专利名称：用于智能电网测试的手持式光数字测试仪的制作方法
技术领域：
本 实用新型涉及电力系统继电保护测试领域，尤其涉及智能电网一种手持式光数字测试仪。
背景技术：
智能变电站数据从源头实现数字化，真正实现了信息集成、网络通信及数据共享。智能变电站中电压、电流在采集�？橹薪蠥D采样转换，通过光纤将采集量传送至合并单元(MU)，合并单元将合并后的信号按IEC61850-9-l/2、IEC60044-7/8规约传送至光数字继电保护装置；此外，智能变电站采用GOOSE报文通过网络传输开关量信号，通过智能终端分合传统断路器。智能变电站与传统变电站有着极大的差异，光数字保护装置去掉了大量的电压/电流采集、信号调理电路和开入开出电路，取而代之的是光以太网接口或光串口。智能变电站中电压、电流、频率等遥测电气量无法再通过传统数字或指针式万用表读�。下菲鞣趾�、保护动作等遥信开关量无法再直观通过传统表计的通断来获得。这给智能变电站安装调试、投运后的运行维护、故障检修等带来了新的变革和挑战，光数字继电保护装置、合并单元及智能终端的测试与监测都是新的和重要的发展方向。目前基于IEC61850的光数字继电保护测试仪已有应有于智能变电站的测试中，根据智能变电站实际情况，遵循IEC61850-9-1、IEC61850-9-2或IEC60044-7/8规约，但仅侧重SV采样值报文和开关量GOOSE报文的发送和简单的报文接收监测功能，且接口众多，占用场地，需要外接站用电源。实用新型ZL200920164224.0中公开了一种数字万用表，但仅具有光数字报文接收及电压、电流、功率、谐波等显示功能，功能单一，现场适应能力差。目前，智能电网建设周期短，调试任务紧、工作量大。根据国家电网“十二五”规划，中国智能电网建设进入了全面加快发展的新阶段，“十二五”期间我国将建设110千伏及以上智能变电站6100座。因此，一种携带方便、高效的多功能测试工具可以适应智能变电站安装调试、日常运行维护、故障检修等多方面需求。
发明内容为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，包括外壳、外部接口�？楹褪荽砟？椋涮卣髟谟谒鐾獠拷涌谀？榘ü庖蕴涌�、光串口接口、光功率测试接口、液晶屏和键盘；所述数据处理�？橛胨龉庖蕴涌谙嗔樱凰鍪荽砟？橛胨龉獯诮涌谙嗔樱凰鍪荽砟？橛牍夤β什馐越涌谙嗔樱凰鍪荽砟？橛胍壕料嗔樱凰鍪荽砟？橛爰滔嗔印Ｔ谏鲜黾际醴桨钢校龉庖蕴涌谥辽傥狪组；所述光串口接口至少为I组；所述光功率测试接口至少为I个。在上述技术方案中，其特征在于所述外部接口�？榻徊桨⊿D卡接口，所述数据处理�？橛胨鯯D卡接口相连接。在上述技术方案中，所述手持式光数字测试仪进一步包括电池和给所述电池充电的充电接口。本实用新型取得了以下技术效果(I)该测试仪采用手持式结构设计，携带方便，调试快捷；(2)该测试仪设计有2组光以太网口、2组光串口、I个光功率测试接口、I个SD卡接口，I个充电接口、I个液晶屏、I组按键等要素，这些都是根据智能变电站构成、发展变化趋势、测试需求综合提出的手持式光数字测试仪的必需要素，具有很强的适应性，可完成智能变电站多项简便快捷的测试，非常适合智能变电站安装调试、日常运行维护、故障检修场合。(3)该测试仪所设计的光数字报文输出、光数字报文接收监测、网络风暴模拟、 VLAN校验、光功率测试、录波与录波数据回放、GMRP组播报文发送、网络报文记录、全站配置文件导入等功能，具有很强的前瞻性。
图I为本实用新型的手持式光数字测试仪组成结构图；图2为本实用新型的手持式光数字测试仪外观的正视图；图3为本实用新型的手持式光数字测试仪外观的俯视图；图4为手持式光数字测试仪外部接口及其处理�？榈慕峁鼓？橥迹煌�5为手持式光数字测试仪的光以太网接口可接入信号示意图；图6为手持式光数字测试仪的光串口可接入信号示意图图。图中标记210-手持式外壳；220-SD卡接口 ；230_充电接口 ;240_按键；250-液晶屏；260-光功率测试接口 ；270_光以太网接口 ；280_光串口接口。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。参见图1-3，本实用新型所提供的手持式光数字测试仪采用手持式结构设计，方便携带操作，测试仪主要由外壳和外部接口及其处理模块组成。外壳210前部具有液晶屏250窗口和I组按键240开孔，上部具有2对光以太网接口 270开孔、2对光串口接口 280开孔、I对光功率测试接口 260开孔，右侧上部具有I个SD卡(Secure Digital Memory Card)插孔220、右侧下部具有I个充电插孔230。与外壳210对应，测试仪外部接口包括2对光太网接口 270、2对光串口接口 280、I个SD卡接口 220、I个专用光功率测试接口 260、I个充电接口 230、I个液晶屏250人机界面接口、I组按键接口 240，对应上述接口，测试仪内部均有对应的处理模块，组成整个手持式光数字测试仪。图4为本实用新型采用基于DSP+嵌入式CPU实现的外部接口及其处理�？榫咛迨迪值慕峁箍蛲迹�2对光以太网接口 270及2对光串口接口 280由可编程逻辑器件FPGA实现报文发送、接收、时间戳等逻辑功能，DSP实现数据运算、报文数据解析、报文数据组包等工作，并与嵌入式CPU通信交换数据，实现光数字报文发送与接收数据的设置与显示。嵌入式CPU完成SD卡、按键、液晶LCD等接口的管理以及光功率测试管理、电池充电及开关机管理等工作。具体实施中，SD卡接口也可采用USB接口形式，通过USB接口的SD读卡器来访问SD卡。图5为2对光以太网接口 270可接入信号的示意图，2对光以太网接口 270可模拟智能变电站合并单元(MU)或过程层、间隔层交换机实现IEC61850-9-l、IEC61850-9-2光数字报文测试输出，用于测试智能变电站保护IED(Intelligent Electronic Device)、测控IED及其他IED，并能接收上述IED测试过程中反馈的GOOSE开关量。同时2对光以太网接口 270可实现GOOSE报文的测试输出，测试智能终端及其他安全自动装置是否正确接收以及是否按GOOSE通道指令值正确动作。从光数字报文接收监测的角度看，2对光以太网接口 270可自动侦听接收合并单元(MU)所发出的 IEC61850-9-1、IEC61850-9-2 光数字采样值 SV(Sampled Values)报文，或者光交换机所发出的IEC61850-9-2光数字采样值SV报文，并在液晶屏250的人机界面中显示报文原码、解析内容，实现报文监测，并进行丢帧统计和报文时间均匀性分析，对于接收的光数字报文所传输的电压、电流、延时等信息在人机界面显示，对电压、电流信息，可采用电力行业所熟知的有效值、波形、相量、序量等方式在人机界面显示，并可进一步显示电压、电流通道谐波及单相或三相功率信息。2对光以太网接口 270也可自动侦听接收保护 IED、测控 IED 及其他 IED 发出的开关量 GOOSE (Generic Object Oriented Substat ionEvent)报文，也可自动侦听接收光交换机所发出的GOOSE报文，并在人机界面显示报文原码、解析内容、GOOSE通道值及变位信息。2对光以太网接口 270也可接收IEEE1588对时报文，在人机界面显示报文对时时间及报文信息，用于智能变电站时间同步系统测试。2对光以太网接口 270除了上述光数字报文测试输出、接收监测功能外，还可实现以下功能，方便智能变电站安装调试及日常运行维护。(I)可实现基于 802. ID 定义 GMRP (GARP Multicast Registration Protocol)组播报文的发送，自动订阅智能变电站采样值SV报文或者G00SE报文。(2)为了考察智能变电站网络在不同网络流量工况下的性能，测试仪2对光以太网可通过定义发送报文的类型(广播、组播、单播)、目标MAC地址、发送报文的长度、发送报文流量的百分比，模拟网络风暴，对网络产生相对应的背景流量，考察网络及网络中的设备在不同的网络环境下的工作状况。(3)为了验证智能变电站光网络交换机VLAN(Virtual Local Area Network)划分的正确性，测试仪I对光以太网口向交换机遍历发送VLAN ID广播报文，另外I对光以太网口依次与交换机的被试以太网口连接，接收检查每个被试以太网口上收到报文的VLANID与该以太网口预期划分VLAN ID是否一致。图6为2对光串口接口 280的可接入信号示意图，针对部分智能变电站采用IEC60044-7/8 (FT3)报文(即符合IEC60044-7/8规范的FT3格式的采样值报文)传输采样值的需求，2对光串口接口 280可模拟智能变电站合并单元(MU)实现IEC60044-7/8 (FT3)光数字米样值SV报文的输出，传输速率5Mbps/10Mbps可选，以适应不同的技术要求,用于测试智能变电站保护IED、测控IED及其他IED，并通过前述光以太网接口 270接收上述IED测试过程中反馈的G00SE开关量，验证光数字保护装置及其他IED是否工作正常。[0032]从光数字报文接收监测的角度看，2对光串口接口 280可自动侦听接收合并单元(MU)所发出的IEC60044-7/8(FT3)光数字采样值SV报文，并在液晶屏250的人机界面中显示报文原码、解析内容，实现报文监测，并进行丢帧统计和报文时间均匀性分析，对于接收的光数字报文所传输的电压、电流、延时等信息在人机界面显示，对电压、电流信息，可采用电力行业所熟知的有效值、波形、相量、序量等方式在人机界面显示，并可进一步显示电压、电流通道谐波及单相或三相 功率。此外，2对光串口接口 280除了上述光数字报文测试输出、接收监测功能外，可复用接收光IRIG-B码(Inter Range Instrumentation Group),给测试仪对时并在人机界面显示光IRIG-B码信息，用于智能变电站时间同步系统测试。除上述功能外，本实用新型手持式光数字测试仪还设计有如下功能(I)为简化测试配置，可实现智能变电站全站配置文件经SD卡导入以提取需要的被测对象实例配置信息，完成全站测试配置，使用时不需要再对被测对象APPID、MAC地址、通道信息等作手动设置。(2)测试仪具有录波及录波数据回放的功能。测试仪可实现手动触发、按GOOSE通道变位、电压/电流设定值启动数据记录，记录数据采用标准C0MTRADE格式，录波数据可经SD卡导出用于数据分析和处理。测试仪也可将测试仪记录的录波数据，或通过SD卡导入的外部录波数据(实际运行数据、测试数据、仿真数据等)实现录波数据回放输出，测试光数字保护装置及其他安全自动装置动作行为是否正确。(3)可按多个设定的测试序列输出ffiC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8 (FT3)光数字报文。(4)可实现网络报文记录，测试仪配置大容量数据存储卡，实现网络报文不间断循环记录，用于智能变电站网络分析，方便查找网络上IED设备故障原因，如丢帧错序、MU失步分析等等。(5)配置I个专用光功率测试接口及其处理�？橛糜诓馐怨夤β剩渲貌煌墓庀俗油房墒视Σ煌涌谛问降墓庀私尤�。以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。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。
权利要求1.一种用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，包括外壳、外部接ロ�？楹褪荽砟？椋涮卣髟谟谒鐾獠拷鹰砟？榘ü庖蕴鹰�、光串ロ接ロ、光功率测试接ロ、液晶屏和键盘；所述数据处理�？橛胨龉庖蕴鹰硐嗔樱凰鍪荽砟？橛胨龉獯斫鹰硐嗔樱凰鍪荽砟？橛牍夤β什馐越鹰硐嗔樱凰鍪荽砟？橛胍壕料嗔樱凰鍪荽砟？橛爰滔嗔印�
2.根据权利要求I所述的用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，其特征在于所述光以太网接ロ至少为I组；所述光串ロ接ロ至少为I组；所述光功率测试接ロ至少为I个。
3.根据权利要求2所述的用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，其特征在于所述外部接ロ�？榻`步包括SD卡接ロ，所述数据处理�？橛胨鯯D卡接ロ相连接。
4.根据权利要求I所述的用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，其特征在于所述手持式光数字测试仪进ー步包括电池和给所述电池充电的充电接ロ。
专利摘要本实用新型涉及一种用于智能电网测试的手持式光数字测试仪，包括外壳、外部接口模块和数据处理�？椋鐾獠拷涌谀？榘ü庖蕴涌�、光串口接口、光功率测试接口、液晶屏和键盘；所述光以太网接口至少为1组，所述光串口接口至少为1组，所述光功率测试接口至少为1个，所述数据处理�？榘ㄊ中藕糯砥骱�/或嵌入式处理器。该测试仪具有光数字报文输出、光数字报文接收监测、网络风暴模拟、VLAN校验、光功率测试、录波与录波数据回放、GMRP组播报文发送、网络报文记录、全站配置文件导入等测试功能，可完成智能变电站多项简便快捷的测试，非常适合智能变电站安装调试、日常运行维护、故障检修等场合使用。
文档编号G01R31/00GK202421366SQ20112053041
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者于同伟, 张延鹏, 张武洋, 杨飞, 王天, 邓星星 申请人:武汉凯默电气有限公司
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