電子式互感器模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子式互感器模擬裝置，屬于互感器領(lǐng)域。本發(fā)明包括互感器模擬板卡和光電轉(zhuǎn)換模塊；互感器模擬板卡包括橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，光電轉(zhuǎn)換模塊包括編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元；第一驅(qū)動單元與編碼單元相連接。本發(fā)明可與真實的電子式互感器得功效相同，不僅可以模擬真實設(shè)備的正常運行，還可模擬其異常運行，既減少了購買真實設(shè)備的費用，又滿足了培訓要求，大大降低了建設(shè)成本，應(yīng)用價值極高；本發(fā)明可以集中模擬多路電子互感器輸出內(nèi)容、協(xié)議、通信速率等不相同的數(shù)據(jù)，既節(jié)省了空間也節(jié)省了成本。
【專利說明】電子式互感器模擬裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種互感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在智能變電站混合仿真培訓系統(tǒng)研發(fā)建設(shè)過程中，為實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，除必要的智能變電站二次設(shè)備之外，還需要與其直接口的一次設(shè)備的配合，電子式互感器是不可缺少的接口一次設(shè)備之一。
[0003]由于智能變電站混合仿真培訓系統(tǒng)主要用于智能站運維人員的對智能站二次設(shè)備的實訓，系統(tǒng)中無需采用真實的一次設(shè)備，采用的真實的一次設(shè)備既不經(jīng)濟，也不現(xiàn)實，可以用具備相同功能、經(jīng)濟實用的仿真裝置替代。
[0004]由于電子式互感器本身是隨智能電網(wǎng)發(fā)展應(yīng)運而生的新設(shè)備，其模擬裝置目前尚無定型產(chǎn)品，從實際需要出發(fā)，需研制用費用低、功效相同的電子式互感器模擬裝置實現(xiàn)與智能站過程層的合并單元互連。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低廉、功能齊全、使用方便的電子式互感器模擬裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案為:一種電子式互感器模擬裝置，包括與服務(wù)器主機相連 接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序單向連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次順序單向連接的編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元；所述互感器模擬板卡中第一驅(qū)動單元的輸出端與光電轉(zhuǎn)換模塊中編碼單元的輸入端相連接。
[0007]服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換單元與合并單元之間單向連接。
[0008]本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案為:一種電子式互感器模擬裝置，包括與服務(wù)器主機相連接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述橋芯片的輸出端與信號處理器的輸入端相連接，所述信號處理器與隔離單元之間雙相連接，隔離單元與第一驅(qū)動單元之間雙向連接；所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次順序連接的編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元，所述編碼單元與轉(zhuǎn)換單元、轉(zhuǎn)換單元與第二驅(qū)動單元之間均為雙向連接；所述互感器模擬板卡的第一驅(qū)動單元的與光電轉(zhuǎn)換模塊的編碼單元之間雙向連接。
[0009]服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換單元與合并單元之間雙向連接。
[0010]采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進步為:
1、本發(fā)明實現(xiàn)了與主流廠家的合并單元接口，滿足了針對不同廠家合并單元的培訓需
求； 2、可實現(xiàn)多種波特率、多種采樣率、同步及異步方式、多種協(xié)議的采樣值輸出；
3、實現(xiàn)了智能變電站所有間隔電子式互感器集中模擬，能夠達到集中控制、靈活配置、節(jié)省空間、節(jié)約投資的目的；
4、實現(xiàn)了電子互感器模擬裝置通過PCI總線與主機的互聯(lián)，擴展方便、靈活，通訊速率
聞;
5、采用高速數(shù)字處理技術(shù)，實現(xiàn)了大量通道數(shù)據(jù)的組包及并行處理，保證了智能變電站仿真培訓系統(tǒng)的實時性。
[0011]本發(fā)明首次應(yīng)用于面向智能變電站生產(chǎn)培訓的數(shù)字物理混合仿真培訓系統(tǒng)；可與真實的電子式互感器得功效相同，不僅可以模擬真實設(shè)備的正常運行，還可模擬其異常運行，既減少了購買真實設(shè)備的費用，又滿足了培訓要求，大大降低了建設(shè)成本，應(yīng)用價值極高；本發(fā)明可以集中模擬多路電子互感器輸出數(shù)據(jù)，每路的數(shù)據(jù)內(nèi)容、協(xié)議、通信速率等可以不盡相同，既節(jié)省了空間也節(jié)省了成本；通過電子式互感器模擬裝置，可以實現(xiàn)將模擬采集電壓電流數(shù)據(jù)傳送到合并單元，從而實現(xiàn)對變電站運行情況的模擬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實施例1處于工作狀態(tài)時的連接圖；
圖3為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實施例2處于工作狀態(tài)時的連接圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
由圖1所示可知，電子式互感器模擬裝置，包括與服務(wù)器主機相連接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序單向連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次單向連接的編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元；所述互感器模擬板卡中第一驅(qū)動單元的輸出端與光電轉(zhuǎn)換模塊中編碼單元的輸入端相連接。
[0014]服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換單元與合并單元之間單向連接。
[0015]本發(fā)明的工作原理為:互感器模擬板卡具有多路輸入多路輸出，通過PCI總線與服務(wù)器主機進行數(shù)據(jù)交互?；ジ衅髂M板卡將從主機接收到的數(shù)據(jù)進行組包、轉(zhuǎn)換，再將組好的數(shù)據(jù)發(fā)送至光電裝換模塊。
[0016]來自于服務(wù)器主機的數(shù)據(jù)進入互感器模擬板卡后，首先進入通過PCI總線進入橋芯片，此橋芯片為專用于PCI總線的接口芯片，橋芯片將PCI總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送至信號處理器，信號處理器將數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換及組包處理后發(fā)送至隔離單元，隔離單元主要負責對信號處理器輸出信號進行隔離，防止外部干擾對內(nèi)部信號處理器的干擾和損壞，處理之后隔離單元將信號發(fā)送至第一驅(qū)動單元，第一驅(qū)動單元對隔離后的信號進行驅(qū)動，以使此信號更良好更完整地傳送到光電轉(zhuǎn)換模塊。至此，互感器模擬板卡的數(shù)據(jù)處理任務(wù)就完成了。
[0017]本發(fā)明中橋芯片采用的是CYPRESS公司的CY7C系列產(chǎn)品，信號處理器采用的是TI公司的TMS320F系列DSP處理器，隔離單元的主要芯片采用的是IL711，驅(qū)動單元采用的主要芯片為TI公司的74AHC245。
[0018]光電轉(zhuǎn)換模塊的主要功能是將來自互感器模擬板卡上所有通道的電信號轉(zhuǎn)換成合并單元需要的光信號，以適應(yīng)與合并單元光纖接口的連接，同時還實現(xiàn)曼徹斯特編碼、通道切換等功能。
[0019]光電轉(zhuǎn)換模塊也具有多路輸入多路輸出，并通過集成電纜與互感器模擬板卡相連。
[0020]來自互感器模擬板卡的電信號通過第一驅(qū)動單元后進行入光電轉(zhuǎn)換模塊，其首先進入編碼單元，編碼單元將此電信號進行曼徹斯特編碼，然后將編碼信號再發(fā)送至第二驅(qū)動單元，第二驅(qū)動單元將信號驅(qū)動后發(fā)送至轉(zhuǎn)換單元，轉(zhuǎn)換單元將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，最后發(fā)送至合并單元。
[0021]在本發(fā)明中編碼單元采用的芯片為3D7521，第二驅(qū)動單元采用的芯片為75452，轉(zhuǎn)換單元采用的是光電耦合器，其型號為HFBR1414。
[0022]通過上述實現(xiàn)的電子式互感器模擬裝置的工作方式為異步式:電子互感器模擬裝置采用的是根據(jù)采樣頻率自主定時發(fā)送的方式，互感器模擬板卡按照自己的晶振來獲得發(fā)送的時間間隔，發(fā)送時間點到了之后再進行組包和發(fā)送。這樣電子式互感器模擬裝置與合并單元之間并不同步，因此稱為異步式。
[0023]圖2所示為本實施例處于工作狀態(tài)時的連接圖。
[0024]下面給出一組優(yōu)選的互感器模擬板卡和光電轉(zhuǎn)換模塊的性能參數(shù)。
[0025]互感器模擬板卡的具體參數(shù)如下:
通道數(shù):16路輸出，16路輸入
總線類型:PCI總線v2.2 接口類型:37針D型插頭(插孔)
支持同步或異步方式 支持多種采樣率 支持多種波特率 隔離電壓:2500Vrms (Imin)
工作溫度范圍:0?70°C 存儲溫度范圍:-65?150°C 接口類型:37針D型插頭(插孔)
采用高速DSP芯片作為處理器，其主頻可達150MHz
光電轉(zhuǎn)換模塊的具體參數(shù)為:配置成32路發(fā)送通道或16路發(fā)送16路接收通道；通過37針電纜與互感器模擬板卡相連；轉(zhuǎn)換單元采用高性能的安捷倫光電耦合器，最高通信速度可達lOMBd，裝置帶有指示燈指示所有通道目前的狀態(tài)。
[0026]實施例2
如圖3所示可知，電子式互感器模擬裝置，包括與服務(wù)器主機相連接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述橋芯片的輸出端與信號處理器的輸入端相連接，所述信號處理器與隔離單元之間雙相連接，隔離單元與第一驅(qū)動單元之間雙向連接；所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次順序連接的編碼單元、轉(zhuǎn)換單元和第二驅(qū)動單元，所述編碼單元與轉(zhuǎn)換單元、轉(zhuǎn)換單元與第二驅(qū)動單元之間均為雙向連接；所述互感器模擬板卡的第一驅(qū)動單元的與光電轉(zhuǎn)換模塊的編碼單元之間雙向連接。
[0027]服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的第二驅(qū)動單元與合并單元之間雙向連接。
[0028]與實施例1不同的是，此實施例中的電子式互感器模擬裝置的工作方式變成了同步式的:合并單元將同步脈沖信號發(fā)送到光電轉(zhuǎn)換模塊的第二驅(qū)動單元，第二驅(qū)動單元的信號依次經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元、編碼單元、互感器模擬板卡的第一驅(qū)動單元、隔離單元，最后送至信號處理器，信號處理器接收到此同步脈沖信號后，再對來自服務(wù)器主機的信號進行組包和發(fā)送，這樣，整個模擬裝置發(fā)送信號的時間間隔即采樣頻率就與合并單元同步了，因此稱為同步式工作方式。圖4所示為本實施例處于工作狀態(tài)時的連接圖。
[0029]本發(fā)明中互感器模擬板卡與服務(wù)器主機之間通過PCI總線通信，可以實現(xiàn)即插即用，且接口處的橋芯片配置有緩存，很方便與計算機進行通信；該模擬裝置總體上采用多路輸入通道、多路輸出通道并發(fā)輸出的機制，大大提高了輸出的響應(yīng)時間。
[0030]電子式互感器模擬裝置可以模擬智能變電站所有間隔電子式互感器的基本功能，可與真實的電子式互感器得功效相同，不僅可以模擬真實設(shè)備的正常運行，還可模擬其異常運行。除此之外可以模擬基于羅科夫斯基線圈的互感器(簡稱羅氏互感器)和基于法拉第磁旋光效應(yīng)的電子式電流互感器、基于電阻或電容分壓原理(電子式)和基于Pockets效應(yīng)(光學)的電子式電壓互感器，功能非常齊全。目前一臺110 KV以上的電子式互感器的價格一般在15-20萬元，而一臺本發(fā)明結(jié)構(gòu)的電子式互感器模擬裝置成本約5萬元，用電子式互感器模擬裝置代替實際設(shè)備，一臺電子式互感器節(jié)約成本10-15萬元，減少了購買真實設(shè)備的費用，又滿足了培訓要求，大大降低了建設(shè)成本，應(yīng)用價值極高。
【權(quán)利要求】
1.一種電子式互感器模擬裝置，其特征在于包括與服務(wù)器主機相連接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序單向連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次順序單向連接的編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元；所述互感器模擬板卡中第一驅(qū)動單元的輸出端與光電轉(zhuǎn)換模塊中編碼單元的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式互感器模擬裝置，其特征在于服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換單元與合并單元之間單向連接。
3.一種電子式互感器模擬裝置，其特征在于包括與服務(wù)器主機相連接的互感器模擬板卡和與合并單元相連接的光電轉(zhuǎn)換模塊；所述互感器模擬板卡包括依次順序連接的橋芯片、信號處理器、隔離單元和第一驅(qū)動單元，所述橋芯片的輸出端與信號處理器的輸入端相連接，所述信號處理器與隔離單元之間雙相連接，隔離單元與第一驅(qū)動單元之間雙向連接；所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次順序連接的編碼單元、第二驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)換單元，所述編碼單元與轉(zhuǎn)換單元、轉(zhuǎn)換單元與第二驅(qū)動單元之間均為雙向連接；所述互感器模擬板卡的第一驅(qū)動單元的與光電轉(zhuǎn)換模塊的編碼單元之間雙向連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子式互感器模擬裝置，其特征在于服務(wù)器主機與互感器模擬板卡的橋芯片之間單向連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換單元與合并單元之間雙向連接。
【文檔編號】G09B23/18GK103606318SQ201310536559
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】田青, 曹苒, 楊東方, 高艷萍, 劉潔云, 夏英 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司培訓中心