CN111141970A - 一种用于变电站二次系统的模拟测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于变电站二次系统的模拟测试设备，该设备包括：主控单元，用于基于时间同步信息执行数据处理操作；时间处理单元，与主控单元电连接，用于生成并输出时间同步信息；光通信单元，与主控单元电连接，用于获取发送自二次设备的光通信信息并对光通信信息进行处理以获得处理后通信信息，将处理后通信信息传输至主控单元；同步单元，与时间处理单元电连接，用于基于时间同步信息生成同步时间；供电单元，与主控单元、时间处理单元、同步单元及光通信单元电连接，用于提供工作电能。通过光通信接口接收二次设备发送的数据，支持对光通信的B码的对时/授时功能，提高数据传输效率，保证数据传输的精确性，提高测试效率及测试精确性。

Description

一种用于变电站二次系统的模拟测试设备

技术领域

本发明涉及变电站通信技术领域，具体地涉及一种应用变电站二次系统的模拟测试设备。

背景技术

随着现代发电技术的不断发展，现代电厂的规模不断增大，相应的对电厂的管理系统提出了更高的管理要求。

在现代变电站中，各种电子元件以及智能终端被应用到变电站的各个应用场景中，相对应的行业通信标准(例如IEC61850等)也在变电站中得到推广应用，通过上述行业通信标准，由各种电子元件或智能终端组成的二次设备被配置到现有变电站中使用，而为了保证变电站的运行安全性，在将二次设备配置到变电站之前还需要对每个二次设备在不同的通信方式下进行离线的模拟测试。

然而在实际应用过程中，一方面，随着变电站功能的不断拓展，需要增加的二次设备在不断增多，另一方面，在变电站中存在多种通信方式，例如GOOSE通信方式以及SV通信方式等，因此在测试过程中会存在大量的数据传输和数据处理，而传统的测试设备在使用过程中至少具有如下技术问题：

一、传统的测试设备往往采用常规通信接口进行数据的传输，而常规通信接口往往不具备高速率的数据传输，因此无法满足实际测试需求；

二、传统的测试设备不具备光信号的B码对时/授时功能，因此在大量数据进行高速传输的过程中，无法保证数据的准确率，导致数据传输效率大大降低，降低了测试精确性和测试效率。

发明内容

为了克服现有技术中对变电站的二次设备进行模拟测试时测试效率低下、测试精确性不足的技术问题，本发明实施例提供一种应用变电站二次系统的模拟测试设备，通过设计一种基于光通信接口的模拟测试设备，通过光通信接口高速接收二次设备发送的数据，同时支持对光通信的B码的对时/授时功能，从而提高了数据传输效率，保证了数据传输的精确性，提高了测试效率以及测试精确性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于变电站二次系统的模拟测试设备，所述模拟测试设备与二次设备电连接，所述模拟测试设备包括：主控单元，用于基于时间同步信息执行对应的数据处理操作；时间处理单元，与所述主控单元电连接，用于生成并输出所述时间同步信息；光通信单元，与所述主控单元电连接，用于获取发送自所述二次设备的光通信信息并对所述光通信信息进行处理以获得处理后通信信息，将所述处理后通信信息传输至所述主控单元；同步单元，与所述时间处理单元电连接，用于基于所述时间同步信息生成对应的同步时间；供电单元，与所述主控单元、所述时间处理单元、所述同步单元以及所述光通信单元电连接，用于提供工作电能。

优选地，所述主控单元包括：中央处理模块，与所述光通信单元和所述同步单元电连接，用于获取所述光通信信息和所述同步时间，并基于所述同步时间对所述光通信信息执行所述数据处理操作。

优选地，所述时间处理单元还包括时钟信号接口，所述时钟信号接口配置于所述时间处理单元的输出端，用于在所述模拟测试设备内传输时钟信息和同步信号。

优选地，所述光通信单元包括：光通信接口，用于获取所述光通信信息；数字逻辑处理模块，与所述光通信接口和所述主控单元电连接，用于对所述光通信信息进行处理以获得对应的数字信息，将所述数字信息作为处理后通信信息发送至所述主控单元。

优选地，所述供电单元为直流供电装置或交流供电装置中的任意一种。

优选地，所述模拟测试设备还包括高速通信接口，所述高速通信接口配置于所述主控单元和所述时间处理单元之间，用于在所述主控单元和所述时间处理单元之间执行高速数据传输操作。

优选地，所述模拟测试设备还包括专用通信接口，所述专用通信接口配置于所述主控单元和所述光通信单元之间，用于在所述主控单元和所述光通信单元之间执行专用数据传输操作。

优选地，所述模拟测试设备还包括散热单元，所述散热单元与所述供电单元电连接，用于对所述模拟测试设备执行散热操作。

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

通过设计一种基于光通信接口的模拟测试设备，通过光通信接口高速接收二次设备发送的数据，同时支持对光通信的B码的对时/授时功能，从而大大提高了数据传输效率，同时保证了数据传输的精确性，降低了在数据传输过程中的丢码率，从而实现测试过程中更高的数据处理效率，提高了测试效率以及测试精确性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的用于变电站二次系统的模拟测试设备的原理结构示意图；

图2是本发明实施例提供的时间处理单元的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光通信接口的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的用于变电站二次系统的模拟测试设备的结构示意图；

图5是本发明又一实施例提供的用于变电站二次系统的模拟测试设备的结构示意图；

图6是本发明再一实施例提供的用于变电站二次系统的模拟测试设备的结构示意图。

附图标记说明

100主控单元 101同步单元

200时间处理单元 201时钟信号接口

300光通信单元

301光通信接口 302数字逻辑处理模块

400供电单元 500高速通信接口

600专用通信接口 700散热单元

具体实施方式

为了克服现有技术中对变电站的二次设备进行模拟测试时测试效率低下、测试精确性不足的技术问题，本发明实施例提供一种用于变电站二次系统的模拟测试设备，通过设计一种基于光通信接口的模拟测试设备，通过光通信接口高速接收二次设备发送的数据，同时支持对光通信的B码的对时/授时功能，从而提高了数据传输效率，保证了数据传输的精确性，提高了测试效率以及测试精确性。

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

请参见图1，本发明实施例提供一种基于光通信的变电站二次系统模拟测试设备，所述模拟测试设备与二次设备(未示出)电连接，所述模拟测试设备包括：主控单元100，用于基于时间同步信息执行对应的数据处理操作；时间处理单元200，与主控单元100电连接，用于生成并输出所述时间同步信息；光通信单元300，与主控单元100电连接，用于获取发送自所述二次设备的光通信信息并对所述光通信信息进行处理以获得处理后通信信息，将所述处理后通信信息传输至主控单元100；同步单元101，与时间处理单元200电连接，用于基于所述时间同步信息生成对应的同步时间；供电单元400，与主控单元100、时间处理单元200、同步单元101以及光通信单元300电连接，用于提供工作电能。

优选地，主控单元100为恩智浦半导体公司(NXP)提供的LS1046主板；时间处理单元200为飞利浦公司(PHILIPS)提供的PCF8563芯片；光通信单元300为华云光电公司提供的CC-PBB222L-ID光通信模块；同步模块101为安华高科技公司(Avago)提供的HFBR-2412TZ光B码模块。

在一种可能的实施方式中，技术人员在对二次设备进行正式使用之前，首先将该二次设备与上述模拟测试设备连接以进行模拟测试。首先启动该模拟测试设备并进行初始化操作，然后技术人员将该二次设备与光通信单元300连接，例如在本发明实施例中，该光通信单元300包括多个通信接口，技术人员近同时接入5个二次设备并进行模拟测试。在运行过程中，每个二次设备均按照预设模拟测试规则与主控单元100建立电连接，例如每个二次设备均配置电信号-光信号转换装置，该电信号-光信号转换装置将每个二次设备生成的电信号转换成对应的光信号，并将该光信号通过光通信单元300发送至模拟测试设备中，光通信单元300将该光信号转换为对应的电信号并发送至主控单元100。

在本发明实施例中，模拟测试设备中的主控单元100和时间处理单元200以及光通信单元300通过数据通信总线进行数据通信，光通信通单元300将上述电信号通过数据通信总线发送至主控单元100后，主控单元100从时间处理单元200处获取到时间同步信息后，根据该时间同步信息对该电信号进行处理，以获得该二次设备与主控单元100的通信信息，此时主控单元100模拟不同的通信方式并生成对应的报文信息以与该二次设备进行对应通信方式的模拟通信，例如主控单元100通过模拟生成GOOSE报文或SV报文或FT3报文等方式与该二次设备进行对应通信方式的模拟测试，在通信过程中，时间处理单元200还通过光通信单元300执行对该二次设备的B码授时功能，以保证该二次设备与模拟测试设备在通信过程中的时间同步，保证通信数据的准确性。

在本发明实施例中，通过根据变电站的二次设备的实际测试需求设计一种新的模拟测试设备，该模拟测试设备配置光通信单元300，从而允许该模拟测试设备能够与多个二次设备在测试过程中通过光通信的方式进行数据通信，相比于现有技术的电信号传输方式，大大提高了模拟测试设备与二次设备的数据通信能力以及数据传输效率，同时通过时间处理单元200实现对光通信的B码的对时或授时功能，从而保证了在进行光通信过程中的数据传输的精确性，提高了企业的模拟测试精确性以及测试效率，提高了用户体验。

在本发明的一种具体实施例中，主控单元100包括：中央处理模块，中央处理模块与光通信单元300和同步单元101电连接，用于获取所述光通信信息和所述同步时间，并基于所述同步时间对所述光通信信息执行所述数据处理操作。

优选地，中央处理模块为赛灵思公司(XILINX)提供的xc7a75t-2fgg484i模块。

请参见图2，在本发明实施例中，时间处理单元200还包括时钟信号接口201，时钟信号接口201配置于时间处理单元200的输出端，用于在所述模拟测试设备内传输时钟信息和同步信号。

在一种可能的实施方式中，时间处理单元200通过时钟信号接口201与模拟测试设备内的其他功能单元电连接以向其他功能单元提供时间同步信息，以实现系统的同步，在该时间同步信息中包括系统时钟信息和同步信号，其中系统时钟信息的频率为30.72MHz，例如在本发明实施例中，时间处理单元200通过采用自定义帧格式的数据突发的方式进行时间同步信息的传输，在该时间同步信息中包括通信时延、通信架构等同步信息，并通过低电压差分信号(LVDS，Low Voltage Differential Signal)的方式进行传输。

请参见图3，在本发明实施例中，光通信单元300包括：光通信接口301，用于获取所述光通信信息；数字逻辑处理模块302，与光通信接口301和主控单元100电连接，用于对所述光通信信息进行处理以获得对应的数字信息，将所述数字信息作为处理后通信信息发送至主控单元100。

在本发明实施例中，所述GOOSE报文为符合DL/T860.81(IEC61850-8-1)规约的GOOSE报文，所述SV报文为符合DL/T860.92(IEC61850-9-2)规约的SV报文，以及所述TF3报文为符合GB/T20840.8(IEC60044-9)规约的FT3报文，在收发SV报文或GOOSE报文时，光通信接口301优选为HFBR-57E5APZ型号光纤收发器，在收发FT3报文时，光通信接口301优选为HFBR-1414型号光纤收发器。

在本发明实施例中，通过在模拟测试设备上配置光通信接口301和数字逻辑处理模块302，从而允许模拟测试设备与接入的二次设备进行更高速率的光通信，从而大大提高了数据传输效率，即使主控单元100在模拟变电站中所有设备的通信报文时产生大量的通信数据(该通信数据的单网口数据量可达到100MB/s)也能够正常地进行通信，相比于传统服务器的数据传输与数据解析能力，本发明所述的模拟测试设备具有更高的数据传输能力以及数据处理能力，能够更好地满足实际的测试需求，保证了测试数据的准确性和可靠性，保障了变电站的正常运行。

在本发明实施例中，供电单元400为直流供电装置或交流供电装置中的任意一种。

请参见图4，在本发明实施例中，所述模拟测试设备还包括高速通信接口500，高速通信接口500配置于主控单元100和时间处理单元200之间，用于在主控单元100和时间处理单元200之间执行高速数据传输操作。

优选地，高速通信接口500为PCIE(peripheral component interconnectexpress，高速串行计算机扩展总线)接口。

在本发明实施例中，由于在模拟测试设备中存在大量的数据传输，因此若在模拟测试设备中每个功能单元均通过一个数据传输总线进行数据传输，很容易因数据拥塞而造成数据传输以及数据处理的效率降低，甚至造成死机或测试程序崩溃的现象，因此通过为模拟测试设备配置专门的高速通信接口，并采用专用的通信带宽，从而保证了主控单元100与时间处理单元200之间数据传输的稳定性和可靠性，保证了对大量数据的处理的实时性，保障了模拟测试设备的稳定运行以及数据处理的足够精确性。

请参见图5，在本发明实施例中，所述模拟测试设备还包括专用通信接口600，专用通信接口600配置于主控单元100和光通信单元300之间，用于在主控单元100和光通信单元300之间执行专用数据传输操作。

优选地，专用通信接口600为GMII(Gigabit Medium IndependentInterface，千兆媒体独立接口)接口。

在本发明实施例中，通过在主控单元100和光通信单元300之间配置额外的专用通信接口600，当模拟测试设备需要与外部功能模块进行高速通信时，可以通过专用通信接口600提供的专用带宽和数据通路实现对应的专用数据传输操作，从而进一步保证主控单元100和外部功能模块的数据传输的可靠性和稳定性，进一步提高了模拟测试设备的测试功能，提高了测试的可靠性。

请参见图6，在本发明实施例中，所述模拟测试设备还包括散热单元700，散热单元700与供电单元400电连接，用于对所述模拟测试设备执行散热操作。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于变电站二次系统的模拟测试设备，所述模拟测试设备与二次设备电连接，其特征在于，所述模拟测试设备包括：

主控单元，用于基于时间同步信息执行对应的数据处理操作；

时间处理单元，与所述主控单元电连接，用于生成并输出所述时间同步信息；

光通信单元，与所述主控单元电连接，用于获取发送自所述二次设备的光通信信息并对所述光通信信息进行处理以获得处理后通信信息，将所述处理后通信信息传输至所述主控单元；

同步单元，与所述时间处理单元电连接，用于基于所述时间同步信息生成对应的同步时间；

供电单元，与所述主控单元、所述时间处理单元、所述同步单元以及所述光通信单元电连接，用于提供工作电能。

2.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述主控单元包括：

中央处理模块，与所述光通信单元和所述同步单元电连接，用于获取所述光通信信息和所述同步时间，并基于所述同步时间对所述光通信信息执行所述数据处理操作。

3.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述时间处理单元还包括时钟信号接口，所述时钟信号接口配置于所述时间处理单元的输出端，用于在所述模拟测试设备内传输时钟信息和同步信号。

4.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述光通信单元包括：

光通信接口，用于获取所述光通信信息；

数字逻辑处理模块，与所述光通信接口和所述主控单元电连接，用于对所述光通信信息进行处理以获得对应的数字信息，将所述数字信息作为处理后通信信息发送至所述主控单元。

5.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述供电单元为直流供电装置或交流供电装置中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述模拟测试设备还包括高速通信接口，所述高速通信接口配置于所述主控单元和所述时间处理单元之间，用于在所述主控单元和所述时间处理单元之间执行高速数据传输操作。

7.根据权利要求1所述的模拟测试设备，其特征在于，所述模拟测试设备还包括专用通信接口，所述专用通信接口配置于所述主控单元和所述光通信单元之间，用于在所述主控单元和所述光通信单元之间执行专用数据传输操作。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的模拟测试设备，其特征在于，所述模拟测试设备还包括散热单元，所述散热单元与所述供电单元电连接，用于对所述模拟测试设备执行散热操作。

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