基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，包括電子式互感器、合并單元、光纖分路器、交換機(jī)、繼電保護(hù)裝置、標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊，所述電子式互感器的一次側(cè)與標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述光纖分路器的第二輸出端與基準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第一輸出端與試品信號采集模塊的輸入端連接。本實(shí)用新型通過標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊對三路信號進(jìn)行采集處理，能有效實(shí)現(xiàn)后續(xù)的交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延測試，并且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，能大大減少測試與運(yùn)維成本。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于測試領(lǐng)域。
【專利說明】基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的智能變電站繼電保護(hù)采樣值多數(shù)采用點(diǎn)對點(diǎn)采樣模式，但點(diǎn)對點(diǎn)采樣模式加重了電子式互感器和繼電保護(hù)設(shè)備的硬件難度和成本，嚴(yán)重制約了智能變電站網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，智能變電站的數(shù)字共享的效果沒有得到很好的發(fā)揮。
[0003]電子式互感器采樣值由點(diǎn)對點(diǎn)傳輸過渡到網(wǎng)絡(luò)化傳輸是發(fā)展趨勢，如圖1所示，多個(gè)電子式互感器將采樣值發(fā)送到過程層傳輸網(wǎng)絡(luò)，需要用到采樣值的智能電子設(shè)備從傳輸網(wǎng)絡(luò)中接收所需要的單個(gè)或多個(gè)合并單元采樣值，實(shí)現(xiàn)端對端的采樣傳輸。目前電子式互感器的采樣值輸出已經(jīng)可以很好的控制其輸出報(bào)文的時(shí)間特性，絕對延時(shí)時(shí)間不大于2ms，報(bào)文離散度小于10us，時(shí)間特性可以滿足現(xiàn)有繼電保護(hù)同步采樣的技術(shù)要求。但是網(wǎng)絡(luò)化采樣傳輸過程中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即交換機(jī)設(shè)備在報(bào)文傳輸過程中的時(shí)間特性卻無法得到穩(wěn)定控制，隨著采樣值報(bào)文數(shù)據(jù)幀長的改變、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化、廣播風(fēng)暴的影響、以及交換機(jī)自身任務(wù)處理的快慢都會(huì)造成數(shù)據(jù)幀網(wǎng)絡(luò)交換延遲時(shí)間的變化，這是制約采樣值網(wǎng)絡(luò)化傳輸應(yīng)用的最大技術(shù)障礙。
[0004]目前有一種方案是讓發(fā)送采樣值的所有合并單元接收同步信號，需要接收多個(gè)合并單元采樣值報(bào)文的智能電子設(shè)備，通過的采樣計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)同步，這種方案嚴(yán)格依賴于同步信號的穩(wěn)定性，一旦同步信號出現(xiàn)異常，或個(gè)別合并單元同步過程出現(xiàn)異常，則會(huì)給智能電子設(shè)備的同步處理帶來問題，特別是繼電保護(hù)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行不應(yīng)該依賴于外部的同步信號，因而這種方案不可取。
[0005]另一種實(shí)現(xiàn)方案是基于絕對延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸方案，將合并單元輸出的數(shù)字量在網(wǎng)絡(luò)傳輸各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)域絕對時(shí)延進(jìn)行精確測量并在報(bào)文中標(biāo)定，該方案不依賴于外部的同步信號和采樣計(jì)數(shù)器，可以很好解決網(wǎng)絡(luò)化采樣由于時(shí)域的離散給智能電子設(shè)備帶來的同步采樣誤差。這種方案可靠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)交換環(huán)節(jié)是否能夠?qū)γ繋蓸訄?bào)文進(jìn)行延時(shí)精確測量和標(biāo)定。然而，現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)傳輸測試信號進(jìn)行采集的裝置一般都較為復(fù)雜’測試與運(yùn)行維護(hù)成本過高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且能降低成本的一種基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0008]基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，包括電子式互感器、合并單元、光纖分路器、交換機(jī)、繼電保護(hù)裝置、標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊，所述電子式互感器的一次側(cè)與標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述電子式互感器的二次側(cè)通過合并單元進(jìn)而與光纖分路器的輸入端連接，所述光纖分路器的第一輸出端與交換機(jī)的輸入端連接，所述光纖分路器的第二輸出端與基準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第一輸出端與試品信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第二輸出端與繼電保護(hù)裝置的輸入端連接。
[0009]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊包括標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器、低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電子式互感器的一次側(cè)依次通過標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器和低通濾波器進(jìn)而與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。
[0010]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述基準(zhǔn)源信號采集模塊包括第一光纖收發(fā)器和第一 PHY接口模塊，所述光纖分路器的第二輸出端與第一光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第一光纖收發(fā)器與第一 PHY接口模塊連接。
[0011]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述試品信號采集模塊包括第二光纖收發(fā)器和第二PHY接口模塊，所述交換機(jī)的第一輸出端與第二光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第二光纖收發(fā)器與第二 PHY接口模塊連接。
[0012]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述光纖分路器連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊與交換機(jī)相連接。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]本實(shí)用新型基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置通過標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊對三路主要信號進(jìn)行采集處理，能有效實(shí)現(xiàn)后續(xù)的交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延測試，并且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，能大大減少測試與運(yùn)維成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0016]圖1是本實(shí)用新型基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置的原理方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]參考圖1，本實(shí)用新型基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，包括電子式互感器、合并單元、光纖分路器、交換機(jī)、繼電保護(hù)裝置、標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊，所述電子式互感器的一次側(cè)與標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述電子式互感器的二次側(cè)通過合并單元進(jìn)而與光纖分路器的輸入端連接，所述光纖分路器的第一輸出端與交換機(jī)的輸入端連接，所述光纖分路器的第二輸出端與基準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第一輸出端與試品信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第二輸出端與繼電保護(hù)裝置的輸入端連接。
[0018]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊包括標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器、低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電子式互感器的一次側(cè)依次通過標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器和低通濾波器進(jìn)而與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。
[0019]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述基準(zhǔn)源信號采集模塊包括第一光纖收發(fā)器和第一 PHY接口模塊，所述光纖分路器的第二輸出端與第一光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第一光纖收發(fā)器與第一 PHY接口模塊連接。
[0020]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述試品信號采集模塊包括第二光纖收發(fā)器和第二PHY接口模塊，所述交換機(jī)的第一輸出端與第二光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第二光纖收發(fā)器與第二 PHY接口模塊連接。
[0021]進(jìn)一步作為優(yōu)先的實(shí)施方式，所述光纖分路器連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊與交換機(jī)相連接。實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊能有效保證信號傳輸?shù)耐叫浴?br> [0022]本實(shí)用新型中標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊從電子式互感器的一次側(cè)取模擬信號，作為測試用的一路標(biāo)準(zhǔn)源信號，是測試試品信號的參考基準(zhǔn)。采用標(biāo)準(zhǔn)互感器將一次側(cè)的高電壓大電流轉(zhuǎn)換成額定模擬小信號，標(biāo)準(zhǔn)互感器的精度可達(dá)0.01級，能夠保證信號傳變中的幅值和相位誤差足夠小。模擬小信號然后經(jīng)過信號調(diào)理器將信號轉(zhuǎn)換成可供模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的小電壓信號，并通過抗混疊的低通濾波器，低通截止頻率設(shè)置在8kHz左右，以保證有效信號具有足夠的帶寬，利于隨后的數(shù)據(jù)分析。隨后信號進(jìn)入高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完成誤差控制在0.02%的高精度和不低于40kHz高頻的采樣。
[0023]合并單元輸出到交換機(jī)的光纖以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通過光纖分路器，將一路信號分成多路信號，其中一路接入到基準(zhǔn)源信號采集模塊。該路信號是數(shù)字信號，也是測試試品的參考基準(zhǔn)源。合并單元的采樣值報(bào)文首先經(jīng)過第一光纖收發(fā)器，將光以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成電以太網(wǎng)信號，經(jīng)過第一 PHY接口模塊的控制，與外部設(shè)備相連。
[0024]交換機(jī)最終輸出的電子式互感器采樣值報(bào)文也通過光纖接入到試品信號采集模塊，作為第三路信號，該路信號是被測試的網(wǎng)絡(luò)化傳輸?shù)碾娮邮交ジ衅鬏敵鲂盘?。該路信號同樣?jīng)過第二光纖收發(fā)器和第二 PHY接口模塊的處理后，輸出至外部設(shè)備，由外部設(shè)備完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收。通過本實(shí)用新型對上述的三路信號進(jìn)行采集，測試人員通過外部設(shè)備接收信號，后續(xù)能快速對其進(jìn)行信號的測試處理，大大提高其工作效率。
[0025]以上是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，其特征在于:包括電子式互感器、合并單元、光纖分路器、交換機(jī)、繼電保護(hù)裝置、標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊、基準(zhǔn)源信號采集模塊和試品信號采集模塊，所述電子式互感器的一次側(cè)與標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述電子式互感器的二次側(cè)通過合并單元進(jìn)而與光纖分路器的輸入端連接，所述光纖分路器的第一輸出端與交換機(jī)的輸入端連接，所述光纖分路器的第二輸出端與基準(zhǔn)源信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第一輸出端與試品信號采集模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的第二輸出端與繼電保護(hù)裝置的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，其特征在于:所述標(biāo)準(zhǔn)源信號采集模塊包括標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器、低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述電子式互感器的一次側(cè)依次通過標(biāo)準(zhǔn)互感器、信號調(diào)理器和低通濾波器進(jìn)而與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，其特征在于:所述基準(zhǔn)源信號采集模塊包括第一光纖收發(fā)器和第一 PHY接口模塊，所述光纖分路器的第二輸出端與第一光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第一光纖收發(fā)器與第一 PHY接口模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號采集裝置，其特征在于:所述試品信號采集模塊包括第二光纖收發(fā)器和第二 PHY接口模塊，所述交換機(jī)的第一輸出端與第二光纖收發(fā)器的輸入端連接，所述第二光纖收發(fā)器與第二 PHY接口模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于交換機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸多路測試信號米集裝置，其特征在于:所述光纖分路器連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊與交換機(jī)相連接。
【文檔編號】H04L12/26GK203951486SQ201420308914
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】黃東山, 寧文輝, 周衛(wèi), 王曉明, 楊理才, 湯漢松, 羅強(qiáng) 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 江蘇凌創(chuàng)電氣自動(dòng)化股份有限公司