數(shù)字化電能表及其數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字化電能表及其數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字化電能表主要用于智能變電站的數(shù)字信號(hào)計(jì)量，智能變電站中，低功率、數(shù)字化的新型互感器代替常規(guī)CT和PT，將高壓、大電流直接變換成數(shù)字信號(hào)，針對(duì)數(shù)字化輸出的電子式互感器，合并單元將7個(gè)電流互感器和5個(gè)電壓互感器合并為一個(gè)單元組，將整合的數(shù)字信號(hào)輸入給數(shù)字化電能表進(jìn)行電能計(jì)量。為了提高供電的可靠性、調(diào)度的靈活性，高電壓等級(jí)(如超過(guò)220KV)變電站電氣主接線一般采用3/2斷路器的接線方式，并且合并單元等裝置采取就地安裝的原則，這樣一來(lái)，數(shù)字化電能表一般要接收來(lái)自三個(gè)不同合并單元的數(shù)字信號(hào)才能正常采樣計(jì)量。
[0003]目前市面上的數(shù)字化電能表僅有一路光纖接口，為了實(shí)現(xiàn)多路光纖信號(hào)的接入，必須引入光纖交換機(jī)將多路合并單元的數(shù)據(jù)合成一路再發(fā)送給數(shù)字化電能表，增加的設(shè)備使變電站間隔層更加復(fù)雜，配置難度更大。光纖交換機(jī)的引入，不僅增加了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的可能，交換機(jī)中大量數(shù)據(jù)的聚集增加了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴及網(wǎng)絡(luò)擁塞出現(xiàn)的可能，這都會(huì)對(duì)計(jì)量穩(wěn)定性有一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種接線簡(jiǎn)單且穩(wěn)定可靠的數(shù)字化電能表及其數(shù)據(jù)處理方法。
[0005]本發(fā)明提供的這種數(shù)字化電能表，包括三路光纖接口、光纖轉(zhuǎn)換電路、以太網(wǎng)交換電路、DSP和管理MCU，一路光纖接口經(jīng)由光纖轉(zhuǎn)換電路接入以太網(wǎng)交換電路，其余的光纖接口直接接入以太網(wǎng)交換電路，以太網(wǎng)交換電路的輸出端與DSP連接，DSP與管理MCU連接。
[0006]所述光纖轉(zhuǎn)換電路包括光電一體化模塊和一路光纖接口，光電一體化模塊的TP接收端和TP發(fā)送端均與所述以太網(wǎng)交換電路連接，其光口接收端與光口發(fā)送端與一路光纖接口連接，其復(fù)位端口與所述管理MCU連接。
[0007]所述光電一體化模塊采用型號(hào)為IP113A的光纖轉(zhuǎn)換器。
[0008]所述以太網(wǎng)交換電路包括SWITCH交換芯片；SWITCH交換芯片的兩組光口接收端分別與另兩路光纖接口連接，其兩組光口發(fā)送端分別與該兩路光纖接口連接，其TP接收端和TP發(fā)送端均與所述光電一體化模塊的對(duì)應(yīng)端口連接，其串口與所述DSP連接。
[0009]所述SWITCH交換芯片采用MICREL公司的型號(hào)為KSZ8995FQ的集成管理開(kāi)關(guān)。
[0010]所述以太網(wǎng)交換電路還包括光纖指示電路，光纖指示電路包括所述三路光纖接口的通信狀態(tài)Spd指示電路、全雙工與半雙工工作狀態(tài)Ful指示電路和光纖連接狀態(tài)Lnk指示電路。
[0011]一種數(shù)字化電能表的數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括如下步驟:
步驟一，接收采樣數(shù)據(jù)，提取合并單元MU的個(gè)數(shù)； 步驟二，若合并單元MU的個(gè)數(shù)為I，則提取三相電壓Ua、Ub、Uc的采樣數(shù)據(jù)和三相電流Ia、Ib、Ic的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三；
若合并單元MU的個(gè)數(shù)為2，則判斷是否為第一路合并單元MU ；
若為第一路合并單元MU，則提取三相電壓Ua、Ub、Uc的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三；否則判斷是否為第二路合并單元MU ；
若為第二路合并單元MU，則提取三相電流Ia、Ib、Ic的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三；
若合并單元MU的個(gè)數(shù)為3，則判斷是否為第一路合并單元MU ；
若為第一路合并單元MU，則提取三相電壓Ua、Ub、Uc的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三；否則判斷是否為第二路合并單元MU ；
若為第二路合并單元MU，則提取三相電流Ial、IbU Icl的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三； 若為第三路合并單元MU，則提取三相電流Ia2、Ib2、Ic2的采樣數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)至步驟三； 步驟三，根據(jù)提取的采樣數(shù)據(jù)實(shí)施計(jì)量。
[0012]針對(duì)智能變電站中電氣主接線采用3/2斷路器接線方式時(shí)，來(lái)自不同智能合并單元的數(shù)字化采樣信號(hào)不能直接接入電能表，須通過(guò)光纖交換機(jī)中轉(zhuǎn)才能正常接入的現(xiàn)狀，本發(fā)明采用三路光纖接口設(shè)計(jì)，在各種接線方式下智能合并單元到電能表都不需要通過(guò)交換機(jī)等設(shè)備，通過(guò)光纖就能直接連通多個(gè)智能合并單元到電能表，連接方式是點(diǎn)到點(diǎn)，不須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)，簡(jiǎn)單方便可靠；并且三路光纖接口互為獨(dú)立，相互隔離，接入一路或多路光纖信號(hào)都能正確計(jì)量。由此實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能合并單元到電能表的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)計(jì)量，提高了計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了變電站系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0013]本發(fā)明為智能變電站減少了一個(gè)設(shè)備，顯而易見(jiàn)能為智能站的建設(shè)降低一定的成本，同時(shí)降低了智能站的配置及維護(hù)難度，更重要的是計(jì)量線路中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的減少，降低了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)對(duì)計(jì)量穩(wěn)定性的影響，使計(jì)量裝置更加可靠、可信。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的功能框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的光纖轉(zhuǎn)換電路圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的光纖接口電路圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的以太網(wǎng)交換電路圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明包括三路光纖接口、光纖轉(zhuǎn)換電路、以太網(wǎng)交換電路、DSP和管理MCU，一路光纖接口經(jīng)由光纖轉(zhuǎn)換電路接入以太網(wǎng)交換電路，其余的光纖接口直接接入以太網(wǎng)交換電路，以太網(wǎng)交換電路的輸出端與DSP連接，DSP與管理MCU連接。
[0020]本發(fā)明主要是從硬件上實(shí)現(xiàn)三路光纖信號(hào)的同時(shí)接入，每路光纖信號(hào)先通過(guò)SWITCH交換芯片處理，將多路端口接收的以太網(wǎng)報(bào)文在特定的端口發(fā)送給DSP處理器，DSP接收到符合要求的數(shù)據(jù)幀后就開(kāi)始解碼并計(jì)算電量。
[0021]光纖轉(zhuǎn)換電路包括光電一體化模塊U12、三號(hào)光纖接口電路和信號(hào)指示電路。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明的光電一體化模塊U12采用型號(hào)為IP113A的光纖轉(zhuǎn)換器。
[0023]光電一體化模塊U12的I腳通過(guò)電容C107接地，該管腳還與模擬電源A2.5V連接；其2腳通過(guò)電阻R137接地；其5腳與以太網(wǎng)交換電路連接，用于傳遞TP接收信號(hào)RXIP ;其6腳與以太網(wǎng)交換電路連接，用于傳遞TP接收信號(hào)RXIM ;其7腳通過(guò)電容C112接地，該管腳還與模擬電源A2.5V連接；其8腳與以太網(wǎng)交換電路連接，用于傳遞TP發(fā)送信號(hào)TXCP ；其9腳與以太網(wǎng)交換電路連接，用于傳遞TP發(fā)送信號(hào)TXCM ;其11腳通過(guò)電容C119接地，該管腳還與模擬電源A2.5V連接；其13腳與三號(hào)光纖接口電路連接，用于傳遞光口接收正信號(hào)FXRD_P ;其14腳與三號(hào)光纖接口電路連接，用于傳遞光口接收負(fù)信號(hào)FXRD_N;其16腳與三號(hào)光纖接口電路連接，用于傳遞光口發(fā)送正信號(hào)FXTD_P ;其17腳與三號(hào)光纖接口電路連接，用于傳遞光口發(fā)送負(fù)信號(hào)FXTD_N ;其18腳與三號(hào)光纖接口電路連接，用于傳遞三號(hào)光口使能信號(hào)FXEN/FXSD3 ;其19腳通過(guò)電容C126接地，該管腳還與電源+2.5V連接；其21腳通過(guò)電阻R148與電源+2.5V連接；其24腳通過(guò)電阻R149接地；其26腳通過(guò)電阻R140接地；其27腳通過(guò)電阻Rl39接地；其28腳與以太網(wǎng)交換電路連接，用于傳遞重置信號(hào)RESETB ;其29腳通過(guò)電阻R138與電源+2.5V連接；其31腳與信號(hào)指示電路連接，用于雙絞線鏈接狀況TP_Link的指示；其33腳與信號(hào)指示電路連接，用于雙絞線連通狀況TP_SPD的指示；其34腳通過(guò)電容Clll連接，該管腳還與電源+2.5V連接；其36腳與信號(hào)指示電路連接，用于光口鏈接狀況FX_Link的指示；其38腳與信號(hào)指示電路連接，用于光口檢測(cè)狀況FX_Detect的指示；其39通過(guò)電容C104接地，該管腳還與電源+2.5V連接；其40腳與二號(hào)晶振信號(hào)端OSC2連接；其41腳與一號(hào)晶振信號(hào)端OSCl連接；其44腳通過(guò)電容C103接地，該管腳還與電源+2.5V連接；其48腳通過(guò)電容C102接地，該管腳還與電源+2.5V連接；其4腳、10腳、20腳、22腳、23腳、35腳、42腳、43腳均接地。
[0024]如圖3所示，三號(hào)光纖接口電路包括快速以太網(wǎng)收發(fā)器U13。本發(fā)明的快速以太網(wǎng)收發(fā)器U13可采用型號(hào)為AFBR-5803AZ的收發(fā)器。
[0025]快速以太網(wǎng)收發(fā)器U13的8腳通過(guò)電容C122與光口發(fā)送正信號(hào)端FXTD_P連接，該管腳還通過(guò)電阻R146與電源3.3VFT連接，該管腳通過(guò)電阻R145接地，電源3.3VFT通過(guò)電容C121接地；其7腳通過(guò)電容C123與光口發(fā)送負(fù)信號(hào)端FXTD_N連接，該管腳還通過(guò)電阻R