CN105785184B - 一种智能电网光数字继电保护测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电网光数字继电保护测试仪，包括外部壳体和内部电路板，所述的内部电路板包括主板、ST板、开关量输入电路板、开关量与小信号输出电路板和电源板，其中，主板通过网线与通讯板连接，主板还通过排线分别与ST板、开关量输入电路板和开关量与小信号输出电路板连接，所述的主板紧贴外部壳体内壁，所述的外部壳体的外壁设置有散热齿。本发明既不会增加测试仪的体积，也不会大量增加测试仪的生产成本。只需要对外部壳体的生产中进行稍加修改即可。

Description

一种智能电网光数字继电保护测试仪

技术领域

本发明涉及一种智能电网光数字继电保护测试仪。

背景技术

由于传统变电站的信息反馈量小，故障信息难以汇总分析，接线复杂繁琐，且对于现场测试运行人员有安全风险等问题，以及这些年来信息、通讯和网络技术的飞速发展，人们已经开始尝试利用光通讯来克服传统变电站的这些缺点，加之国家对数字化变电站的大力支持，使得变电站包括电力系统的光数字化必然成为趋势，对于这种变化，必然产生相应的产品与之匹配。

进一步的，随着电力系统光数字化的发展，随着国家对电力控制的数字化网络化的大力推进，随着光数字变电站一座座的兴起，光数字继电保护技术正在高歌猛进，对相关的光数字继电保护产品的要求也越来越高，因此，光数字继电保护测试仪也在以极快的速度更新换代。

而现有的用于智能电网的光数字继电保护测试仪通常数据处理量较高，但是并没有具体的散热功能，或者是即使有散热功能也是安装风扇等方式使得体积较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有散热功能的智能电网光数字继电保护测试仪。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种智能电网光数字继电保护测试仪，包括外部壳体和内部电路板，所述的内部电路板包括主板、ST板、开关量输入电路板、开关量与小信号输出电路板和电源板，其中，主板通过网线与通讯板连接，主板还通过排线分别与ST板、开关量输入电路板和开关量与小信号输出电路板连接，所述的主板紧贴外部壳体内壁，所述的外部壳体的外壁设置有散热齿。

所述的内部电路板还包括一个电源板，所述的电源板与主板连接，所述的电源板将外部电压进行中转并输出至主板。

所述的主板焊接有DSP、FPGA和SFF口。

述的ST板焊接有ST口和B码口。

所述的通讯板包括网口、GPS模块和程序调试接口。

本发明的有益效果是：本发明采用两种方式进行散热，既不会增加测试仪的体积，也不会大量增加测试仪的生产成本。只需要对外部壳体的生产中进行稍加修改即可。

附图说明

图1为本发明内部电路板连接示意图；

图2为本发明外部壳体散热齿结构示意图；

图中，1-散热齿。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：

如图1、图2所示，在本实施例中，测试仪一共有6块电路板：

1、电源板，电源板外接220v交流电，输出5V和正负12v的直流电为其他模块供电。

2、焊接有ST口、B码口的ST板；其中B码口连接IRIG-B同步单元（型号为IEEE1588的模块），在IRIG-B同步单元当作为B码源时，通过可编程逻辑器件（在本实施例中，与主板上的DSP连接）编程完成IRIG-B 码的编码，在IRIG-B同步单元对外提供IRIG-B 码格式的数据发送；当外部有B码源时，接收外部的IRIG-B 编码，通过可编程逻辑器件进行解码，提取时间信息，并对本地时钟进行调整；而ST口为光纤接口的其中一种，通常为卡接式圆型。光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本要求。在一定程度上，光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能。光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的硅基光纤的单模、多模连接器，还有其它如以塑胶等为传输媒介的光纤连接器；按连接头结构形式可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各种形式。具体地，在本实施例中采用ST口，ST连接器通常用于布线设备端，如光纤配线架或者光纤模块；在本实施例中，ST板包括一个光模块，具体由125M的AFBR5803光电转换模块和50M的AFBR1414光电转换模块组成，所述AFBR5803 用于以太网电信号产生光模块输出的以太网光信息，所述AFBR1414 用于采集器的电信号产生光模块输出的串口光信息。

3、开关量输入电路板，根据百度百科的定义，开关量输入输出模块是一款能够将开关量信号采集输入/控制输出的设备，通常也称为数字量I/O模块。通过RS-485总线将开关量信号采集至计算机（在本实施例中为FPGA）或者计算机发送相关指令通过模块控制开关的相关状态，还可以通过RS-485总线进行成对通信，远程控制开关的相关状态。通信协议为标准Modbus协议或者定制之相关协议。即开关量输入电路板为现有技术。

4、开关量和小信号输出电路板，实现小电压电流输出，以及8对开出量，实现保护的完整闭环测试；由4 通道16 位的LTC2704 D/A 转换器和弱信号放大电路模块组成，所述4 通道16的LTC2704 D/A转换器由FPGA阵列驱动，所述4通道16位的LTC2704 D/A转换器产生标准的信号源再通过弱信号放大电路模块产生0-7V的交流信号。

5、包括网口、GPS、程序调试接口的通讯板，用于本测试仪与外部的通讯。其中，网口用于通过网线与外部工控机进行连接。GPS模块通过天线接收GPS信号，转为串行数据，在内部的可编程逻辑器件（在实施例中为FPGA）内进行解码，提取时间信息，调整本地时钟。即在本实施例中可以通过GPS或者B码接口两种方式进行同步。而程序调试接口用于连接外部调试机，对测试仪的程序进行调试。

6、焊接有DSP、FPGA、SFF口等核心芯片模块的主板；主板同时连接了ST板，电源板，开出开入小信号板通讯板，主板需要处理所有的信号，通过网线与通讯板和工控机连接，通过排线与ST板、开出开入小信号板相连。最终形成一个可以对外输出响应，对内接收并运算处理的人机交流自动控制系统。具体地，FPGA模块同时与通讯板、ST板中的光模块和DSP进行双向通讯，负责协议的处理，格式的转换，信息的打包等；光模块在接收到来自FPGA的正确的电平信号后对外输出光信号，相反，也会将由外面接受到的光信号转换成电平信号送给FPGA；DSP模块只与FPGA之间进行双向通讯，接受来自FPGA的要求，并且把指令下达给FPGA，同时DSP单方面接受来自外部的开关量输入信号（来自开关量输入电路板），单方面对外输出开关量输出信号和数字电平信号，其中的数字电平信号交付给D/A转换器（即开关量和小信号输出电路板的4 通道16 位的LTC2704）；D/A转换器在接收到来自DSP的数字量后，负责转换成模拟量以小信号的名义对外输出（即开关量和小信号输出电路板的弱信号放大电路模块）。

外部工控机通过短网线与主板的网口相连，通过TCP/IP协议与主板通讯，电源为5v和12v，由电源板提供。

在本实施例中，采用两种散热方式对本测试仪进行散热：

1、所述的主板紧贴外部壳体内壁，由于数据处理主要集中于焊接有DSP、FPGA的主板中，因此将其仅靠与外部壳体的内壁，进行散热。

2、所述的外部壳体的外壁设置有散热齿1，通过散热齿1对内部电路板产生的电路进行进一步散热。

采用这两种方式散热，既不会增加测试仪的体积，也不会大量增加测试仪的生产成本。只需要对外部壳体的生产中进行稍加修改即可。

Claims (1)

1.一种智能电网光数字继电保护测试仪，其特征在于：包括外部壳体和内部电路板，所述的内部电路板包括主板、ST板、开关量输入电路板、开关量与小信号输出电路板和电源板，其中，主板通过网线与通讯板连接，主板还通过排线分别与ST板、开关量输入电路板和开关量与小信号输出电路板连接，所述的主板紧贴外部壳体内壁，所述的外部壳体的外壁设置有散热齿（1）；

ST板焊接有ST口、B码口；其中B码口连接IRIG-B同步单元，在IRIG-B同步单元当作为B码源时，通过与主板上的DSP连接完成IRIG-B 码的编码，在IRIG-B同步单元对外提供IRIG-B 码格式的数据发送；当外部有B码源时，接收外部的IRIG-B 编码，通过DSP进行解码，提取时间信息，并对本地时钟进行调整；ST口为卡接式圆型；

开关量和小信号输出电路板由4 通道16 位的LTC2704 D/A 转换器和弱信号放大电路模块组成，所述4 通道16的LTC2704 D/A转换器由FPGA阵列驱动，所述4通道16位的LTC2704D/A转换器产生标准的信号源再通过弱信号放大电路模块产生0-7V的交流信号；

包括网口、GPS模块、程序调试接口的通讯板，用于本测试仪与外部的通讯；

主板焊接有DSP、FPGA、SFF口；

工控机通过短网线与测试仪的网口相连，通过TCP/IP协议与主板通讯，电源为5v和12v，由电源板提供；主板同时连接了ST板，电源板，开出开入小信号板，通讯板，主板需要处理所有的信号，通过网线与通讯板和工控机连接，通过排线与ST板、开出开入小信号板相连，形成一个可以对外输出响应，对内接收并运算处理的人机交流自动控制系统。