基于精確時間控制的數字標準源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于精確時間控制的數字標準源，包括人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、數字波形序列存儲模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊，所述人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊依次連接；所述數字波形序列存儲模塊與信號處理和系統(tǒng)控制模塊相連接。本發(fā)明提供的基于精確時間控制的數字標準源，可以真實的模擬現(xiàn)場合并單元的輸出，輸出符合IEC61850-9-1/2/2LE規(guī)約格式的數字化報文，可以靈活配置ASDU個數、采樣點數等通信參數，可以消除環(huán)境溫度或長期工作導致精度漂移的影響，并且發(fā)送的報文具有時間可控性，時間控制精度優(yōu)于100ns，報文離散度優(yōu)于500ns。
【專利說明】基于精確時間控制的數字標準源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于精確時間控制的數字標準源，可用于校準數字化電能表。
【背景技術】
[0002]智能化變電站中的數字式電能表通常使用光纖接收電子式互感器以及合并單元發(fā)送的電壓電流的數字量信號，因此，數字化電能表誤差主要是由算法誤差、通信協(xié)議標準誤碼率以及數據傳輸時間延時等引起的。
[0003]在國家標準GB/T17215.303《電測量設備數字化電能表特殊要求》中提供了一種采用標準數字功率源對數字化電能表進行誤差校準的方法。但是，在現(xiàn)有的數字化功率源中，因為大多采用的是DSP+ARM的架構，對輸出的IEC61850-9-1、IEC61850-9-2數字化報文的發(fā)送幀序列時序無法精確控制，無法模擬一個理想的標準數字功率源，不符合合并單元的報文離散值要求，也無法真實模擬智能變電站現(xiàn)場電子式互感以及合并單元的輸出。

【發(fā)明內容】

[0004]目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于精確時間控制的數字標準源。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0006]一種基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:包括人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、數字波形序列存儲模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊，所述人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊依次連接；所述數字波形序列存儲模塊與信號處理和系統(tǒng)控制模塊相連接。
[0007]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述人機接口模塊完成人機交互功能，通過串口與信號處理和系統(tǒng)控制模塊雙向通信，設置輸出電壓電流信號的參數和設置模擬合并單元的采樣率，輸出控制命令和顯示數字量波形信息。
[0008]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊完成輸出信號的數字擬合和系統(tǒng)控制功能，根據輸出的標準數字信號精確計算電能，輸出電能脈沖。
[0009]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊與所述數字波形序列存儲模塊相連，將三相電壓電流波形數據存儲于所述數字波形序列存儲模塊。
[0010]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊與所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊相連，為所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊提供時間基準信號和傳遞參數，參數包括定時時間的計數值、配置ASDU個數、采樣點數。所述數字波形序列存儲模塊存儲數字波形數據。
[0011]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊調用儲存在數字波形序列存儲模塊中的波形數據完成數字波形數據到IEC61850-9-1/2/2LE報文的轉換，并產生時間控制報文輸出。
[0012]所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述輸出接口模塊與精確時間控制和協(xié)議轉換模塊相連接，完成以太網接口的物理連接。
[0013]有益效果:本發(fā)明提供的基于精確時間控制的數字標準源，采用程控方式實現(xiàn)了模擬現(xiàn)場電子式互感器以及合并單元的輸出，輸出的數字化報文符合IEC61850-9-1/2/2LE規(guī)約格式，可以靈活配置ASDU個數、采樣點數等通信參數，可消除受環(huán)境溫度或長期工作導致精度漂移的影響，并且發(fā)送的報文具有時間可控性，時間控制精度可以實現(xiàn)優(yōu)于100ns,報文離散度優(yōu)于500ns。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結構框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0016]如圖1所示，一種基于精確時間控制的數字標準源，包括人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、數字波形序列存儲模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊。
[0017]所述人機接口模塊采用思泰基的LX-80IA工控機，使用800*600的電容觸摸屏，完成人機交互，設置輸出信號的幅值、頻率、相位和模擬合并單元的采樣率，顯示波形等功能。
[0018]所述數字波形序列存儲模塊使用64MB的SDRAM芯片MT48LC32M16A2TG，用于存儲信號處理和系統(tǒng)控制模塊產生的三相電壓電流的數字波形數據。
[0019]所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊采用ADI公司的高性能DSP處理器BF533，BF533采用微信號結構的內核將數字信號處理和微控制功能集成到單品內核，避免了同時需要一個獨立的DSP處理器和一個獨立的微控制器，簡化了軟件和硬件的設計與實現(xiàn)。BF533在軟件上使用雙精度算法產生三相電壓電流的波形數據，實現(xiàn)模擬電壓電流信號的數字擬合，并根據波形數字量數據精確計算電能，輸出電能脈沖。
[0020]數字波形擬合過程是:
[0021]一個理想正弦信號的波形發(fā)生函數為
[0022]y (t) =Asin (2 n ft+ Φ)公式(I)
[0023]式(I)的幅度A由雙精度算法產生，并存在量化誤差值，輸出的時間t也無法連續(xù)發(fā)送，由精確時間控制和協(xié)議轉換模塊按時序間隔Ts控制輸出，則式(I)離散化和數字化的公式改寫為式(2)
【權利要求】
1.一種基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:包括人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、數字波形序列存儲模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊，所述人機接口模塊、信號處理和系統(tǒng)控制模塊、精確時間控制和協(xié)議轉換模塊、輸出接口模塊依次連接；所述數字波形序列存儲模塊與信號處理和系統(tǒng)控制模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述人機接口模塊完成人機交互功能，通過串口與信號處理和系統(tǒng)控制模塊雙向通信，設置輸出電壓電流信號的參數和設置模擬合并單元的采樣率，輸出控制命令和顯示數字量波形信息。
3.根據權利要求1所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊完成輸出信號的數字擬合和系統(tǒng)控制功能，根據輸出的標準數字信號精確計算電能，輸出電能脈沖。
4.根據權利要求1所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊與所述數字波形序列存儲模塊相連，將三相電壓電流波形數據存儲于所述數字波形序列存儲模塊。
5.根據權利要求1所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述信號處理和系統(tǒng)控制模塊與所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊相連，為所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊提供時間基準信號和傳遞參數，參數包括定時時間的計數值、配置ASDU個數、采樣點數。
6.根據權利要求1所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述精確時間控制和協(xié)議轉換模塊調用儲存在數字波形序列存儲模塊中的波形數據完成數字波形數據到IEC61850-9-1/2/2LE報文的轉換，并產生時間控制報文輸出。
7.根據權利要求1至6任一項所述的基于精確時間控制的數字標準源，其特征在于:所述輸出接口模塊與精確時間控制和協(xié)議轉換模塊相連接，完成以太網接口的物理連接。
【文檔編號】G01R35/04GK103837855SQ201410057298
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】張健, 穆小星, 段梅梅, 黃奇峰, 徐晴, 蔡奇新, 劉建, 李珺, 龔丹 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