CN204789801U - 微机型继电保护综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微机型继电保护综合测试装置，包括FPGA芯片、连接FPGA芯片的DSP芯片和数模转换器、以及连接DSP芯片的工控机和第一处理器，FPGA芯片和数模转换器还连接被测的微机型继电保护装置；工控机将输入的测试参数发送至DSP芯片，DSP芯片输出测试信号至FPGA芯片；FPGA芯片将测试信号输出至数模转换器转换成模拟测试信号后输出至微机型继电保护装置，以及输出数字测试信号至微机型继电保护装置；微机型继电保护装置输出状态信号至FPGA芯片，FPGA芯片通过DSP芯片将状态信号发送至第一处理器，第一处理器输出测试结果。微机型继电保护综合测试装置可以实现输出数字测试信号和模拟测试信号，实现混合型变电站内微机型继电保护装置的测试，操作便捷。

Description

微机型继电保护综合测试装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备的测试技术领域，特别是涉及一种微机型继电保护综合测试装置。

背景技术

微机型继电保护装置用于保护电力系统的安全运行，对电力系统(例如变电站)中发生的故障快速准确地给出告警信号，自动切除故障，最大限度地避免或减轻故障对系统中运行设备的损坏和影响。为保证微机型继电保护装置的正常动作，在微机型继电保护装置的研发、生产、安装、运行等不同阶段，需要将微机型继电保护装置作为被测装置有针对性地进行各种测试，用来执行此类测试的基本工具就是微机型继电保护测试装置。

目前常用的微机型继电保护测试装置有两种，一种是能输出模拟信号来模拟电气设备的电压和电流的微机型继电保护测试装置，实现对微机型继电保护装置接收模拟信号的检测；另一种是能输出数字信号来模拟电气设备的电压和电流的微机型继电保护测试装置，实现对微机型继电保护装置接收数字信号的检测。

对于混合型变电站，电流互感器和电压互感器采用模拟信号输入输出的形式，其他电气设备采用数字信号输入输出的形式，因此，要实现微机型继电保护测试装置对混合变电站的微机型继电保护装置的测试，需要同时用到输出模拟信号的微机型继电保护测试装置和输出数字信号的微机型继电保护测试装置。因此，一般情况下，工作人员需要携带至少两台微机型继电保护测试装置到现场，操作不便捷。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种操作便捷的微机型继电保护综合测试装置。

一种微机型继电保护综合测试装置，包括FPGA芯片、连接所述FPGA芯片的DSP芯片和数模转换器、以及连接所述DSP芯片的工控机和第一处理器，所述FPGA芯片和数模转换器还连接被测的微机型继电保护装置；

所述工控机将输入的测试参数发送至所述DSP芯片，所述DSP芯片输出测试信号至所述FPGA芯片；

所述FPGA芯片将所述测试信号输出至所述数模转换器转换成模拟测试信号后输出至所述微机型继电保护装置，以及输出数字测试信号至所述微机型继电保护装置；

所述微机型继电保护装置输出状态信号至所述FPGA芯片，所述FPGA芯片通过所述DSP芯片将所述状态信号发送至所述第一处理器，所述第一处理器输出测试结果。

上述的一种微机型继电保护综合测试装置，工控机输入测试参数至DSP芯片，DSP芯片输出测试信号至FPGA芯片，FPGA芯片直接连接微机型继电保护装置将测试信号以数字测试信号的形式输出，或者通过数模转换器将测试信号以模拟测试信号的形式输出至微机型继电保护装置，从而可以实现既可以输出数字测试信号至微机型继电保护装置，又可以输出模拟测试信号至微机型继电保护装置，第一处理器可以根据微机型继电保护装置的状态信号输出测试结果，从而实现对混合型变电站内微机型继电保护装置的测试，操作便捷。

附图说明

图1为一实施例中本实用新型微机型继电保护综合测试装置的结构图；

图2为另一实施例中微机型继电保护综合测试装置的结构图。

具体实施方式

参考图1，本实用新型一实施例的一种微机型继电保护综合测试装置，包括FPGA芯片110、连接FPGA芯片110的DSP芯片130和数模转换器150、以及连接DSP芯片130的工控机120和第一处理器140，FPGA芯片110和数模转换器150还连接被测的微机型继电保护装置200。

工控机120将输入的测试参数发送至DSP芯片130，DSP芯片130输出测试信号至FPGA芯片110。其中，测试参数可以是工作人员输入的模拟电力故障状态的波形图对应的正弦信号的幅度、频率、相角等。

FPGA芯片110将测试信号输出至数模转换器150转换成模拟测试信号后输出至微机型继电保护装置200，以及输出数字测试信号至微机型继电保护装置200。具体地，在其中一个实施例中，FPGA芯片110可以是只输出数字测试信号至微机型继电保护装置200，或者只将测试信号输出至数模转换器150转换成模拟测试信号后输出至微机型继电保护装置200，也可以是两者同时输出。

微机型继电保护装置200输出状态信号至FPGA芯片110，FPGA芯片110通过DSP芯片130将状态信号发送至第一处理器140，第一处理器140输出测试结果。

上述的一种微机型继电保护综合测试装置，工控机120输入测试参数至DSP芯片130，DSP芯片130输出测试信号至FPGA芯片110，FPGA芯片110直接连接微机型继电保护装置200将测试信号以数字测试信号的形式输出，或者通过数模转换器150将测试信号以模拟测试信号的形式输出微机型继电保护装置200，从而可以实现既可以输出数字测试信号至微机型继电保护装置200，又可以输出模拟测试信号至微机型继电保护装置200，第一处理器140可以根据微机型继电保护装置200的状态信号输出测试结果，从而实现对混合型变电站内微机型继电保护装置200的测试，操作便捷。

其中一实施例中，FPGA芯片110可以设有连接微机型继电保护装置200的开入量端子(图未示)。FPGA芯片110通过开入量端子接收状态信号。

其中一实施例中，FPGA芯片110还可以设有连接微机型继电保护装置200的开出量端子(图未示)。工控机120还可以将输入的开出量信号发送至DSP芯片130，DSP芯片130输出开出量数据至FPGA芯片110，FPGA芯片110通过开出量端子将开出量数据输出至微机型继电保护装置200。具体地，开出量端子有8个，对应8为开出量数据。

其中一实施例中，FPGA芯片110通过以太网的网络接口连接微机型继电保护装置200。例如，可以通过光网口。光网口支持数字测试信号以IEC618509-1/9-2报文的形式传输。

在另一实施例中，FPGA芯片110还可以通过串口连接微机型继电保护装置200。例如可以通过光串口连接微机型继电保护装置200。光串口支持数字测试信号以IEC60044-8报文的形式传输。可以采用10路光网口和10路光串口，其中10路光串口包括8路发送口和2路接收口。

在其中一实施例中，微机型继电保护综合测试装置还包括连接第一处理器140的报警装置(图未示)。具体地，报警装置可以是用于发出声音告警的装置，例如可以是输出语音报警信息的语音播报器，还可以是显示报警信息内容的显示屏。通过报警装置及时向工作人员发出通知，以便快速处理异常情况。

其中一实施例中，参考图2，上述微机型继电保护综合测试装置还包括电压功率放大器160和电流功率放大器170，数模转换器150通过电压功率放大器160和电流功率放大器170连接微机型继电保护装置200。电压功率放大器160输出电压信号至微机型继电保护装置200，电流功率放大器170输出电流信号至微机型继电保护装置200。具体地，数模转换器150可以为12路数模转换器，电压功率放大器160可以采用6路电压功率放大器，电流功率放大器170可以采用6路电流功率放大器。

其中一实施例中，电压功率放大器160和电流功率放大器170均采用B类放大器。

电压功率放大器160采用模拟B类放大器的原理，以MOS管作为功率级，由运放驱动，整体电路简洁。精确控制各个工作点，可实现额定输出时，1kHz亦无明显的波形交越失真，恒压精度达0.01％以内，预热时间短，长时间恒压变化小。

电流功率放大器170也采用模拟B类放大原理设计，通过高精密运放推动MOS管组合方式，精确控制各个工作点和器件选择，用最小的静态电流达到最优的失真度，恒流精度高，波形质量良好，频响宽，功率大，长时间运行精度稳。

其中一实施例中，继续参考图2，上述微机型继电保护综合测试装置还包括第二处理器180，工控机120通过第二处理器180连接并发送测试参数至DSP芯片130。通过采用独立的第二处理器180实现工控机120与DSP芯片130之间的通信，提高了通信效率。

具体地，第二处理器180可以采用时间同步系统向DSP芯片130发送同步信号，DSP芯片130转发所述同步信号至FPGA芯片110。时间同步系统可以包括GPS接收系统、IRIG-B接收系统和IEEE-1588接收系统。三种模式的接收系统均可以实现1us以内的对时精度。

更具体地，工控机120通过以太网连接第二处理器180。第二处理器180通过外部总线与DSP芯片130连接，DSP芯片130通过外部总线连接FPGA芯片110。

其中一实施例中，微机型继电保护综合测试装置的数量可以有多个，各个微机型继电保护综合测试装置的第二处理器180通过时间同步系统输出同步信号。因此，可以实现多台微机型继电保护综合测试装置之间模拟测试信号和数字测试信号的同步输出功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以测试微机型继电保护装置200的具体过程为例，上述微机型继电保护综合测试装置的实际应用如下：

工作人员通过工控机120输入测试参数以及开出量信号，具体地，工作人员在输入测试参数时可以定义该参数是用于数字输出还是用于模拟输出。

第二处理器180通过以太网获取测试参数后通过外部总线将测试参数和开出量信号发送至DSP芯片130，DSP芯片130根据测试参数生成对应测试参数的电力故障状态波形图，并对电力故障波形图进行抽样和正弦计算得到波形点的数据，波形点的数据对应为测试信号，同时根据开出量信号得到开出量数据并发送至FPGA芯片110。

DSP芯片130得到的测试信号包括需要模拟输出的测试信号和需要数字输出的测试信号。测试信号通过数据、地址总线写入到FPGA芯片110的不同地址，用于确定该信号是需要模拟输出还是数字输出。FPGA芯片110将需要数字输出的测试信号以IEC-61850封包发送至微机型继电保护装置200，将需要模拟输出的测试信号发送给数模转换器150数模转换后发送至微机型继电保护装置200。FPGA芯片110将测试信号输出至数模转换器150转换成模拟测试信号后输出至微机型继电保护装置200，以及输出数字测试信号至微机型继电保护装置200。

具体地，第二处理器180采用时间同步系统通过DSP芯片130可以控制FPGA芯片110、电压功率放大器160和电流功率放大器170同时输出数字测试信号和模拟测试信号。

当微机型继电保护综合测试装置的数量有多个时，还可以通过第二处理器180采用时间同步系统实现多台微机型继电保护综合测试装置之间信号的同时输出。具体地，时间同步系统通过GPS接收系统或者IRIG-B接收系统或者IEEE-1588接收系统，得到秒脉冲PPS和绝对时间信息UTC。多台微机型继电保护综合测试装置的第二处理器180根据预先设定的时间，在该设定时间与UTC时间同步时，启动输出，从而实现多台微机型继电保护综合测试装置之间实现模拟测试信号和数字测试信号的同步输出功能。

微机型继电保护综合测试装置对微机型继电保护装置200的跳闸和信号的测试可以通过开出量数据或者GOOSE报文来检测。例如，FPGA芯片110可以将开出量数据编码为GOOSE报文，将测试信号编码为SMV报文，并将GOOSE报文存入以太网控制器后发送至微机型继电保护装置200，以及按照预设间隔时间发送SMV报文至微机型继电保护装置200。本实施例中，微机型继电保护综合测试装置通过GOOSE报文来实现微机型继电保护装置200的跳闸和信号。具体地，以太网控制器为Ethernet控制器。FPGA芯片110判断前一报文的发送中断及Ethernet控制器的存储空间，若有空闲存储空间，优先将GOOSE报文写入到Ethernet控制器并设置发送，SMV报文需根据工控机120设置的预设间隔时间发送。FPGA芯片110发送报文的同时采样接收中断，在报文发送完毕后，读出接收报文数据并存储，由FPGA芯片110给出中断信号通知DSP芯片130读取。

微机型继电保护装置200接收模拟测试信号、数字测试信号和开出量，作出相应反应，得到状态信号。状态信号以二进制的形式通过开入量端子输入至FPGA芯片110。1代表高电平，0代表低电平。微机型继电保护装置200由闭合到断开或者断开到闭合时，FPGA芯片110开入量端子的相对应管脚会发生电平变化，此时FPGA芯片110会检测到此信号，发送中断信号给DSP芯片130，DSP芯片130在中断服务程序中，将8位代表状态信号对应的数据一起读回。DSP芯片130可以将状态信号对应的数据存储并发送至第一处理器140，第一处理器140对状态信号对应的数据和预设状态信号进行比较，若一致，则表示微机型继电保护装置200工作正常，否则表示微机型继电保护装置200有异常。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，包括FPGA芯片、连接所述FPGA芯片的DSP芯片和数模转换器、以及连接所述DSP芯片的工控机和第一处理器，所述FPGA芯片和数模转换器还连接被测的微机型继电保护装置；

所述工控机将输入的测试参数发送至所述DSP芯片，所述DSP芯片输出测试信号至所述FPGA芯片；

所述FPGA芯片将所述测试信号输出至所述数模转换器转换成模拟测试信号后输出至所述微机型继电保护装置，以及输出数字测试信号至所述微机型继电保护装置；

所述微机型继电保护装置输出状态信号至所述FPGA芯片，所述FPGA芯片通过所述DSP芯片将所述状态信号发送至所述第一处理器，所述第一处理器输出测试结果。

2.根据权利要求1所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，还包括电压功率放大器和电流功率放大器，所述数模转换器通过所述电压功率放大器和电流功率放大器连接所述微机型继电保护装置。

3.根据权利要求2所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述电压功率放大器和电流功率放大器均采用B类放大器。

4.根据权利要求1所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，还包括第二处理器，所述工控机通过所述第二处理器连接并发送所述测试参数至所述DSP芯片。

5.根据权利要求4所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述第二处理器采用时间同步系统向所述DSP芯片发送同步信号，所述DSP芯片转发所述同步信号至所述FPGA芯片。

6.根据权利要求5所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述微机型继电保护综合测试装置的数量有多个，各个微机型继电保护综合测试装置的第二处理器通过所述时间同步系统输出所述同步信号。

7.根据权利要求1所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述FPGA芯片设有连接所述微机型继电保护装置的开入量端子，所述FPGA通过所述开入量端子接收所述状态信号。

8.根据权利要求7所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述FPGA芯片还设有连接所述微机型继电保护装置的开出量端子。

9.根据权利要求1所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述FPGA芯片通过以太网的网络接口连接所述微机型继电保护装置。

10.根据权利要求9所述的微机型继电保护综合测试装置，其特征在于，所述FPGA芯片还通过串口连接所述微机型继电保护装置。