CN204206183U - 一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，所述系统包括：光信号发生装置，通过光纤链路以及光线链路上的光衰耗计向被测的智能设备发送GOOSE报文；智能设备，根据GOOSE报文输出电平信号；响应监测设备，侦测电平信号，向光信号发生装置发送指令信号；光信号发生装置，根据指令信号调节光衰耗计的光功率，通过光纤链路以及调节后的光衰耗计向被测的智能设备的待测光口发送GOOSE报文；光功率计，测量进入被测的智能设备的光功率。实现了对智能设备的光功率接收灵敏度的精确测量。

Description

一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统

技术领域

本实用新型关于电力系统中的智能变电站技术领域，特别是关于智能变电站中智能设备的检测技术领域，具体的讲是一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统。

背景技术

光纤中的光信号具有很好的抗电磁干扰的特性，近几年来，智能变电站中开始大量使用光纤进行通信。智能设备光纤接口的数据发送、接收的稳定性会直接影响设备的可靠性和稳定性，在相关标准中对智能变电站中智能设备光纤接口的发送、接收功率进行了明确的规定。当光纤接口的发送或接收的光功率超出标准要求时，有可能造成设备接收不到光纤链路传送的报文而造成安全隐患。所以，对智能设备光纤端口的光功率接收灵敏度进行科学测试是非常必要的。

目前，智能变电站中很多智能设备都会接收GOOSE报文，所以进行光功率接收灵敏度试验时都是使用GOOSE报文进行测试。为了防止因GOOSE报文丢失而造成错误，智能变电站中的GOOSE报文发送机制为重复快速发送机制，即在有新事件发生时按照T1、T1、T2、T3的时间间隔来发送报文，在无新事件发生时按照T0的时间间隔来发送GOOSE报文，智能变电站中GOOSE报文的发送机制如图1所示。现有智能设备光功率接收灵敏度测试方案一般有如下两种。

1、方案一

在光信号发生器和被测装置之间的光纤链路中串入光衰耗计，通过光信号发生器向被测装置的待测光口发送报文，连续调节光衰耗计逐渐增加光纤链路上的光衰，直到被测装置报警。此时，认为在被测光口测得的光功率即为光口的接收功率，其测试方案示意图如图2所示。

上述的智能设备光功率接收灵敏度测试方案一存在如下缺陷：

(1)、通过装置报警来得到装置的光纤链路中断是不可靠的。装置告警是通过软件处理来实现的，而各设备厂家对光纤链路中断的报警阈值、判断依据、判断逻辑并不能保证完全相同，而且如果设备厂家对程序进行了特殊处理，有可能使其对光纤链路的中断告警不能完全真实地反映设备状态。所以，通过装置告警来判断光纤链路是否中断是不完全可靠的。

(2)、由于使用了快速报文发送机制，短时间内发送了多针报文，如果被测光口有丢帧现象发生是不会发现的。这样测得的数据是不准确的。

(3)、一些设备的光纤链路中断后，并不是立刻报警的。例如，在智能变电站相关标准中规定，智能站中的智能设备如果在2倍的报文生存时间(TTL)内没有收到报文，那么才判定光纤链路中断；所以，智能变电站中智能设备发送光纤链路告警的普遍做法是：在2倍TTL时间(一般为20秒)没有收到相应的报文并且满足其他判断逻辑后，才发告警信号。在这个过程中，如果光衰耗计是连续调节的，那么从被测装置接收不到报文到链路中断告警发生这段时间，光纤链路上的光功率已经发生了变化，这样测试得到的数据不准确。

2、方案二

在2002年3月第一期的《黑龙江通信技术》中文章《光通信传输系统维护中的几项测试》提及了一种测试光接收功率的方法。

光端机的接收灵敏度是指满足误码率BER＝1×10^-11时允许光接收机的最小光功率，测试连接图如图3所示。将光端机收与发之间用尾纤连接一个衰耗值为30～40dB的光可变哀耗器，将光可变哀耗器的哀耗值预置20dB。在数字电路2M口处用误码仪测试误码，不断增大光可变衰耗器的衰耗值,使误码仪出现告警后再略减小哀减值,使误码仪刚好不告警，并保持3分钟无告警。断开A点，用光功率计测量光发送机经过光可变衰减器输出的光功率，该数值为接收机的灵敏度。

上述的智能设备光功率接收灵敏度测试方案二除了存在方案一的三个问题，还存在以下问题，限制了该测试方法的普遍适用性：

(1)、现有技术方案二只是针对2M电缆接口与光端接口相互转换的光端机进行光接收功率进行测试。

(2)、该测试方法适用本装置的报文发送端口作为信号发生器，所以要求光接收端口具备接收该装置发送的报文的功能；而且如果被测试装置只有光接收端口而无发送端口则不能进行测试。这也限制了该测试方法的普遍适用性。

因此，如何对智能设备的光功率接收灵敏度进行有效精确测定是本领域亟待解决的技术难题。

实用新型内容

为了解决现有技术中对智能设备光功率接收灵敏度的测定方案存在的上述技术缺陷，本实用新型实施例提供了一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，通过光信号发生装置向被测智能设备的待测光口发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文是能够为被测装置响应的指令；然后使用光衰耗计缓慢增加光纤链路上的光衰耗，当被测智能设备不能响应光信号发生装置发送的单帧指令报文时，被测智能设备待测光口接收报文时产生了丢帧，此时即达到该光口接收功率的阀值，实现了对智能设备的光功率接收灵敏度的精确测量。

本实用新型的目的之一是，提供一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，所述的系统包括光信号发生装置、光衰耗计、响应监测设备、光功率计以及被测的智能设备；其中，所述的光信号发生装置通过光纤与所述的光衰耗计相连接；所述的光衰耗计通过光纤与被测的智能设备相连接；所述的智能设备与所述的响应监测设备相连接；所述的响应监视设备与所述的光信号发生装置相连接；所述的光功率计与所述的光衰耗计以及智能设备相连接；所述的光信号发生装置，通过光纤链路以及光线链路上的光衰耗计向被测的智能设备发送GOOSE报文；所述的智能设备，根据所述的GOOSE报文输出电平信号；所述的响应监测设备，侦测所述的电平信号，向所述的光信号发生装置发送指令信号；所述的光信号发生装置，根据所述的指令信号调节所述光衰耗计的光功率，通过光纤链路以及调节后的光衰耗计向被测的智能设备的待测光口发送GOOSE报文；所述的光功率计，测量进入被测的智能设备的光功率。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的光信号发生装置发送的GOOSE报文设置为包括断路器跳闸指令。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的光信号发生装置为数字式继电保护测试仪。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的响应监视装置为模拟断路器。

本实用新型的有益效果在于，提供了一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，通过光信号发生装置向被测智能设备的待测光口发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文是能够为被测装置响应的指令；然后使用光衰耗计缓慢增加光纤链路上的光衰耗，当被测智能设备刚好不能响应光信号发生装置发送的单帧指令报文时，被测智能设备待测光口接收报文时产生了丢帧，此时即达到该光口接收功率的阀值，实现了对智能设备的光功率接收灵敏度的精确测量。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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GOOSE报文发送机制示意图；

图2为现有智能设备光功率接收灵敏度测试方法示意图；

图3为现有技术中测试智能设备光功率接收灵敏度的方案二的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统的结构框图；

图5为本实用新型提供的具体实施例中的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面首先介绍本实用新型的缩略语和关键术语：

智能变电站：smart substation。采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

数字式继电保护测试仪：用于测试数字化继电保护装置的测试仪器。测试仪一般采用高性能PowerPC处理器、大规模FPGA、以太网通信等技术，可支持IEC60044-8(FT3)、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及GOOSE光数字信号接入，可以按照设置发送GOOSE、SV报文，可以接收和开出传统开关量、GOOSE开关量，为IEC61850继电保护装置、IED等提供完整的测试方案。

GOOSE：Generic Object Oriented Substation Event。GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号(命令)，具有高传输成功概率。

本实用新型涉及电力工程的继电保护自动化技术领域，涉及光口接收功率检查，具体是一种对智能变电站中智能设备的光口光功率接收灵敏度进行测试的方法。

本实用新型主要解决现有智能设备光功率接收灵敏度测量不准确的问题，致力于形成一个更加准确和科学的光功率接收灵敏度的测试方案。图4为本实用新型实施例提供的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统的结构框图，由图4可知，该系统具体包括光信号发生装置100、光衰耗计200、响应监测设备300、光功率计400以及被测的智能设备500。

其中，所述的光信号发生装置100通过光纤与所述的光衰耗计200相连接；

所述的光衰耗计200通过光纤与被测的智能设备500相连接；

所述的智能设备500与所述的响应监测设备300相连接；

所述的响应监视设备300与所述的光信号发生100装置相连接；

所述的光功率计400与所述的光衰耗计200以及智能设备500相连接；

所述的光信号发生装置100，通过光纤链路以及光线链路上的光衰耗计向被测的智能设备发送GOOSE报文。所述的光信号发生装置发送的GOOSE报文设置为包括断路器跳闸指令。在具体的实施方式中，光信号发生装置通过光纤链路发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文中包含有能够由被测智能设备能够响应的指令，要求该响应行为可以由响应监视设备所监测到。光信号发生装置具体可通过数字式继电保护测试仪实现。

所述的智能设备，根据所述的GOOSE报文输出电平信号；

所述的响应监测设备，侦测所述的电平信号，向所述的光信号发生装置发送指令信号；，在具体的实施方式中，所述的响应监视装置为模拟断路器。

所述的光信号发生装置，根据所述的指令信号调节所述光衰耗计的光功率，通过光纤链路以及调节后的光衰耗计向被测的智能设备的待测光口发送GOOSE报文，也即在具体的实施方式中，响应监视设备侦测到被测智能设备对GOOSE报文的电平信号后，发指令信号给光信号发生装置，让光信号发生装置自动调节光衰耗计，继续增大光路的光功率衰耗。当光信号发生装置接收到响应监视设备的指令信号后，继续通过光纤向被测装置发送跳闸的单帧命令。

所述的光功率计，测量进入被测的智能设备的光功率。

在具体的实施方式中，当所述的响应监测设备侦测不到电平信号时，所述的光功率计测量的此时进入被测的智能设备的光功率即为被测的智能设备的最小光功率接收灵敏度。

在具体的实施方式中，当所述的响应监测设备侦测不到电平信号时，可以输出警示信号，所述的光功率计，接收所述的警示信号，测量此时进入被测的智能设备的光功率，所述的光功率即为被测的智能设备的最小光功率接收灵敏度。

光功率计不是跨接在智能设备和相应监视设备上进行测量的，而是当响应监测设备无法侦测到电平信号时，光功率计测量光信号发生装置通过了光衰耗计以后的光功率，即此时进入被测的智能设备的光功率。

也即，在具体的实施方式中，光信号发生装置逐渐加大光衰耗计的光衰。直到当光功率衰减到被测智能设备不能够执行发送的GOOSE指令时，说明被测光口已经出现丢帧。此时，响应监测设备无法侦测到电平信号时，输出警示信号，光功率计接收到所述的警示信号时，测量此时进入被测的智能设备的光功率，所述的光功率即为被测的智能设备的最小光功率接收灵敏度。

在具体的实施方式中，可以测量智能设备的各个光端口的最小光功率的接收灵敏度，分别向智能设备的待测光端口发送GOOSE报文，按照本实用新型提供的系统一一进行测量，当响应监测设备无法侦测到电平信号时，使用光功率计测量进入被测试智能终端光端口的光功率，记录下此时光功率。即为被测装置光口的最小光功率接收灵敏度。

在本测试系统中，光信号发生装置通过光纤连接至光衰耗计，然后连接至被测设备的待测光纤端口；被测设备连接至可以监视其响应行为的监视设备；响应监视设备连接至光信号发生装置。

光信号发生装置通过光纤链路发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文中包含有能够由被测装置能够响应的指令；该响应行为可以由响应监视设备所监测到。响应行为监视设备侦测到被测设备对指令报文的响应后，发指令给光信号发生装置，让光信号发生装置自动调节光衰耗计，继续增大光路的光功率衰耗。

当光信号发生装置接收到响应监视设备的指令后，继续通过光纤向被测装置发送跳闸的单帧命令。

重复以上步骤，逐渐加大光衰耗计的光衰。直到当光功率衰减到被测设备不能够执行发送的GOOSE指令时，说明被测光口已经出现丢帧。

使用光功率计测量此时进入被测试智能终端光端口的光功率，记录下此时光功率。即为被测装置光口的最小光功率接收灵敏度。

如上所述，即为本实用新型提供的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统。在本测试系统中，通过光信号发生装置向被测装置的待测光口发送单帧GOOSE报文，要求该GOOSE报文是能够为被测装置响应的指令；然后使用光衰耗计缓慢增加光纤链路上的光衰耗，当被测装置刚好不能响应光信号发生装置发送的单帧指令报文时，说明被测装置待测光口接收报文时产生了丢帧，此时即达到该光口接收功率的阀值。

本测试系统有以下特点：

1、进行测试的GOOSE报文能够由被测智能设备响应并且有明确的响应行为，该行为可以通过特定装置监测到，例如该GOOSE报文中的指令可以是跳闸指令。

2、通过被测智能设备对GOOSE报文中指令的响应来判断光口接收报文的情况。当GOOSE指令发出后，如果被测智能设备没有响应，那么就可以立刻判断其没有接收到GOOSE报文；这样就避免了现有方法中实际被测智能设备已经接收不到报文了，但是需要20秒以后才能做出判断的问题。

3、发送的GOOSE报文为单帧报文，可以方便的判断被测光口是否丢帧。因为是单帧报文，当被测智能设备接收报文时只要发生一次丢帧就会被立刻发现，避免了现有测试方法中GOOSE快速发送机制对测试结果的影响。

下面结合具体的实施例，对本实用新型提供的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的方法及系统做详细说明。图5为本实用新型提供的具体实施例中的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统的结构框图，由图5可知，本测试案例为智能终端端口光接收功率的测试。

设置被测智能终端订阅断路器跳闸的GOOSE控制块，测试光口接收功率的具体步骤如下：

(1)、设置GOOSE指令中有断路器跳闸指令，然后对被测智能终端进行配置。

(2)、按照图5进行测试系统的连接，其中光信号发生装置细化为数字式继电保护测试仪，响应监视装置细化为模拟断路器。数字式继电保护测试仪发送给被测装置的单帧指令报文细化为单帧跳闸GOOSE报文。

数字式继电保护测试仪和被测智能终端的待测光口通过光纤进行连接，光纤通路中串入光衰耗计；被测智能终端的跳合闸出口通过电缆连接至模拟断路器并通过电缆接至数字式继电保护测试仪的开入接点。

(3)、令数字式继电保护测试仪发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文中含有跳闸为TURE的指令，该指令可以由被测智能终端响应，使得被测智能终端的跳闸继电器吸合。该响应行为可以由模拟断路器监测到，使模拟断路器跳闸。

(4)、光衰耗计不施加任何光衰，确认待测智能终端能够正确执行该GOOSE跳闸指令，可以驱动模拟断路器分闸并且数字继电保护测试仪可以收到返回接点。

(5)、响应行为监视设备侦测到被测智能终端对跳闸指令的响应后，发指令给数字式继电保护测试仪，让数字式继电保护测试仪自动调节光衰耗计，继续增大光路的光功率衰耗。

(6)、当数字式继电保护测试仪接收到响应监视设备的指令后，继续通过光纤向被测智能终端发送跳闸的单帧命令。

(7)、继续衰减光功率，直到被测智能终端刚好不能够执行单帧的GOOSE跳闸指令，说明在该光功率下光口出现丢帧。此时的光功率值则即该光口接收功率的阀值。

(8)使用光功率计测量此时进入被测试智能终端光端口的光功率(即光信号发生装置通过了光衰耗计后的光功率)，记录下此时光功率。即为被测装置光口的最小光功率接收灵敏度。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，通过光信号发生装置向被测智能设备的待测光口发送单帧GOOSE报文，该GOOSE报文是能够为被测装置响应的指令；然后使用光衰耗计缓慢增加光纤链路上的光衰耗，当被测智能设备刚好不能响应光信号发生装置发送的单帧指令报文时，被测智能设备待测光口接收报文时产生了丢帧，此时即达到该光口接收功率的阀值，实现了对智能设备的光功率接收灵敏度的精确测量。

本实用新型的技术关键点和欲保护点包括：

1、测试系统中使用了被测智能设备行为的响应监视设备，即响应监测设备。

2、进行测试的GOOSE报文能够由被测智能设备响应并且有明确的响应行为，该行为可以通过特定装置监测到，例如该GOOSE报文中的指令可以是跳闸指令。

说明：通常的测试方法是通过装置报警来反映光信号丢失的，通过装置报警来得到装置的光纤链路中断是不可靠的。装置告警是通过软件处理来实现的，而各设备厂家对光纤链路中断的报警阈值、判断依据、判断逻辑并不能保证完全相同，而且如果设备厂家对程序进行了特殊处理，有可能使其对光纤链路的中断告警不能完全真实地反映设备状态。所以，通过装置告警来判断光纤链路是否中断是不完全可靠的。本实用新型解决了这个问题。

3、通过被测智能设备对GOOSE报文中指令的响应来判断光口接收报文的情况。当GOOSE指令发出后，如果被测智能设备没有响应，那么就可以立刻判断其没有接收到GOOSE报文；这样就避免了现有方法中实际被测装置已经接收不到报文了，但是需要20秒以后才能做出判断的问题。

说明：一些设备的光纤链路中断后，并不是立刻报警的。例如，在智能变电站相关标准中规定，智能站中的智能设备如果在2倍的报文生存时间(TTL)内没有收到报文，那么才判定光纤链路中断；所以，智能变电站中智能设备发送光纤链路告警的普遍做法是：在2倍TTL时间(一般为20秒)没有收到相应的报文并且满足其他判断逻辑后，才发告警信号。在这个过程中，如果光衰耗计是连续调节的，那么从被测装置接收不到报文到链路中断告警发生这段时间，光纤链路上的光功率已经发生了变化，这样测试得到的数据不准确。本实用新型解决了这个问题。

4、发送的GOOSE报文为单帧报文，可以方便的判断被测光口是否丢帧。因为是单帧报文，当被测装置接收报文时只要发生一次丢帧就会被立刻发现，避免了现有测试方法中GOOSE快速发送机制对测试结果的影响。

说明：通常的测试方法不是采用单帧报文进行测试的。由于报文发送使用了快速报文发送机制，短时间内发送多帧报文，如果被测光口光强减弱之后造成光信号不稳定，从而有一帧或两帧报文丢失是不会发现的，但此时已经达到了接收灵敏度的阈值。这样测得的数据是不准确的。本测试方法解决了这个问题。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，其特征在于，所述的测试智能设备光功率接收灵敏度的系统包括光信号发生装置、光衰耗计、响应监测设备、光功率计以及被测的智能设备；

其中，所述的光信号发生装置通过光纤与所述的光衰耗计相连接；

所述的光衰耗计通过光纤与被测的智能设备相连接；

所述的智能设备与所述的响应监测设备相连接；

所述的响应监视设备与所述的光信号发生装置相连接；

所述的光功率计与所述的光衰耗计以及智能设备相连接；

所述的光信号发生装置，通过光纤链路以及光线链路上的光衰耗计向被测的智能设备发送GOOSE报文；

所述的智能设备，根据所述的GOOSE报文输出电平信号；

所述的响应监测设备，侦测所述的电平信号，向所述的光信号发生装置发送指令信号；

所述的光信号发生装置，根据所述的指令信号调节所述光衰耗计的光功率，通过光纤链路以及调节后的光衰耗计向被测的智能设备的待测光口发送GOOSE报文；

所述的光功率计，测量进入被测的智能设备的光功率。

2.根据权利要求1所述的测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，其特征在于：

所述的光信号发生装置发送的GOOSE报文设置为包括断路器跳闸指令。

3.根据权利要求1所述的测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，其特征在于，所述的光信号发生装置为数字式继电保护测试仪。

4.根据权利要求1所述的测试智能设备光功率接收灵敏度的系统，其特征在于，所述的响应监视装置为模拟断路器。