得出总体延时，检测这个延时时间与间隔合并单元标定的额定延时是否一致。
6.根据权利要求1所述的一种便携式合并单元时间特性测试仪，其特征在于，所述微处理器采用PowerPC—MPC8247芯片；所述现场可编程门列阵采用FPGA—Spartan3芯片；所述光纤发射器采用HFBR1414芯片。
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