一種基于fpga實現(xiàn)的精密時間控制smv報文控制器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計量體系校驗領域，具體涉及一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器及其方法，該控制器包括報文控制模塊，由主CPU構成，連接有報文發(fā)送模塊、報文接收模塊對時模塊；報文發(fā)送模塊，由FPGA控制，向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文；報文接收模塊，數(shù)字化電度表校驗儀就接收數(shù)字化電度表的秒脈沖信號后，向報文接收模塊發(fā)出的9-2報文；對時模塊，通過同步光纖接收GPS模塊的GPS信號。本發(fā)明實現(xiàn)了定量精確控制SMV報文的時間特性，改變延時變化、時間抖動，來檢測智能變電站的數(shù)字化計量體系。
【專利說明】—種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計量體系校驗領域，具體涉及一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器及其方法。
【背景技術】
[0002]目前，智能變電站以及數(shù)字化變電站的發(fā)展已經(jīng)進入到大面積工程應用階段，隨著電子式互感器、合并單元以及智能單元的大量應用，數(shù)字量輸入電度表也已開始在電力系統(tǒng)大面積應用。隨著國家電網(wǎng)公司Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》的發(fā)布，基于時間控制的合并單元也已經(jīng)在智能變電站中大量應用，其中對合并單元的延時特性以及SMV報文時間抖動特性都已做出比較明確的規(guī)范。但目前國內(nèi)、外都沒有明確的技術指標來約束SMV報文延時的變化，SMV報文時間抖動等參數(shù)對繼電保護、計量設備等間隔層設備的影響，尤其是這些時間特性的變化將會影響計量特性的程度。由于數(shù)字量采樣值報文是按照離散點來發(fā)送的，所以純粹的數(shù)字源的時間特性是數(shù)字量報文的最大特點，時間特性的精度決定了數(shù)字功率源的精度。
[0003]所以從目前現(xiàn)狀來看，迫切需要一種裝置來定量精確控制SMV報文的時間特性，改變延時變化、時間抖動，來檢測智能變電站的數(shù)字化計量體系。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器及其方法，解決目前的控制方法或裝置無法約束SMV報文延時的變化，SMV報文時間抖動等參數(shù)對繼電保護、計量設備等間隔層設備的影響，尤其是這些時間特性的變化對計量特性的影響的問題。
[0005]為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器，包括
報文控制模塊，由主CPU構成，連接有報文發(fā)送模塊、報文接收模塊對時模塊；
報文發(fā)送模塊，由FPGA控制，向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文；
報文接收模塊，數(shù)字化電度表校驗儀就接收數(shù)字化電度表的秒脈沖信號后，向報文接收模塊發(fā)出的9-2報文；
對時模塊，通過同步光纖接收GPS模塊的GPS信號。
[0006]更進一步的技術方案是，所述報文控制模塊連接有上位機連接模塊。
[0007]一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制方法，包括以下步驟:
步驟一，報文控制模塊通過報文發(fā)送模塊向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文；
步驟二，數(shù)字化電度表向數(shù)字化電度表校驗儀發(fā)送秒脈沖信號；
步驟三，數(shù)字化電度表校驗儀據(jù)所接收到電能表所發(fā)出的脈沖計算出數(shù)字化電度表在一段時間之內(nèi)所累積的電量，同時校驗儀計算出這段時間之內(nèi)的電量，比較兩者之間的電量，得出電表在誤碼或丟包，延時變化，時間特性等情況下的誤差；
步驟四，數(shù)字化電度表校驗儀向與報文控制模塊相連的報文接收模塊發(fā)送9-2報文；步驟五；報文控制模塊通過對時模塊接收GPS模塊發(fā)送的時間信息，按照絕對時間來控制時間的變化率。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:能約束SMV報文延時的變化，SMV報文時間抖動等參數(shù)對繼電保護、計量設備等間隔層設備的影響，尤其是這些時間特性的變化將會影響計量特性的程度；實現(xiàn)了定量精確控制SMV報文的時間特性，改變延時變化、時間抖動，來檢測智能變電站的數(shù)字化計量體系。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器一個實施例的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0010]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0011]圖1示出了本發(fā)明一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器的一個實施例:一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器，包括
報文控制模塊，由主CPU構成，連接有報文發(fā)送模塊、報文接收模塊對時模塊；
報文發(fā)送模塊，由FPGA控制，向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文；
報文接收模塊，數(shù)字化電度表校驗儀就接收數(shù)字化電度表的秒脈沖信號后，向報文接收模塊發(fā)出的9-2報文；
對時模塊，通過同步光纖接收GPS模塊的GPS信號。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器的另一個實施例，所述報文控制模塊連接有上位機連接模塊。
[0013]本發(fā)明還示出了一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制方法的一個實施例:一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制方法，包括以下步驟:
步驟一，報文控制模塊通過報文發(fā)送模塊向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文；
步驟二，數(shù)字化電度表向數(shù)字化電度表校驗儀發(fā)送秒脈沖信號；
步驟三，數(shù)字化電度表校驗儀據(jù)所接收到電能表所發(fā)出的脈沖計算出數(shù)字化電度表在一段時間之內(nèi)所累積的電量，同時校驗儀計算出這段時間之內(nèi)的電量，比較兩者之間的電量，得出電表在誤碼或丟包，延時變化，時間特性等情況下的誤差；
步驟四，數(shù)字化電度表校驗儀向與報文控制模塊相連的報文接收模塊發(fā)送9-2報文；步驟五；報文控制模塊通過對時模塊接收GPS模塊發(fā)送的時間信息，按照絕對時間來控制時間的變化率。
[0014]另外，人機界面在電腦上實現(xiàn)，軟件采用Iabview編程，界面設計友好，操作簡單，校驗過程全自動化，無需人為參與，直接將測試結果以表格的方式上送。
[0015]上位機與控制器之間采用以太網(wǎng)通訊?？刂破髋c數(shù)字量電度表校驗儀之間通過多模ST-ST光纖連接，報文發(fā)送模塊與被試數(shù)字量電度表之間也通過相同多模ST-ST光纖連接。
[0016]所述報文控制模塊采用的主CPU可以是摩托羅拉新一代POWER PC MPC8247，使裝置的穩(wěn)定性和運算速度得到可靠保證，報文接收模塊采用Agilent (安捷倫)公司的光接收器件，報文控制器與數(shù)字量輸入電度表，以及與數(shù)字量輸入電度表校驗儀之間的以太網(wǎng)控制，由XILEX公司的FPGA芯片來實現(xiàn)，以確保IEC61850-9協(xié)議發(fā)送的離散性精度控制，范圍可以精確到100ns。對時模塊用來獲得精確時間參數(shù)，接口采用ST，光纖波長采用1310nm。同步信號采用高精度恒溫晶振，以確保在沒有外接同步信號源的情況下也可以完成測試。報文發(fā)送模塊與報文接收模塊采用雙FPGA來實現(xiàn)，以確保數(shù)字源的可信度。人機界面的顯示通過電腦實現(xiàn)，界面軟件采用Iabview編程實現(xiàn)。電腦與報文控制模塊之間通過以太網(wǎng)通訊。
[0017]通過光纖以太網(wǎng)口接收來自數(shù)字量輸入電能表校驗儀的光纖以太網(wǎng)IEC61850-9協(xié)議傳送的模擬量數(shù)據(jù)，通過后臺控制后將數(shù)據(jù)通過光纖以太網(wǎng)轉發(fā)給被試數(shù)字量電度表，然后通過脈沖將計算后的電度量送回校驗儀來進行電度校驗。
【權利要求】
1.一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器，其特征在于:包括 報文控制模塊，由主CPU構成，連接有報文發(fā)送模塊、報文接收模塊對時模塊； 報文發(fā)送模塊，由FPGA控制，向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文； 報文接收模塊，數(shù)字化電度表校驗儀就接收數(shù)字化電度表的秒脈沖信號后，向報文接收模塊發(fā)出的9-2報文； 對時模塊，通過同步光纖接收GPS模塊的GPS信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制SMV報文控制器，其特征在于:所述報文控制模塊連接有上位機連接模塊。
3.一種基于FPGA實現(xiàn)的精密時間控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一，報文控制模塊通過報文發(fā)送模塊向數(shù)字化電度表發(fā)送9-2報文； 步驟二，數(shù)字化電度表向數(shù)字化電度表校驗儀發(fā)送秒脈沖信號； 步驟三，數(shù)字化電度表校驗儀據(jù)所接收到電能表所發(fā)出的脈沖計算出數(shù)字化電度表在一段時間之內(nèi)所累積的電量，同時校驗儀計算出這段時間之內(nèi)的電量，比較兩者之間的電量，得出電表在誤碼或丟包，延時變化，時間特性等情況下的誤差； 步驟四，數(shù)字化電度表校驗儀向與報文控制模塊相連的報文接收模塊發(fā)送9-2報文；步驟五；報文控制模塊通過對時模塊接收GPS模塊發(fā)送的時間信息，按照絕對時間來控制時間的變化率。
【文檔編號】G05B19/042GK103439900SQ201310338545
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權日:2013年8月6日
【發(fā)明者】江波, 楊勇波, 陳賢順, 艾兵, 楊華云 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院