CN105024759A - 一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置与方法，包括光接口模块、电源模块、MOS管和外部CPU。光接口模块监测特定波长的光信号有无，接收特定波长光信号数据后转换为电信号数据，并将本地电信号转换为特定波长的光信号输出；电源模块为光接口模块正常工作提供稳定可靠的电源；外部CPU控制MOS管导通或关断来接通或断开光接口模块发送单元、接收单元电源。本发明用于智能变电站测试设备光接口供电控制，对于具有多个光接口的测试设备，特别是具有多个光接口并采用电池供电的测试设备，能显著降低设备功耗和发热量，延长设备工作时间，降低设备散热处理成本，特别适合智能变电站手持式测试设备的光接口供电控制。

Description

一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置与方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置与方法。

背景技术

智能变电站是智能电网变电站的发展趋势，智能变电站中一次设备电压、电流由电子互感器或传统互感器经合并单元统一变转换成为光数字SV采样值信号点对点或组网传输给继电保护、测控、计量、电能质量监测等IED设备；现场开关位置信号、保护跳闸/合闸信号、控制信号均变换成光数字GOOSE信号实现点对点或网络传输；光IRIG-B/PPS或IEEE1588网络对时信号在智能变电站中代替了传统变电站的电IRIG-B(AC或DC码)。传统基于模拟信号输入输出的测试设备在智能变电站失去了用武之地，适应智能变电站发展的测试设备大量使用光纤接口，通过光数字SV、GOOSE信号的接收及发送，完成各种IED设备相应功能的测试。

智能变电站的光纤接口主要有两种，光以太网接口和光串口，光以太网接口用于传输IEC61850-9-2格式SV采样值信号、IEEE1588对时信号；光串口用于传输IEC60044-8(FT3)格式SV采样值信号、光IRIG-B/PPS对时信号。上述光纤接口常用供电方式如图1所示，电源模块的输出接口和光接口模块的电源输入接口直接相连，光接口模块发送单元、接收单元供电未分开。这种供电方式，在光接口模块未连接被测设备，或者虽连接被测设备，但并未处于数据发送及接收状态时，光接口模块都会消耗能量。由于光接口模块的固有特性，光接口模块功耗占据测试设备相当部分功耗，造成测试设备发热量大，需要采取散热措施，内部各种器件寿命随时间呈不同程度下降，也不利于能源节能。智能变电站大部分测试设备无需模拟大电压、大电流输出，二次设备网络化使得测试设备可以集成更多测试功能，并具有智能化、小型化、便携化的发展趋势，特别是手持式测试设备，采用锂电池供电，操作携带方便，可实现移动检修和调试，不依赖于现场电源，适应能力强，受到众多用户欢迎。对于此类采用电池供电的测试设备，光接口不合理功耗造成电池电量消耗过快，导致测试设备正常工作时间缩短，给现场的测试和检修带来极大的不便。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，包括光接口模块、电源模块和外部CPU；其中，

所述光接口模块包括发送单元和接收单元，所述接收单元监测特定波长的光信号有无，以及接收特定波长光信号数据后转换为电信号数据，所述发送单元将本地电信号转换为特定波长的光信号输出；

所述电源模块包括供电电源接口和电源管理模块，所述供电电源接口与外部供电电源输出或者电池输出相连接，所述电源管理模块将供电电源接口引入的电压变换为满足所述光接口模块要求的供电电压，为其正常工作提供稳定可靠的电源；

所述电源管理模块分别通过MOS管Q1和MOS管Q2为所述发送单元和所述接收单元供电；其中

MOS管Q1的栅极通过第一串联电阻与所述外部CPU的第一I/O端口相连，MOS管Q1的源极与所述电源管理模块的电压输出端相连，MOS管Q1的漏极接与所述发送单元的供电端口相连；

MOS管Q2的栅极通过第二串联电阻与所述外部CPU的第二I/O端口相连，MOS管Q2的源极与所述电源管理模块的电压输出端相连，MOS管Q2的漏极接与所述接收单元的供电端口相连；

所述外部CPU通过控制第一I/O端口和第二I/O端口的输出电平来分别控制MOS管Q1和MOS管Q2的导通或关断，进而接通或断开所述发送单元、所述接收单元与所述电源管理模块的供电连接。

在上述技术方案中，所述光接口模块的接收单元还包括用于输出特定波长光信号是否存在的光信号监测端口，当光接口模块的接收单元处于供电状态时，如果外界有特定波长光信号输入所述接收单元，所述接收单元会监测到光信号，并在光信号监测端口给出高电平指示，否则在光信号监测端口给出低电平指示。

在上述技术方案中，所述外部CPU的第一I/O端口和第二I/O端口为所述外部CPU的I/O控制引脚中的任意一组。

在上述技术方案中，所述外部CPU的第一I/O端口和第二I/O端口为不同端口。

在上述技术方案中，所述MOS管Q1和MOS管Q2为P沟道MOS管。

本发明还提供了所述的智能变电站测试设备光接口供电控制装置的控制方法，当所述智能变电站测试设备光接口进行数据发送时，外部CPU驱动MOS管Q1的栅极至低电平，MOS管Q1的漏极连接至光接口模块发送单元供电端口，电源管理模块为光接口模块的发送单元供电；

当所述智能变电站测试设备光接口进行数据接收时，外部CPU每秒驱动MOS管Q2的栅极至低电平并保持100毫秒，MOS管Q2的漏极连接至光接口模块接收单元供电端口，电源管理模块为光接口模块的接收单元短时供电，同时检测所述光接口模块光信号监测端是否为高电平，若为高电平则表示有光信号输入，此时将MOS管Q2的栅极持续保持为低电平，光接口模块的接收单元被持续供电，否则光接口模块的接收单元保持短时供电。

在上述技术方案中，当所述智能变电站测试设备光接口数据发送完成后，外部CPU驱动MOS管Q1的栅极至高电平，电源管理模块停止为光接口模块的发送单元供电。

在上述技术方案中，当光接口模块的接收单元未接收外界光信号时，则光信号监测端口变为低电平，外部CPU每秒驱动MOS管Q2的栅极至低电平并保持100毫秒，为光接口模块的接收单元进行短时供电。

本发明还提供了一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，包括光接口模块、电源模块和外部CPU；其中，

所述光接口模块包括发送单元和接收单元；

所述电源模块分别通过第一开关电路和第二开关电路为所述发送单元和所述接收单元供电；

所述外部CPU根据需要控制第一开关电路和第二开关电路的接通或断开。

本发明取得了以下技术效果：

(1)测试设备发热量会明显减少，降低散热处理成本，装置内部各种器件工作环境良好，有利于装置的可靠运行，也有利于节能环保。

(2)采用电池供电的测试设备，特别是手持式测试设备，可以很好的调和光接口数量与工作时间及外观尺寸的矛盾，电池电量消耗速率降低，延长测试设备满电池工作时间，给现场的安装调试、故障检修带来极大的方便，提高了工作效率。

附图说明

图1为常用光接口供电方式示意图；

图2为本发明实施例中的光接口供电控制电路结构图；

图3为本发明实施例中光接口发送单元供电控制流程图；

图4为本发明实施例中光接口接收单元供电控制流程图；

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明专利，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例中，电源管理模块将外部供电电源输出或者电池输出的电压变换为满足光接口模块要求的供电电压，为光接口模块提供稳定的工作电源。

光接口模块包括发送单元和接收单元，其中所述接收单元监测特定波长的光信号有无，接收特定波长光信号数据后转换为电信号数据，所述发送单元将本地电信号转换为特定波长的光信号输出。

本发明实施例中，如图2所示，MOS管Q1采用P沟道MOS管。Q1的栅极通过串联电阻R1后接到第一CPUI/O端口，Q1的源极接至电源模块的+3.3V输出电压，Q1的漏极接至光接口模块发送单元的供电端口。当第一CPUI/O端口输出高电平时，Q1截止，电源模块的不能给光接口模块发送单元供电，光接口模块发送单元不消耗电量。当第一CPUI/O端口输出低电平时，Q1导通，电源模块给光接口模块发送单元供电，光接口模块发送单元正常工作。

本发明实施例中，MOS管Q2采用P沟道MOS管。Q2的栅极通过串联电阻R2后接到第二CPUI/O端口，Q2的源极接至电源模块的+3.3V输出电压，Q2的漏极接至光接口模块接收单元的供电端口。当第二CPUI/O端口输出高电平时，Q2截止，电源模块的不能给光接口模块发送单元供电，光接口模块接收单元不消耗电量。当第二CPUI/O端口输出低电平时，Q2导通，电源模块给光接口模块接收单元供电，光接口模块接收单元正常工作。

第一和第二CPUI/O端口为CPUIO控制引脚中的任意一组，第一和第二CPUI/O端口为不同的CPUIO控制引脚。

本发明实施例中，当光接口模块接收单元处于供电状态时，如果外界有光信号接入光接口模块接收端口，光接口模块会监测到光信号，并在光信号监测端口给出高电平指示。否则，会在光信号监测端口给出低电平指示。

本发明实施例中，数据发送过程如图3所示，当测试设备处于测试进程，CPU需要发送测试数据或维持链路的零值数据时，CPU控制其I/O端口驱动Q1的栅极为低电平，此时Q1导通，光接口模块的发送单元被供电，发送单元正常工作，数据通过光接口模块转化成特定波长的光信号发送出去。如果数据发送未完成，则持续驱动Q1的栅极为低电平；如果数据发送完成，则驱动Q1的栅极为高电平，光接口模块的发送单元不供电，等待下一次发送数据。如此，只要CPU不需要发送数据，光接口模块的发送单元都不会消耗电量。

本发明实施例中，数据接收过程如图4所示，CPU每秒控制其I/O端口驱动Q2的栅极为低电平并保持100毫秒，此时，Q2导通，光接口模块的接收单元被供电，接收单元正常工作。然后CPUI/O端口检测光信号监测端口是否为高电平，若为高电平则表示有光信号输入，则持续保持Q2的栅极为低电平，光接口模块接收单元持续被供电，光接口模块可接收外界光信号数据直至光信号监测端口变为低电平；若光信号监测端口为低电平，则等待下一秒钟重复以上动作。如此，只要未有光信号输入，光接口模块的接收单元消耗电量会大大减少。

以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：包括光接口模块、电源模块和外部CPU；其中，

所述光接口模块包括发送单元和接收单元，所述接收单元监测特定波长的光信号有无，以及接收特定波长光信号数据后转换为电信号数据，所述发送单元将本地电信号转换为特定波长的光信号输出；

所述电源模块包括供电电源接口和电源管理模块，所述供电电源接口与外部供电电源输出或者电池输出相连接，所述电源管理模块将供电电源接口引入的电压变换为满足所述光接口模块要求的供电电压，为其正常工作提供稳定可靠的电源；

所述电源管理模块分别通过MOS管Q1和MOS管Q2为所述发送单元和所述接收单元供电；其中

MOS管Q1的栅极通过第一串联电阻与所述外部CPU的第一I/O端口相连，MOS管Q1的源极与所述电源管理模块的电压输出端相连，MOS管Q1的漏极接与所述发送单元的供电端口相连；

MOS管Q2的栅极通过第二串联电阻与所述外部CPU的第二I/O端口相连，MOS管Q2的源极与所述电源管理模块的电压输出端相连，MOS管Q2的漏极接与所述接收单元的供电端口相连；

所述外部CPU通过控制第一I/O端口和第二I/O端口的输出电平来分别控制MOS管Q1和MOS管Q2的导通或关断，进而接通或断开所述发送单元、所述接收单元与所述电源管理模块的供电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：所述光接口模块的接收单元还包括用于输出特定波长光信号是否存在的光信号监测端口，当光接口模块的接收单元处于供电状态时，如果外界有特定波长光信号输入所述接收单元，所述接收单元会监测到光信号，并在光信号监测端口给出高电平指示，否则在光信号监测端口给出低电平指示。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：所述外部CPU的第一I/O端口和第二I/O端口为所述外部CPU的I/O控制引脚中的任意一组。

4.根据权利要求3所述的一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：所述外部CPU的第一I/O端口和第二I/O端口为不同端口。

5.根据权利要求4所述的一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：所述MOS管Q1和MOS管Q2为P沟道MOS管。

6.一种使用权利要求1-5中任一项所述的智能变电站测试设备光接口供电控制装置的控制方法，其特征在于：

当所述智能变电站测试设备光接口进行数据发送时，外部CPU驱动MOS管Q1的栅极至低电平，MOS管Q1的漏极连接至光接口模块发送单元供电端口，电源管理模块为光接口模块的发送单元供电；

当所述智能变电站测试设备光接口进行数据接收时，外部CPU每秒驱动MOS管Q2的栅极至低电平并保持100毫秒，MOS管Q2的漏极连接至光接口模块接收单元供电端口，电源管理模块为光接口模块的接收单元短时供电，同时检测所述光接口模块光信号监测端是否为高电平，若为高电平则表示有光信号输入，此时将MOS管Q2的栅极持续保持为低电平，光接口模块的接收单元被持续供电，否则光接口模块的接收单元保持短时供电。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：当所述智能变电站测试设备光接口数据发送完成后，外部CPU驱动MOS管Q1的栅极至高电平，电源管理模块停止为光接口模块的发送单元供电。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：当光接口模块的接收单元未接收外界光信号时，则光信号监测端口变为低电平，外部CPU每秒驱动MOS管Q2的栅极至低电平并保持100毫秒，为光接口模块的接收单元进行短时供电。

9.一种智能变电站测试设备光接口供电控制装置，其特征在于：包括光接口模块、电源模块和外部CPU；其中，

所述光接口模块包括发送单元和接收单元；

所述电源模块分别通过第一开关电路和第二开关电路为所述发送单元和所述接收单元供电；

所述外部CPU根据需要控制第一开关电路和第二开关电路的接通或断开。