一種基于ft3接口的數字電能表的校驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，包括：A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊、RS232通信模塊、光電轉換模塊；所述A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊和光電轉換模塊，依次連接，所述RS232通信模塊與DSP處理模塊相連。可以實現虛擬檢定，虛負荷檢定等多種校驗模式，兼容60044-7/8以及《DL/T282-2012合并單元技術條件》里的協議，可以全面考核數字化電能表的通信功能和容錯能力。本發明的數字電能表的校驗裝置設計合理，結構簡單，開發周期短，使用簡單方便，可擴展性強，方便現場及實驗室的檢測工作，滿足未來數字化變電站技術升級的需要。
【專利說明】—種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，屬于電能儀表【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在智能電網的發展中，智能變電站是智能電網的重要組成部分之一，而電能計量裝置承擔電網貿易結算和內部經濟指標考核，為適應電力系統數字化發展的需要，基于IEC60044-7/8等通信協議的數字化電力系統得到了越來越多的應用，與此相應的全數字化電能計量系統也應運而生。全數字化電能計量系統的核心是數字化的電能表。與傳統機械式、電子式電能表的最大的不同在于數字式電能表的信號輸入是通過電子式互感器或者合并單元輸出全數字信號，采用規定的標準通信協議進行傳輸的，而機械式、電子式電能表信號輸入的是傳統的模擬量，因此，數字化電能表的檢定方式與傳統的電能表不同。
[0003]在智能變電站內，數字化電能表已經得到了大量的運用，這對數字化電能表的校驗提出了要求，而目前的市場上的校驗裝置，基本上只能檢定采用IEC61850-9-1或者IEC61850-9-2/LE通信協議的數字式電能表，因此，開發出適應智能電網發展，適用于基于IEC60044-7/8的通信協議的數字電能表的校驗裝置成為迫切之需。
[0004]FT3是IEC60044-7/8標準中規定的幀格式，它是由國際電工委員會(IEC)制定出的電子式互感器標準，IEC 60044-7/8對電子式互感器的數字輸出作出了統一規范。電子式互感器是電力系統中的重要設備，現階段很多數字化電能表都支持FT3的光數字信號接入，FT3在電力系統中的應用也非常的廣泛。
【發明內容】
[0005]目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，通過虛擬檢定，虛負荷檢定等多種校驗模式，可以對智能變電站中采用IEC60044-7/8以及符合《DL/T 282-2012合并單元技術條件》等的FT3通信協議的數字式電能表進行準確度的校驗。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于，包括:A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊、RS232通信模塊、光電轉換模塊；所述A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊和光電轉換模塊，依次連接，所述RS232通信模塊與DSP處理模塊相連。
[0007]所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述A/D采集模塊在校驗裝置采用虛負荷檢定的時候，把輸入的三相交流電壓Ua、Ub、Uc以及三相交流電流la、lb、Ic變成數字量發送到DSP處理模塊。
[0008]所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述DSP處理模塊主要用于和上位機軟件通信，接收A/D采集模塊的數字量信號，實現數字濾波算法以及重采樣算法，接收FT3接口的數字電能表的脈沖輸入，輸出數字量數據以及控制信號給FPGA協處理模塊；和/或，所述DSP處理模塊采用BF607。
[0009]所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:FPGA協處理模塊接收DSP處理模塊的數字量數據以及控制信號，按照設定的速率，類型，模式來組幀打包，按設定的時序發送到光電轉換模塊；和/或，所述FPGA協處理模塊采用M2GL010。
[0010]所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述光電轉換模塊把電信號轉成光信號發送到FT3接口的數字式電能表；和/或，所述光電轉換模塊為HFBR1414和邏輯門SN55451結合使用。
[0011 ] 所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述RS232通信模塊負責DSP處理模塊與終端系統通信，然后通過上位機軟件配置系統參數，傳輸誤差結果，控制檢驗過程；和/或，所述RS232通信模塊為MAX3232及光電隔離器結合使用。
[0012]所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述校驗裝置可設定為同步FT3格式或者異步FT3格式，同步FT3格式傳輸比特速率為2.5Mbit/s,5.0Mbit/s，7.5Mbit/s, 10.0Mbit/s, 15.0Mbit/s，20.0Mbit/s 中的一種；異步 FT3 格式傳輸比特速率為 2Mbit/s，4Mbit/s，6Mbit/s，8Mbit/s，12Mbit/s, 16Mbit/s 中的一種。
[0013]有益效果:本發明提供的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，可以實現虛擬檢定，虛負荷檢定等多種校驗模式，兼容60044-7/8以及《DL/T 282-2012合并單元技術條件》里的協議，可以全面考核數字化電能表的通信功能和容錯能力。本發明的數字電能表的校驗裝置設計合理，結構簡單，開發周期短，使用簡單方便，可擴展性強，方便現場及實驗室的檢測工作，滿足未來數字化變電站技術升級的需要。與現有技術相比，具有以下有益效果:能夠以一種簡單明了的結構實現數字式電能表的精確檢驗，集成度高，可以簡化硬件和軟件的設計與實現，兼容各種標準的FT3接口的數字式電能表，可以仿真測試進行通信故障，時間控制能力強，而且可擴展性強和方便用戶使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置的系統框圖；
圖2為本發明的FT3同步通信數據流示意圖；
圖3為本發明的FT3異步通信數據流示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0016]如圖1所示，為一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，包括A/D采集模塊，DSP處理模塊，FPGA協處理模塊，RS232通信模塊，光電轉換模塊；所述A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊和光電轉換模塊，依次連接，所述RS232通信模塊與DSP處理模塊相連。所述A/D采集模塊采用TI公司的24位ADS1278高精度低噪聲AD轉換芯片以及512倍過采樣技術，提高模擬量轉換精度，減小系統誤差；所述DSP處理模塊采用ADI公司的BF607，該DSP處理器是高性能對稱雙核處理器，最大MAC運行速度可到2GHz，完全可以應對數字式電能表各種校驗的需求；所述FPGA協處理模塊采用美高森美的IGL002系列的M2GL010，該FPGA采用差異化的成本和功率優化的架構，提供了用于I/O擴展、橋接和協處理的較低成本的高度集成優質功能。[0017]所述光電轉換模塊用HFBR1414及大功率邏輯門SN55451結合使用；所述RS232通信模塊采用MAX3232及光電隔離器結合使用；所述數字式電能表校驗裝置采用虛擬檢定以及虛負荷檢定等多種校驗模式。
[0018]本發明的工作原理過程如下:當采用虛負荷檢定的時候，A/D采集模塊外接精確度等級為0.05%的模擬功率源的三相交流電壓Ua、Ub、Uc以及三相交流電流la、lb、Ic,RS232通信模塊則接PC或者是工控機，光電轉換模塊的光信號通過光纖接到數字式電能表的輸入，而數字式電能表的脈沖輸出接DSP處理模塊的脈沖輸入；上位機控制軟件通過RS232通信模塊對DSP處理模塊配置參數，A/D采集模塊把模擬功率源輸出的模擬信號轉換成離散的數字量，然后采用SPORT接口形式把離散的數字量發送到DSP處理模塊，DSP模塊把這些接收到的數字量數據先經過FIR數字濾波后，然后重采樣這些數字量一次后，以采樣后的三相交流電壓，三相交流電流的離散數字量為準，當做發送給數字式電能表的三相交流電壓，三相交流電流的數字量數據，DSP處理模塊把這些數字量信號存儲到緩存中，當需要發送FT3幀數據的時候，DSP處理模塊就會發送一個觸發脈沖信號以及當前幀的三相交流電壓，三相交流電流的離散數字量和控制命令到FPGA協處理模塊。按照IEC60044-7/8以及《DL/T 282-2012合并單元技術條件》中FT3數據幀格式的規定，當FT3以同步方式傳輸數據流的時候，該數據流格式如圖2所示，該格式采用的是曼徹斯特編碼的方式，從低位轉為高位為二進制“1”，從高位轉移到低位為二進制“O” ；而當FT3以異步方式傳輸數據流的時候，該數據流的格式如圖3所示，該格式采用工業標準的UART進行異步串行通信，每個字節由11位組成，I個啟動位為“O ”，8個數據位，I個偶校驗位，I個停止位“I”;當FPGA接收到觸發信號以及數字量的數據和控制命令后，會按照控制命令的要求把接收到的數據按照需要的幀格式，輸出模式，以及傳輸比特速率來發送數據流到光電轉換模塊，然后由光電轉換模塊把電信號轉換成光信號通過光纖輸出到數字式電能表；數字電能表按照相應的功率積分算法進行運算后輸出的被檢脈沖，然后DSP處理模塊接收被檢表所發出的電能脈沖，與重采樣后算出的標準電量進行比較，從而得出被檢數字式電能表的誤差。
[0019]當采用虛擬檢定模式的時候，則不需要模擬功率源輸出三相交流電壓Ua、Ub、Uc以及三相交流電流Ia，Ib、Ic到A/D采集模塊，DSP處理模塊采用采樣算法擬合出電流電壓波形數據的離散數字量，然后輸出給FPGA協處理模塊，而后通過光電轉換模塊傳遞給數字式電能表，數字式電能表則按照相應的功率積分算法把接收到的電能轉換成脈沖給DSP處理模塊計算得出被檢數字式電能表的誤差。這種虛擬檢定的模式，本質上是對傳輸誤碼率以及數字式電能表軟件算法設計的檢驗，作為一種全數字量的數據傳遞，受環境溫度或長期工作導致精度漂移的可能性也不復存在，其試驗結果具有很高的準確度。
[0020]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于，包括:A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊、RS232通信模塊、光電轉換模塊；所述A/D采集模塊、DSP處理模塊、FPGA協處理模塊和光電轉換模塊，依次連接，所述RS232通信模塊與DSP處理模塊相連。
2.根據權利要求1所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述A/D采集模塊在校驗裝置采用虛負荷檢定的時候，把輸入的三相交流電壓Ua、Ub、Uc以及三相交流電流la、lb、Ic變成數字量發送到DSP處理模塊。
3.根據權利要求1所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述DSP處理模塊主要用于和上位機軟件通信，接收A/D采集模塊的數字量信號，實現數字濾波算法以及重采樣算法，接收FT3接口的數字電能表的脈沖輸入，輸出數字量數據以及控制信號給FPGA協處理模塊；和/或，所述DSP處理模塊采用BF607。
4.根據權利要求1所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:FPGA協處理模塊接收DSP處理模塊的數字量數據以及控制信號，按照設定的速率，類型，模式來組幀打包，按設定的時序發送到光電轉換模塊；和/或，所述FPGA協處理模塊采用M2GL010。
5.根據權利要求1所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述光電轉換模塊把電信號轉成光信號發送到FT3接口的數字式電能表；和/或，所述光電轉換模塊為HFBR1414和邏輯門SN55451結合使用。
6.根據權利要求1所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述RS232通信模塊負責DSP處理模塊與終端系統通信，然后通過上位機軟件配置系統參數，傳輸誤差結果，控制檢驗過程；和/或，所述RS232通信模塊為MAX3232及光電隔離器結合使用。
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種基于FT3接口的數字電能表的校驗裝置，其特征在于:所述校驗裝置可設定為同步FT3格式或者異步FT3格式，同步FT3格式傳輸比特速率為 2.5Mbit/s, 5.0Mbit/s, 7.5Mbit/s, 10.0Mbit/s, 15.0Mbit/s, 20.0Mbit/s 中的一種；異步 FT3 格式傳輸比特速率為 2Mbit/s，4Mbit/s，6Mbit/s，8Mbit/s，12Mbit/s, 16Mbit/s中的一種。
【文檔編號】G01R35/04GK103837854SQ201410057109
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】段梅梅, 穆小星, 張健, 黃奇峰, 徐晴, 蔡奇新, 劉建, 沈秋英 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
