光数字继电保护测试仪检测装置

王荣森

摘 要：智能光数字继电保护测试仪，包括电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板，主板的电源输入端通过电源线与电源板的电源输出端连接，主板的通信端通过网线与通信板连接，主板通过排线与光纤接口电路板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板连接。其采用模块化设计，结构简单。

关键词：光数字；继电保护测试仪；检测装置

光数字继电保护测试仪，解决了现有技术中的数字继电保护测试仪容易发生翻到，导致光数字继电保护测试仪损坏，其技术方案要点是，光数字继电保护仪，包括测试仪本体和防护套，测试仪本体设置有凸棱机构，保护套的内侧开设有沿凸棱结构进行滑动的滑槽结构。一方面，在正常使用时，防止测试仪本体直接与接触面接触，造成测试仪表面的磨损，从而延长了光数字继电保护测试仪的使用寿命；另一方面，在测试仪本体不慎翻到后，防护套起到一定的缓冲作用，也防止第一平面直接与接触面接触，导致液晶显示屏的破损或按钮的损坏。

    一、背景技术
   随着我国经济的飞速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量(稳定性、不间断性及伴随服务)要求也越来越高，长期以来电力系统对发电，变电和配电系统的自动化改造投入较大。继电保护装置是电力系统最重要的二次设备之一，是电力系统安全运行的保障。国内外无数实例证明，涉及停电范围较广的大型系统事故，大都与继电保护装置的不正确动作有直接或间接的关系。因此，合理的安排继电保护定值，提高继电保护运行管理水平，是保障电网安全运行的重要条件。
    由于传统变电站的信息反馈量小，故障信息难以汇总分析，接线复杂繁琐，且对于现场测试运行人员有安全风险等问题，以及这些年来信息、通讯和网络技术的飞速发展，人们已经开始尝试利用光通讯来克服传统变电站的这些缺点，加之国家对数字化变电站的大力支持，使得变电站包括电力系统的光数字化必然成为趋势，对于这种变化，必然产生相应的产品与之匹配。
    智能光数字继电保护测试仪力求克服现有技术的不足，进行模块化设计，它主要由电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板等七个部分组成。
    智能光数字继电保护测试仪，包括电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板，主板的电源输入端通过电源线与电源板的电源输出端连接，主板的通信端通过网线与通信板连接，主板通过排线与光纤接口电路板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板连接。
    主板包括DSP模块、FPGA模块、FLASH模块、RAM模块、HPI接口模块和PHY模块，其中，DSP模块通过HPI接口模块与FPGA模块连接，FPGA模块与FLASH模块和光纤接口电路板连接，DSP模块与RAM模块连接，FPGA模块还通过PHY模块与通信板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板上的开关量输出模块连接，DSP模块与开关量及小信号输出电路板上的小信号输出模块连接。
    开关量输入电路板上包括开关量输入接口模块，该开关量输入接口模块依次通过输入电平转换模块和光电隔离模块与主板的FPGA模块连接。
    电源板上包括220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块，其中，220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块依次连接至主板的电源输入端。光纤接口电路板上包括光纤ST接口和B码接口。通信板上包括RJ45网络模块、GPS模块和调试接口模块。
    其有益效果是:智能光数字继电保护测试仪由电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板等七个部分组成，结构简单。
 

图1 新型测试仪的电路框图

   二、具体实施方式
    如图1所示，智能光数字继电保护测试仪，包括电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板，主板的电源输入端通过电源线与电源板的电源输出端连接，主板的通信端通过网线与通信板连接，主板通过排线与光纤接口电路板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板连接。
   主板包括DSP模块、FPGA模块、FLASH模块、ARM模块、HPI接口模块和PHY模块，其中，DSP模块通过HPI接口模块与FPGA模块连接，FPGA模块与FLASH模块和光纤接口电路板连接，DSP模块与ARM模块连接，FPGA模块还通过PHY模块与通信板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板上的开关量输出模块连接，DSP模块与开关量及小信号输出电路板上的小信号输出模块连接。进一步的，DSP模块通过数模转换模块和二阶滤波模块与小信号输出模块连接。
    开关量输入电路板上包括开关量输入接口模块，该开关量输入接口模块依次通过输入电平转换模块和光电隔离模块与主板的FPGA模块连接。电源板上包括220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块，其中，220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块依次连接至主板的电源输入端。光纤接口电路板上包括光纤ST接口和B码接口。通信板上包括RJ45网络模块、GPS模块和调试接口模块。

    新型的测试仪中，电源板接收220v交流电，输出5v和正负12v的直流电，为其它模块供电；通讯板支持TCP/IP，接受外接PC机的指令，也将主板的结果数据交付给外接PC机，与PC机进行双向通讯;FPGA模块负责协议的处理、格式的转换及信息的打包等;光纤接口电路板在接收到来自FPGA模块的正确的电平信号后对外输出光信号，相反，也会将由外面接收到的光信号转换成电平信号送给FPGA模块;DSP模块只与FPGA模块之间进行双向通讯，接收来自FPGA模块的指令，并且向FPGA模块下发指令，同时DSP模块单方面接收来自外部的开关量输入信号，单方面对外输出开关量输出信号和数字电平信号，其中的数字电平信号交付给数模转换模块;数模转换模块在接收到来自DSP模块的数字量后，负责转换成模拟量并以小信号的名义对外输出。其中的DSP模块可选用TMS320F2812芯片，RAM模块可选用IS61LV51216-8芯片，开关量输出模块可选用ZP-1050器件，开关量输入模块可选用ZP-1052器件。

    三、主权项
    1. 智能光数字继电保护测试仪，包括电源板、主板、光纤接口电路板、开关量输入电路板、开关量及小信号输出电路板和通信板，主板的电源输入端通过电源线与电源板的电源输出端连接，主板的通信端通过网线与通信板连接，主板通过排线与光纤接口电路板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板连接。

2. 智能光数字继电保护测试仪，主板包括DSP模块、FPGA模块、FLASH模块、RAM模块、HPI接口模块和PHY模块，其中，DSP模块通过HPI接口模块与FPGA模块连接，FPGA模块与FLASH模块和光纤接口电路板连接，DSP模块与RAM模块连接，FPGA模块还通过PHY模块与通信板、开关量输入电路板和开关量及小信号输出电路板上的开关量输出模块连接，DSP模块与开关量及小信号输出电路板上的小信号输出模块连接。
3. 智能光数字继电保护测试仪，开关量输入电路板上包括开关量输入接口模块，该开关量输入接口模块依次通过输入电平转换模块和光电隔离模块与主板的FPGA模块连接。
4. 智能光数字继电保护测试仪，电源板上包括220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块，其中，220V交流电源输入模块、滤波模块和控制输入模块依次连接至主板的电源输入端。
5. 智能光数字继电保护测试仪，光纤接口电路板上包括光纤ST接口和B码接口。
6. 智能光数字继电保护测试仪，通信板上包括RJ45网络模块、GPS模块和调试接口模块。
   

参考文献：

[1]Q/GDW 441-2010,智能变电站继电保护技术规范[S].

[2]Q/GDW 1808-2012,智能变电站继电保护通用技术条件[S].

[3]白坚实.光数字和模拟一体化继电保护测试仪的实现[D].北京:华北电力大学，2015：4-5.