一种基于ft3接口的数字电能表的校验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，包括：A/D采集�？�、DSP处理�？�、FPGA协处理�？�、RS232通信模块、光电转换�？椋凰鯝/D采集�？�、DSP处理�？�、FPGA协处理�？楹凸獾缱荒？椋来瘟樱鯮S232通信�？橛隓SP处理�？橄嗔�。可以实现虚拟检定，虚负荷检定等多种校验模式，兼容60044-7/8以及《DL/T282-2012合并单元技术条件》里的协议，可以全面考核数字化电能表的通信功能和容错能力。本发明的数字电能表的校验装置设计合理，结构简单，开发周期短，使用简单方便，可扩展性强，方便现场及实验室的检测工作，满足未来数字化变电站技术升级的需要。
【专利说明】—种基于FT3接口的数字电能表的校验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，属于电能仪表【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在智能电网的发展中，智能变电站是智能电网的重要组成部分之一，而电能计量装置承担电网贸易结算和内部经济指标考核，为适应电力系统数字化发展的需要，基于IEC60044-7/8等通信协议的数字化电力系统得到了越来越多的应用，与此相应的全数字化电能计量系统也应运而生。全数字化电能计量系统的核心是数字化的电能表。与传统机械式、电子式电能表的最大的不同在于数字式电能表的信号输入是通过电子式互感器或者合并单元输出全数字信号，采用规定的标准通信协议进行传输的，而机械式、电子式电能表信号输入的是传统的模拟量，因此，数字化电能表的检定方式与传统的电能表不同。
[0003]在智能变电站内，数字化电能表已经得到了大量的运用，这对数字化电能表的校验提出了要求，而目前的市场上的校验装置，基本上只能检定采用IEC61850-9-1或者IEC61850-9-2/LE通信协议的数字式电能表，因此，开发出适应智能电网发展，适用于基于IEC60044-7/8的通信协议的数字电能表的校验装置成为迫切之需。
[0004]FT3是IEC60044-7/8标准中规定的帧格式，它是由国际电工委员会(IEC)制定出的电子式互感器标准，IEC 60044-7/8对电子式互感器的数字输出作出了统一规范。电子式互感器是电力系统中的重要设备，现阶段很多数字化电能表都支持FT3的光数字信号接入，FT3在电力系统中的应用也非常的广泛。
【发明内容】
[0005]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，通过虚拟检定，虚负荷检定等多种校验模式，可以对智能变电站中采用IEC60044-7/8以及符合《DL/T 282-2012合并单元技术条件》等的FT3通信协议的数字式电能表进行准确度的校验。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于，包括:A/D采集�？�、DSP处理�？�、FPGA协处理�？�、RS232通信�？�、光电转换�？椋凰鯝/D采集�？�、DSP处理�？�、FPGA协处理�？楹凸獾缱荒？椋来瘟樱鯮S232通信�？橛隓SP处理�？橄嗔�。
[0007]所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述A/D采集�？樵谛Ｑ樽爸貌捎眯楦汉杉於ǖ氖焙颍咽淙氲娜嘟涣鞯缪筓a、Ub、Uc以及三相交流电流la、lb、Ic变成数字量发送到DSP处理模块。
[0008]所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述DSP处理�？橹饕糜诤蜕衔换砑ㄐ牛邮誂/D采集�？榈氖至啃藕牛迪质致瞬ㄋ惴ㄒ约爸夭裳惴ǎ邮誇T3接口的数字电能表的脉冲输入，输出数字量数据以及控制信号给FPGA协处理�？椋缓�/或，所述DSP处理�？椴捎肂F607。
[0009]所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:FPGA协处理�？榻邮誅SP处理�？榈氖至渴菀约翱刂菩藕牛凑丈瓒ǖ乃俾剩嘈停Ｊ嚼醋橹〈虬瓷瓒ǖ氖毙蚍⑺偷焦獾缱荒？椋缓�/或，所述FPGA协处理�？椴捎肕2GL010。
[0010]所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述光电转换�？榘训缧藕抛晒庑藕欧⑺偷紽T3接口的数字式电能表；和/或，所述光电转换�？槲狧FBR1414和逻辑门SN55451结合使用。
[0011 ] 所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述RS232通信�？楦涸餌SP处理�？橛胫斩讼低惩ㄐ牛缓笸ü衔换砑渲孟低巢问湮蟛罱峁刂萍煅楣蹋缓�/或，所述RS232通信模块为MAX3232及光电隔离器结合使用。
[0012]所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述校验装置可设定为同步FT3格式或者异步FT3格式，同步FT3格式传输比特速率为2.5Mbit/s,5.0Mbit/s，7.5Mbit/s, 10.0Mbit/s, 15.0Mbit/s，20.0Mbit/s 中的一种；异步 FT3 格式传输比特速率为 2Mbit/s，4Mbit/s，6Mbit/s，8Mbit/s，12Mbit/s, 16Mbit/s 中的一种。
[0013]有益效果:本发明提供的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，可以实现虚拟检定，虚负荷检定等多种校验模式，兼容60044-7/8以及《DL/T 282-2012合并单元技术条件》里的协议，可以全面考核数字化电能表的通信功能和容错能力。本发明的数字电能表的校验装置设计合理，结构简单，开发周期短，使用简单方便，可扩展性强，方便现场及实验室的检测工作，满足未来数字化变电站技术升级的需要。与现有技术相比，具有以下有益效果:能够以一种简单明了的结构实现数字式电能表的精确检验，集成度高，可以简化硬件和软件的设计与实现，兼容各种标准的FT3接口的数字式电能表，可以仿真测试进行通信故障，时间控制能力强，而且可扩展性强和方便用户使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置的系统框图；
图2为本发明的FT3同步通信数据流示意图；
图3为本发明的FT3异步通信数据流示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0016]如图1所示，为一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，包括A/D采集�？椋珼SP处理�？椋現PGA协处理模块，RS232通信�？椋獾缱荒？椋凰鯝/D采集模块、DSP处理�？�、FPGA协处理�？楹凸獾缱荒？椋来瘟樱鯮S232通信�？橛隓SP处理�？橄嗔�。所述A/D采集�？椴捎肨I公司的24位ADS1278高精度低噪声AD转换芯片以及512倍过采样技术，提高模拟量转换精度，减小系统误差；所述DSP处理�？椴捎肁DI公司的BF607，该DSP处理器是高性能对称双核处理器，最大MAC运行速度可到2GHz，完全可以应对数字式电能表各种校验的需求；所述FPGA协处理�？椴捎妹栏呱赖腎GL002系列的M2GL010，该FPGA采用差异化的成本和功率优化的架构，提供了用于I/O扩展、桥接和协处理的较低成本的高度集成优质功能。[0017]所述光电转换模块用HFBR1414及大功率逻辑门SN55451结合使用；所述RS232通信�？椴捎肕AX3232及光电隔离器结合使用；所述数字式电能表校验装置采用虚拟检定以及虚负荷检定等多种校验模式。
[0018]本发明的工作原理过程如下:当采用虚负荷检定的时候，A/D采集�？橥饨泳范鹊燃段�0.05%的模拟功率源的三相交流电压Ua、Ub、Uc以及三相交流电流la、lb、Ic,RS232通信模块则接PC或者是工控机，光电转换�？榈墓庑藕磐ü庀私拥绞质降缒鼙淼氖淙耄质降缒鼙淼穆龀迨涑鼋覦SP处理模块的脉冲输入；上位机控制软件通过RS232通信�？槎訢SP处理�？榕渲貌问珹/D采集�？榘涯Ｄ夤β试词涑龅哪Ｄ庑藕抛怀衫肷⒌氖至浚缓蟛捎肧PORT接口形式把离散的数字量发送到DSP处理�？椋珼SP模块把这些接收到的数字量数据先经过FIR数字滤波后，然后重采样这些数字量一次后，以采样后的三相交流电压，三相交流电流的离散数字量为准，当做发送给数字式电能表的三相交流电压，三相交流电流的数字量数据，DSP处理�？榘颜庑┦至啃藕糯娲⒌交捍嬷校毙枰⑺虵T3帧数据的时候，DSP处理�？榫突岱⑺鸵桓龃シ⒙龀逍藕乓约暗鼻爸〉娜嘟涣鞯缪梗嘟涣鞯缌鞯睦肷⑹至亢涂刂泼畹紽PGA协处理�？�。按照IEC60044-7/8以及《DL/T 282-2012合并单元技术条件》中FT3数据帧格式的规定，当FT3以同步方式传输数据流的时候，该数据流格式如图2所示，该格式采用的是曼彻斯特编码的方式，从低位转为高位为二进制“1”，从高位转移到低位为二进制“O” ；而当FT3以异步方式传输数据流的时候，该数据流的格式如图3所示，该格式采用工业标准的UART进行异步串行通信，每个字节由11位组成，I个启动位为“O ”，8个数据位，I个偶校验位，I个停止位“I”;当FPGA接收到触发信号以及数字量的数据和控制命令后，会按照控制命令的要求把接收到的数据按照需要的帧格式，输出模式，以及传输比特速率来发送数据流到光电转换�？椋缓笥晒獾缱荒？榘训缧藕抛怀晒庑藕磐ü庀耸涑龅绞质降缒鼙恚皇值缒鼙戆凑障嘤Φ墓β驶炙惴ń性怂愫笫涑龅谋患炻龀澹缓驞SP处理�？榻邮毡患毂硭⒊龅牡缒苈龀澹胫夭裳笏愠龅谋曜嫉缌拷斜冉希佣贸霰患焓质降缒鼙淼奈蟛�。
[0019]当采用虚拟检定模式的时候，则不需要模拟功率源输出三相交流电压Ua、Ub、Uc以及三相交流电流Ia，Ib、Ic到A/D采集模块，DSP处理模块采用采样算法拟合出电流电压波形数据的离散数字量，然后输出给FPGA协处理模块，而后通过光电转换模块传递给数字式电能表，数字式电能表则按照相应的功率积分算法把接收到的电能转换成脉冲给DSP处理�？榧扑愕贸霰患焓质降缒鼙淼奈蟛�。这种虚拟检定的模式，本质上是对传输误码率以及数字式电能表软件算法设计的检验，作为一种全数字量的数据传递，受环境温度或长期工作导致精度漂移的可能性也不复存在，其试验结果具有很高的准确度。
[0020]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于，包括:A/D采集�？�、DSP处理�？椤PGA协处理�？�、RS232通信�？�、光电转换模块；所述A/D采集模块、DSP处理�？�、FPGA协处理模块和光电转换�？椋来瘟樱鯮S232通信�？橛隓SP处理�？橄嗔�
2.根据权利要求1所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述A/D采集�？樵谛Ｑ樽爸貌捎眯楦汉杉於ǖ氖焙颍咽淙氲娜嘟涣鞯缪筓a、Ub、Uc以及三相交流电流la、lb、Ic变成数字量发送到DSP处理�？�。
3.根据权利要求1所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述DSP处理�？橹饕糜诤蜕衔换砑ㄐ牛邮誂/D采集�？榈氖至啃藕牛迪质致瞬ㄋ惴ㄒ约爸夭裳惴ǎ邮誇T3接口的数字电能表的脉冲输入，输出数字量数据以及控制信号给FPGA协处理�？椋缓�/或，所述DSP处理模块采用BF607。
4.根据权利要求1所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:FPGA协处理�？榻邮誅SP处理�？榈氖至渴菀约翱刂菩藕牛凑丈瓒ǖ乃俾剩嘈停Ｊ嚼醋橹〈虬瓷瓒ǖ氖毙蚍⑺偷焦獾缱荒？椋缓�/或，所述FPGA协处理�？椴捎肕2GL010。
5.根据权利要求1所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述光电转换�？榘训缧藕抛晒庑藕欧⑺偷紽T3接口的数字式电能表；和/或，所述光电转换模块为HFBR1414和逻辑门SN55451结合使用。
6.根据权利要求1所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述RS232通信�？楦涸餌SP处理�？橛胫斩讼低惩ㄐ牛缓笸ü衔换砑渲孟低巢问湮蟛罱峁刂萍煅楣蹋缓�/或，所述RS232通信模块为MAX3232及光电隔离器结合使用。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于FT3接口的数字电能表的校验装置，其特征在于:所述校验装置可设定为同步FT3格式或者异步FT3格式，同步FT3格式传输比特速率为 2.5Mbit/s, 5.0Mbit/s, 7.5Mbit/s, 10.0Mbit/s, 15.0Mbit/s, 20.0Mbit/s 中的一种；异步 FT3 格式传输比特速率为 2Mbit/s，4Mbit/s，6Mbit/s，8Mbit/s，12Mbit/s, 16Mbit/s中的一种。
【文档编号】G01R35/04GK103837854SQ201410057109
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】段梅梅, 穆小星, 张健, 黄奇峰, 徐晴, 蔡奇新, 刘建, 沈秋英 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院
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