便携式变电站同步对时及ＳＯＥ信号发生仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变电站同步对时及ＳＯＥ信号发生仪，包括测控模块和对时模块，测控模块包括一片微控制器以及状态量采集电路、开关量输出电路、人机接口电路等，各电路通过并行数据总线和微控制器直接相连；对时模块包括一片ＦＰＧＡ以及ＧＰＳ接收模块、电信号对时信号输出电路、光信号对时信号输出电路；对时模块负责产生或捕获多种形式的对时信号；测控模块与对时模块分别采用“秒”脉冲信号和高速双口ＲＡＭ进行时间同步，本实用新型专利技术的信号发生仪能提供多种形式的对时信号，产生时间精确同步的开关量脉冲信号，也可接收外部对时，精确测量开入量脉宽，结构设计轻巧便携，可为变电站内测控装置的调试与鉴定提供精确、有效的手段。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型便携式变电站同步对时及SOE信号发生仪。属于电力自 动化

技术介绍
在变电站自动化系统中，测控装置的主要功能包括交流量采集、状态量采集、 刀闸控制、断路器同期合闸等。这些功能都是在时间同步的条件下实现，时间的精确和 统一，在电网中是十分重要的。测控装置遥信变位时产生事件顺序记录(Sequence Of Events, S0E),它对于事故分析具有重要意义。事件顺序记录具有精确统一的时间基准，可 以在发生故障和操作，特别是短时间内发生连续故障的情况下，方便地分析研究各种保护 的动作行为、设备的工况变化顺序，进而分析故障原因、故障类型、故障发生发展过程。这对 于事故分析，保证电力系统安全运行有着重要意义。测控装置的控制输出用于控制开关及 刀闸，这些设备的动作通常对控制开出的脉宽精度有一定要求。变电站自动化系统普遍采用GPS接受卫星时间信号进行时间同步，采用^IG-B 码实现变电站智能设备精确对时。^IG-B码对时方式的突出的优点是将时间同步信号和 秒、分、时、天等时间码信息加载到同一个信号载体中。GPS系统接受卫星时间信号，输出 IRIG-B时间码序列，变电站测控装置可以挂在统一的对时总线上进行时间同步，^IG-B码 对时精度高，采用总线式拓扑，结构简洁。目前测控装置开发、检验及现场验收调试过程中，需要高精度的专用设备对其进 行检验。在测控装置的主要功能中，对于交流量采集精度的测试、检验已经有了较为成熟的 手段。但对于测控装置的对时、状态量采集与SOE记录、开出性能还缺乏方便、有效、精确的 测试和检验手段，因此开发能够同时提供高精度同步对时、测试状态量采集性能及控制输 出性能的专用设备，提供有效、准确的现场测试手段，有助于提高测控装置的精确性和可靠 性，提高电力事故事后分析的准确性，对变电站自动化系统具有重要意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型测试仪，为测控装置等变电站自 动化装置提供有效的现场测试手段，提高装置性能。为解决上述技术问题，本技术提供一种变电站同步对时及SOE信号发生仪， 包括一个测控模块和一个对时模块，其特征在于将同步对时与状态量的输入、输出相结 合，提供多种形式的对时信号，输出时标精确的开出信号，准确测量输入状态量。所述的测控模块包括一片微控制器以及用于完成开关量输出的开关量输出电路、 用于完成状态量采集的状态量采集电路、用于人机接口的人机接口电路；所述的开关量输 出电路、状态量采集电路、人机接口电路通过并行数据总线和微控制器直接相连；所述对时 模块负责产生或捕获多种形式的对时信号，所述测控模块与对时模块之间设置①“秒”、 “分”脉冲信号线，对时模块向测控模块输出“秒”、“分”脉冲对时信号；②并行接口的双口RAM，对时模块向测控模块发送时间信息，以及两个模块间的常规数据通信；③并行总线，进 行地址译码用于访问其他外部接口。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述对时模块采包括 FPGA，用于实现对时信号编解码，同时实现微控制器外部总线的地址译码。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述FPGA同时与GPS和 本地时钟相通信，对时的时间源可设定，既可取自GPS，也可取自本地时钟。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于掉电保持RTC配合温补晶 振构成高精度守时的本地时钟，在不接GPS的条件下也可以提供对时信号。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于外部输入的对时信号经 过电平转换或电/光转换后再经光电隔离和缓存器件后接入FPGA的I/O 口，所述FPGA的 输出端通过电平转换器或电/光转换器后输出，外部输入的对时信号及输出的对时信号具 有miG-B、分脉冲、秒脉冲三种信号形式。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述开关量输出电路包 括14路开关量输出，可以设定为同步输出或者间隔输出，输出时刻可设定到毫秒，所述状 态量采集电路包括两路状态量采集输入，状态量测量精度达到ans，开关量输入、输出均产 生记录。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述测控模块的微控制 器通过异步串行通信接口(UART)来配置对时模块中的GPS接收模块，从GPS接收模块读取 时间报文。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述测控模块的微控制 器外部并行数据、地址总线由FPGA实现地址译码，访问外围器件。前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪，其特征在于所述开关量输出电路采 用高速光隔离继电器驱动，动作延迟小于500us。本技术的有益效果是提供精确对时信号和时间同步的开关量信号，准确测 量状态量信号，为测控装置的对时、状态量采集、控制输出功能提供便捷、有效、精确的现场 测试、检验手段。附图说明图1是本技术中的同步对时及SOE信号发生仪硬件结构示意图。图2是IRIG-B (DC)码的编码格式。图3是本技术中的同步对时及SOE信号发生仪机箱结构效果图。具体实施方式以下结合附图对本技术作具体的介绍。1、测控装置的硬件结构变电站同步对时及SOE信号发生仪将同步对时与状态量输入、输出相结合，同时 提供多种形式的精确对时信号，输出时标精确的开出信号，准确的状态量测量，友好的人 机界面。对装置的硬件结构和性能有较高的要求，图1为本技术中的变电站同步对时 及SOE信号发生仪的硬件结构示意图，它是一个两模块结构。测控模块处理包括状态量信号的采集处理、开关量信号输出和人机接口部分。对时模块负责产生或捕获多种时间信号。测控模块包括一片微控制器及用于完成状态量采集的状态量采集电路、用于开关 量输出的开关量输出电路、用于人机接口的人机接口电路。微控制器与各功能电路通过并 行总线连接。本专利技术采用美国德州仪器公司的TMS320F28335型微控制器，该款芯片是主频 达到150MIPS的32位工业级微控制器，具有快速的DSP功能、强大的I/O控制功能、三路异 步通信串行口、一个I2C控制器、大量的片上存储器、强大的中断管理、方便的编程调试等 等，而且该款芯片具有较宽的工作温度范围和较强的抗干扰能力，适合应用于工业控制领 域。对时模块主要包括GPS接收模块以及一片FPGA，GPS接收模块负责解析GPS信号， 提供格林威治时间报文以及“秒”脉冲信号。本专利技术采用美国摩托罗拉公司的M12T型GPS接 收器，其提供的“秒”脉冲信号精度小于60ns，能够为变电站自动化装置提供精确的对时基 准。FPGA是对时模块的核心，负责^IG-B信号的编码、解码，合成“秒”、“分”脉冲信号，同时 还负责对微控制器外部总线的译码。本专利技术采用美国ALTERA公司的CYCLONE II系列中的 EP2C8型FPGA，这是一款低成本、低功耗、高性价比的FPGA，有8256个逻辑单元、1621ibitS 的RAM、18个乘法器、两个锁相环、182个可配置的I/O 口，丰富的资源使得它可以用来实现 一个比较复杂的单片数字系统。EP2C8型FPGA足够完成本专利技术对时模块的所需要的功能。2.功能实现2. 1 IRIG-B码的编码格式前述的变电站同步对时及SOE信号发生仪采用^IG-B (DC)码的格式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站同步对时及ＳＯＥ信号发生仪，包括一个测控模块和一个对时模块，其特征在于：　所述的测控模块包括一片微控制器以及用于完成开关量输出的开关量输出电路、用于完成状态量采集的状态量采集电路、用于人机接口的人机接口电路；所述的开关量输出电路、状态量采集电路、人机接口电路通过并行数据总线和微控制器直接相连；所述对时模块负责产生或捕获多种形式的对时信号，所述测控模块与对时模块之间设置：“秒”、“分”脉冲信号线，对时模块向测控模块输出“秒”、“分”脉冲对时信号；并行接口的双口ＲＡＭ，对时模块向测控模块发送时间信息，以及两个模块间的常规数据通信；并行总线，进行地址译码用于访问其他外部接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，张何，周斌，黄国方，彭奇，谢黎，周超，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]