CN218866026U - 一种抗干扰数字化配电终端测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗干扰数字化配电终端测试仪，属于电力技术领域，包括主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘、显示屏和开关电源，解决了采用光纤隔离将数字量FT3信号通过光纤转换适合终端RS485信号，并通过FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号，解决了抗干扰和误差叠加影响精度的技术问题，本实用新型采用光纤转换485通信的方式，解决了数字化配电终端测试仪在电磁兼容环境下易干扰，导致无法正常工作的问题，实现在浪涌、脉冲群及阻尼振荡下的抗扰，替代了传统电磁式配电终端信号源与电子互感器转换装置，保证了精度，并同时由于采用芯片级设计布局减少了设备的体积。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，尤其涉及一种抗干扰数字化配电终端测试仪。
背景技术
目前国内尚未有对数字化配电终端在电磁兼容测试时，对数字化配电终端功能、性能的测试，目前大多数采用电磁式信号源通过电子式互感器转换装置输出，并外接断路器模拟器实现终端的分合闸信息及位置状态模拟器，测试过程中误差有叠加，试验标准存在差异，且人工参与较多、效率低，不能实现全自动测试，不能实时监测在电磁兼容情况下，数字化配电终端功能性能数据及状态变化情况。
现有数字化配电终端电磁兼容试验方法采用传统方式采用电磁式信号源加量通过电子式互感器转换装置输出，通过模拟断路装置模拟位置状态输出，其中存在以下弊端：
从测试标准输出精度分析，传统电磁式配电终端信号源模拟量位220V/1A精度等级，其精度会受到电磁干扰、电子式互感器转换装置转换精度、相移以及受电磁兼容试验影响误差等因素的影响，误差叠加很难对标准的精度分析及评估。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种抗干扰数字化配电终端测试仪，解决了采用光纤隔离将数字量FT3信号通过光纤转换适合终端RS485信号，并通过FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号，解决了抗干扰和误差叠加影响精度的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种抗干扰数字化配电终端测试仪，包括主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘、显示屏和开关电源，分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏均与主控制模块连接，开关电源为主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏供电；
光纤转RS485模块包括隔离模块、光纤模块和485模块，隔离模块的输入端连接主控制模块、输出端分别连接光纤模块和485模块。
优选的，所述分合闸信号输入模块包括光电隔离器U3C、LED灯D2C、稳压二极管D1C、电阻R1C、电阻R2C、电阻R5C和电容C4C，光电隔离器的输入端分别连接外部开关量信号的负输入端和电阻R2C的一端，电阻R2C的另一端连接LED灯D2C的负极，LED灯D2C的正极通过电阻R1C连接外部开关量信号的正输入端，稳压二极管D1C的正极和负极分别连接外部开关量信号的负输入端和LED灯的正极，光电隔离器U3C的输出端分别连接地线和所述主控制模块的一个IO口，电阻R5C为光电隔离器U3C的输出端的上拉电阻，电容C4C为电阻R5C连接电源处的滤波电容。
优选的，所述主控制模块的型号为XC7Z020，所述开关电源的型号为RD-35A型开关电源，所述隔离模块包括隔离器U1000，隔离器U1000的型号为四通道数字隔离器ADuM1411BRWZ，所述485模块包括485芯片U20及其外围电路，485芯片U20的型号为MAX485ESE。
优选的，所述光纤模块包括光数据接收模块和光数据发送模块，光数据接收模块包括光纤接收器U1和总线收发器U2，光纤接收器U1的输出端连接总线收发器U2的B管脚，总线收发器U2的A管脚连接所述主控制模块；
光数据发送模块包括光纤发射器U5、隔离式栅极驱动器U4和总线收发器U3，光纤发射器U5的输入端连接隔离式栅极驱动器U4的1Y管脚，隔离式栅极驱动器U4的1A管脚连接总线收发器U3的A管脚，总线收发器U3的B管脚连接所述主控制模块；
隔离器U1000的VOB管脚、VOC管脚和VID管脚构成了隔离模块的输出端，隔离器U1000的VIB管脚、VIC管脚和VOD管脚构成了隔离模块的输入端；
隔离器U1000的V0B管脚连接485芯片U20的DEN管脚，隔离器U1000的V0C管脚分别连接485芯片U20的IN管脚和总线收发器U2的A管脚，隔离器U1000的VID管脚分别连接485芯片U20的OUT管脚和总线收发器U3的B管脚，隔离器U1000的VIC管脚和VOD管脚为通信端，连接到主控制模块的一组串口上，隔离器U1000的VIB管脚连接主控制模块的一个IO口。
优选的，所述键盘为数个按键开关，每一个按键开关均与所述主控制模块的一个IO口连接。
优选的，所述显示屏为LCD液晶显示屏。
优选的，所述光电隔离器U3C的型号为PS2701A。
本实用新型所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，解决了采用光纤隔离将数字量FT3信号通过光纤转换适合终端RS485信号，并通过FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号，解决了抗干扰和误差叠加影响精度的技术问题，本实用新型采用光纤转换485通信的方式，解决了数字化配电终端测试仪在电磁兼容环境下易干扰，导致无法正常工作的问题，并可以实现在浪涌、脉冲群及阻尼振荡下的抗扰，本实用新型通过采用FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号,这种方式替代了传统电磁式配电终端信号源与电子互感器转换装置，杜绝了误差叠加，保证了精度，并同时由于采用芯片级设计布局减少了设备的体积。
附图说明
图1是本实用新型的原理图方框图；
图2是本实用新型的光纤转RS485模块的原理图方框图；
图3是本实用新型的分合闸信号输入模块的电路图；
图4是本实用新型的光数据接收模块的电路图；
图5是本实用新型的光数据发送模块的电路图；
图6是本实用新型的隔离器U1000的电路图；
图7是本实用新型的485芯片U20的电路图。
具体实施方式
由图1-图7所示的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，包括主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘、显示屏和开关电源，分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏均与主控制模块连接，开关电源为主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏供电；
所述键盘为数个按键开关，每一个按键开关均与所述主控制模块的一个IO口连接。
所述显示屏为LCD液晶显示屏。
本实施例中，主系统模块采用xil inx公司的ZYNQ系列芯片中的XC7Z020，双核ARM+FPGA芯片实现，用于可以自行分配职责，本实施例中可以使ARM负责界面显示，FT3报文数据组包、系统通讯、测试结果计算等功能，FPGA可实现FT3收发、分合闸信号接收、开关位置信号输出、系统对时及时标维护，LCD液晶驱动控制，键盘扫描等功能。
光纤转RS485模块包括隔离模块、光纤模块和485模块，隔离模块的输入端连接主控制模块、输出端分别连接光纤模块和485模块。
所述主控制模块的型号为XC7Z020，所述开关电源的型号为RD-35A型开关电源，所述隔离模块包括隔离器U1000，隔离器U1000的型号为四通道数字隔离器ADuM1411BRWZ，所述485模块包括485芯片U20及其外围电路，485芯片U20的型号为MAX485ESE。
所述分合闸信号输入模块包括光电隔离器U3C、LED灯D2C、稳压二极管D1C、电阻R1C、电阻R2C、电阻R5C和电容C4C，光电隔离器的输入端分别连接外部开关量信号的负输入端和电阻R2C的一端，电阻R2C的另一端连接LED灯D2C的负极，LED灯D2C的正极通过电阻R1C连接外部开关量信号的正输入端，稳压二极管D1C的正极和负极分别连接外部开关量信号的负输入端和LED灯的正极，光电隔离器U3C的输出端分别连接地线和所述主控制模块的一个IO口，电阻R5C为光电隔离器U3C的输出端的上拉电阻，电容C4C为电阻R5C连接电源处的滤波电容。
所述光电隔离器U3C的型号为PS2701A，本实用新型的主控制模块可以实时采集外部开关量信号，该开关量信号在本实施例中为分合闸信号，通过这种方式，还可以代替传统手动试验的费时费力，实现一次接线，试验项目全自动测试。
所述光纤模块包括光数据接收模块和光数据发送模块，光数据接收模块包括光纤接收器U1和总线收发器U2，光纤接收器U1的输出端连接总线收发器U2的B管脚，总线收发器U2的A管脚连接所述主控制模块；
光数据发送模块包括光纤发射器U5、隔离式栅极驱动器U4和总线收发器U3，光纤发射器U5的输入端连接隔离式栅极驱动器U4的1Y管脚，隔离式栅极驱动器U4的1A管脚连接总线收发器U3的A管脚，总线收发器U3的B管脚连接所述主控制模块。
本实施例中采用HFBR-1414型和HFBR-2412T型光纤模块，MAX485ESE型芯片实现光电隔离，有效隔离浪涌、脉冲群等干扰信号。光纤模块由两部分构成，一部分有TTL转光纤信号，由FPGA输出TTL电平FT3信号通过该电路转换成光信号，另一部分通过光纤转RS485电路由光信号转换成RS485电平信号：
如图4所述，光纤接收器U1收到的光信号转化成电信号后传输给总线收发器U2，由总线收发器U2传送给主控制模块进行进一步解析。
主控制模块发出的数据经过总线收发器U3转发给隔离式栅极驱动器U4进行隔离，然后在转发给光纤发射器U5转换成光信号发出。
如图5所示，485模块的IN管脚和OUT管脚分别连接到总线收发器U2的A管脚和总线收发器U3的B管脚，即，完成485信号和光纤信号之间的转换。
本实用新型中，主控制模块通过隔离器U1000接入到485信号和光纤信号之间的数据通道中，即，隔离器U1000的VOB管脚、VOC管脚和VID管脚构成了隔离模块的输出端，隔离器U1000的VIB管脚、VIC管脚和VOD管脚构成了隔离模块的输入端；
隔离器U1000的V0B管脚连接485芯片U20的DEN管脚，隔离器U1000的V0C管脚分别连接485芯片U20的IN管脚和总线收发器U2的A管脚，隔离器U1000的VID管脚分别连接485芯片U20的OUT管脚和总线收发器U3的B管脚，隔离器U1000的VIC管脚和VOD管脚为通信端，连接到主控制模块的一组串口上，隔离器U1000的VIB管脚连接主控制模块的一个IO口。
主控制模块可以实时接收光纤信号或485信号，并通过光纤或485总线发送数据，代替了传统的电磁式配电终端信号源与电子互感器转换装置。
本实用新型所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，解决了采用光纤隔离将数字量FT3信号通过光纤转换适合终端RS485信号，并通过FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号，解决了抗干扰和误差叠加影响精度的技术问题，本实用新型采用光纤转换485通信的方式，解决了数字化配电终端测试仪在电磁兼容环境下易干扰，导致无法正常工作的问题，并可以实现在浪涌、脉冲群及阻尼振荡下的抗扰，本实用新型通过采用FPGA模拟数字配电终端采集的模拟量及位置状态FT3信号,这种方式替代了传统电磁式配电终端信号源与电子互感器转换装置，杜绝了误差叠加，保证了精度，并同时由于采用芯片级设计布局减少了设备的体积。
Claims (7)
1.一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：包括主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘、显示屏和开关电源，分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏均与主控制模块连接，开关电源为主控制模块、分合闸信号输入模块、光纤转RS485模块、键盘和液晶显示屏供电；
光纤转RS485模块包括隔离模块、光纤模块和485模块，隔离模块的输入端连接主控制模块、输出端分别连接光纤模块和485模块。
2.如权利要求1所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述分合闸信号输入模块包括光电隔离器U3C、LED灯D2C、稳压二极管D1C、电阻R1C、电阻R2C、电阻R5C和电容C4C，光电隔离器的输入端分别连接外部开关量信号的负输入端和电阻R2C的一端，电阻R2C的另一端连接LED灯D2C的负极，LED灯D2C的正极通过电阻R1C连接外部开关量信号的正输入端，稳压二极管D1C的正极和负极分别连接外部开关量信号的负输入端和LED灯的正极，光电隔离器U3C的输出端分别连接地线和所述主控制模块的一个IO口，电阻R5C为光电隔离器U3C的输出端的上拉电阻，电容C4C为电阻R5C连接电源处的滤波电容。
3.如权利要求1所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述主控制模块的型号为XC7Z020，所述开关电源的型号为RD-35A型开关电源，所述隔离模块包括隔离器U1000，隔离器U1000的型号为四通道数字隔离器ADuM1411BRWZ，所述485模块包括485芯片U20及其外围电路，485芯片U20的型号为MAX485ESE。
4.如权利要求3所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述光纤模块包括光数据接收模块和光数据发送模块，光数据接收模块包括光纤接收器U1和总线收发器U2，光纤接收器U1的输出端连接总线收发器U2的B管脚，总线收发器U2的A管脚连接所述主控制模块；
光数据发送模块包括光纤发射器U5、隔离式栅极驱动器U4和总线收发器U3，光纤发射器U5的输入端连接隔离式栅极驱动器U4的1Y管脚，隔离式栅极驱动器U4的1A管脚连接总线收发器U3的A管脚，总线收发器U3的B管脚连接所述主控制模块；
隔离器U1000的VOB管脚、VOC管脚和VID管脚构成了隔离模块的输出端，隔离器U1000的VIB管脚、VIC管脚和VOD管脚构成了隔离模块的输入端；
隔离器U1000的V0B管脚连接485芯片U20的DEN管脚，隔离器U1000的V0C管脚分别连接485芯片U20的IN管脚和总线收发器U2的A管脚，隔离器U1000的VID管脚分别连接485芯片U20的OUT管脚和总线收发器U3的B管脚，隔离器U1000的VIC管脚和VOD管脚为通信端，连接到主控制模块的一组串口上，隔离器U1000的VIB管脚连接主控制模块的一个IO口。
5.如权利要求1所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述键盘为数个按键开关，每一个按键开关均与所述主控制模块的一个IO口连接。
6.如权利要求1所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述显示屏为LCD液晶显示屏。
7.如权利要求2所述的一种抗干扰数字化配电终端测试仪，其特征在于：所述光电隔离器U3C的型号为PS2701A。
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