一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)iec61850協(xié)議通訊模塊的制作方法
【專利摘要】一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊，包括一個FPGA芯片和外圍芯片，F(xiàn)PGA芯片的每一路光口對應(yīng)一塊外圍芯片，實現(xiàn)8路IEC61850協(xié)議的光口的輸入與輸出。所述通訊模塊可以實現(xiàn)智能變電站測試系統(tǒng)中SMV、GOOSE的實時輸入與輸出控制和分析；用戶通過設(shè)置FPGA中的寄存器，實現(xiàn)對IEC61850通訊的參數(shù)配置，配置成功后，通過FPGA中的雙口RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交流。本實用新型通訊模塊輸出數(shù)據(jù)時間由FPGA的時鐘控制，從硬件上保證了更高的測試精度。本實用新型采用板卡式結(jié)構(gòu)，方便了測試系統(tǒng)的組裝和靈活配置，降低了硬件成本，且在設(shè)計等方面具有更大的優(yōu)勢。
【專利說明】
一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊，屬電力電子技術(shù)領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，測試系統(tǒng)由三部分組成， (1)人機接口:負(fù)責(zé)與用戶通訊，把參數(shù)發(fā)送給計算模塊;(2)計算模塊:進(jìn)行算法分析計算， 生成的數(shù)據(jù)發(fā)送給通訊模塊;(3)通訊模塊:將接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號與被測智能裝置通訊，同時接受被測智能測試裝置的光信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)發(fā)送給計算模塊。[〇〇〇3]通訊模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收與傳輸和光電信號轉(zhuǎn)換，一般理論上的電路圖如圖5 所示，主要是采用類似DM9000通訊芯片和RJ45及外圍電路，提供MAC控制器以及一般處理接口，一個10/100M自適應(yīng)的PHY，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號。由于測試系統(tǒng)是應(yīng)用于智能變電站繼電保護(hù)的測試，光纖通訊采用IEC61850協(xié)議，以上常規(guī)電路不支持IEC61850協(xié)議，因此， 必須在該電路前加上DSP或ARM解析IEC61850協(xié)議。而采用這種設(shè)計，使用的硬件資源比較多，特別在測試系統(tǒng)中光纖接口比較多時，電路將比較復(fù)雜，不利于硬件系統(tǒng)的模塊化，且成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是，針對現(xiàn)有智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)通信模塊存在的問題，本實用新型提出一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是，一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊采取FPGA芯片，而且采用模塊化板卡設(shè)計，完全代替了DSP(或ARM)和DM9000A，實現(xiàn)了電路芯片的簡化和成本的降低，還可以根據(jù)測試系統(tǒng)要求，疊加板卡改變光纖口數(shù)目。
[0006]所述通訊模塊包括一個FPGA芯片和外圍芯片，F(xiàn)PGA芯片的每一路光口對應(yīng)一塊外圍芯片，實現(xiàn)8路IEC61850協(xié)議的光口的輸入與輸出。
[0007]所述外圍芯片為光口輔助電路。
[0008]所述通訊模塊的主要功能:所述通訊模塊可以實現(xiàn)智能變電站測試系統(tǒng)中SMV、 GOOSE的實時輸入與輸出控制和分析。用戶通過設(shè)置FPGA中的寄存器，實現(xiàn)對IEC61850通訊的參數(shù)配置，配置成功后，通過FPGA中的雙口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交流。
[0009]本實用新型的有益效果是，本實用新型通訊模塊采用一塊FPGA代替8路DM9000芯片或類似芯片和DSP，采用板卡式結(jié)構(gòu)，方便了測試系統(tǒng)的組裝和靈活配置，降低了硬件成本，且在設(shè)計等方面具有更大的優(yōu)勢。本實用新型通訊模塊輸出數(shù)據(jù)時間由FPGA的時鐘控制，從硬件上保證了更高的測試精度。該通訊模塊將IEC61850協(xié)議由硬件來實現(xiàn)，使測試系統(tǒng)的其他部分只要考慮算法等，便于升級維護(hù)。該通訊模塊采用雙口 RAM和寄存器方式，可以直接把已有常規(guī)測試儀升級為數(shù)字測試系統(tǒng)。只要配置寄存器，將其原發(fā)送給DA的數(shù)據(jù)發(fā)送到該通訊模塊，就可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合IEC61850協(xié)議的數(shù)據(jù)，通過光纖輸出。無需對已有常規(guī)測試儀軟件進(jìn)行修改?！靖綀D說明】[〇〇1〇]圖1為基于FPGA的8路光口 IEC61850通訊模塊;圖2為光口輔助電路圖；[〇〇11]圖3為FPGA框圖；圖4為常用的變電站智能裝置測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；[〇〇12]圖5為常規(guī)通訊接口圖?！揪唧w實施方式】
[0013]本實用新型的【具體實施方式】如圖1所示。[〇〇14]本實施例一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊包括一個FPGA 芯片和光口輔助電路，F(xiàn)PGA芯片的每一路光口對應(yīng)一個光口輔助電路，實現(xiàn)8路IEC61850協(xié)議的光口的輸入與輸出。[〇〇15]本實施例的實施步驟如下:
[0016](1)本實施例通訊模塊主要是用戶先根據(jù)具體的IEC61850參數(shù)配置寄存器，配置成功后，F(xiàn)PGA根據(jù)配置的參數(shù)實時轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。[〇〇17] (2)FPGA中分配了各種寄存器，例如:
[0018]Mode:0-G00SE 1-SMV
[0019]Direct1n: 〇-1nput l-〇utput[〇〇2〇]以及各種 IEC61850參數(shù)寄存器 AppID、GoID、dstMac等。
[0021]通過寄存器的設(shè)置，可以實現(xiàn)用戶的數(shù)據(jù)和符合IEC61850通訊要求的數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)換。[〇〇22](3)FPGA中分配了雙口RAM區(qū)，該雙口RAM區(qū)和寄存器組FCDA[64]配合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交流。[〇〇23]例如:接受一組GOOSE數(shù)據(jù)中有128個FCDA數(shù)據(jù)(接點)，但測試系統(tǒng)中關(guān)心的只有其中的 8個(第 10、11、12、13、14、15、16、17)，這樣設(shè)置 FCDA[0-7](值為 10、11、12、13、14、15、 16、17 )。則每次光纖GOOSE數(shù)據(jù)接收后，RAM區(qū)的00-07地址中數(shù)據(jù)就是設(shè)置的FCDA數(shù)據(jù)。
[0024]這樣通訊模塊大大降低了測試系統(tǒng)其他部分的設(shè)計難度，只要把重點放在算法、 模型上，而不考慮通訊部分，特別是能與現(xiàn)有的測試軟件無縫連接。[〇〇25](4)通訊數(shù)據(jù)的實時輸入與輸出，由FPGA來控制，時間完全由硬件控制，比DSP、ARM等采用時鐘中斷更準(zhǔn)確、更可靠。
【主權(quán)項】
1.一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊，其特征在于，所述模塊包 括一個FPGA芯片和外圍芯片，F(xiàn)PGA芯片的每一路光口對應(yīng)一塊外圍芯片，實現(xiàn)8路IEC61850 協(xié)議的光口的輸入與輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊，其特 征在于，所述外圍芯片為光口輔助電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種智能繼電保護(hù)裝置測試系統(tǒng)IEC61850協(xié)議通訊模塊，其特 征在于，所述通訊模塊可以實現(xiàn)智能變電站測試系統(tǒng)中SMV、GOOSE的實時輸入與輸出控制 和分析；用戶通過設(shè)置FPGA中的寄存器，實現(xiàn)對IEC61850通訊的參數(shù)配置，配置成功后，通 過FPGA中的雙口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交流。
【文檔編號】G01R31/00GK205594090SQ201620231224
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】諶爭鳴, 熊華強, 崔斌, 萬勇, 桂小智, 王冠南
【申請人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司