專利名稱：一種特高壓寬頻域電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明電力系統(tǒng)特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種信號數(shù)據(jù)高速遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)，特別是關(guān)于一種適用于特高壓環(huán)境下寬頻域電暈電流信號的高速遠(yuǎn)距離安全可靠傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行業(yè)生產(chǎn)及居民日常生活用電量大增，除了加大發(fā)電量外還必須不斷提高電力的輸送能力。我國資源和用電負(fù)荷分布不均更加加劇了特高壓電網(wǎng)的建設(shè)需要。特高壓電網(wǎng)具有輸電距離長、輸送功率大、線路損耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)我國“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)的必然選擇。為進(jìn)一步提高我國電能輸送能力，已經(jīng)建設(shè)完成部分±800kV直流輸電工程，同時(shí)國家電 網(wǎng)公司目前已啟動(dòng)± IlOOkV特高壓直流輸電線路的研究工作。特高壓直流輸電線路的研究需要配套的測量系統(tǒng)，而電暈電流測量系統(tǒng)工作環(huán)境的特殊性以及電暈信號數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)就要求將數(shù)據(jù)安全可靠高速的傳輸?shù)桨踩恢脺y量端進(jìn)行進(jìn)一步處理。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集傳輸方式不能滿足特高壓直流試驗(yàn)線路電暈電流在線監(jiān)測的需要，需要引進(jìn)新的技術(shù)完成特高壓環(huán)境下高壓當(dāng)?shù)囟藬?shù)據(jù)安全可靠的傳輸。數(shù)字化光纖傳輸技術(shù)是目前各種通信手段中最有發(fā)展前途的通信方式之一，它是以光載波載送信息，以光纖為傳輸介質(zhì)傳送光載信息的通信方式，將光纖傳輸技術(shù)引入寬頻域電暈電流信號的高速傳輸是很有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種寬頻域電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，解決了在特高壓直流試驗(yàn)線段高壓側(cè)進(jìn)行電暈電流采集并將所采集的電暈電流信號通過光纖高速傳輸?shù)桨踩恢脺y量端實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)距離測量。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。—種特高壓寬頻域電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，包括第一、第二 USB通訊接口模塊，第一、第二光端機(jī)收發(fā)模塊，光纖和光纖絕緣子，測量系統(tǒng)高壓當(dāng)?shù)囟?、安全位置測量端上位機(jī)；其特征在于所述第一 USB通訊接口模塊、第一光端機(jī)接收模塊位于特高壓當(dāng)?shù)囟耍龅谝籙SB通訊接口模塊的輸入端與特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)的輸出端相連，所述第一 USB通訊接口模塊的輸出端與第一光端機(jī)接收模塊的輸入端相連，所述第一光端機(jī)通過第一 USB通訊接口模塊接收特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)所測量的寬頻域電暈電流信號數(shù)據(jù)并對所述電暈電流信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；所述第二光端機(jī)接收模塊、第二 USB通訊接口模塊和安全位置測量端上位機(jī)位于安全位置測量端，所述第一光端機(jī)接收模塊的輸出端和第二光端機(jī)接收模塊的輸入端之間通過光纖和光纖絕緣子相連，所述第二光端機(jī)接收模塊的輸出端與第二 USB通訊接口模塊的輸入端相連，第二 USB通訊接口模塊的輸出端連接安裝位置測量端上位機(jī)，所述第二光端機(jī)接收模塊將第一光端機(jī)接收模塊傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后通過第二 USB通訊接口模塊輸入至安全位置測量端上位機(jī)，從而完成特高壓寬頻域電暈電流信號從特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)向安全位置測量端上位機(jī)的高速傳輸。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果一方面通過USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳遞，具有即插即用的特點(diǎn)，對上位機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，可擴(kuò)展能力好；另一方面，采用數(shù)字化光纖傳輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)電暈電流數(shù)據(jù)向低壓側(cè)測量端的傳遞，具有頻帶寬、衰減少的優(yōu)點(diǎn)，并且有效距離大，可滿足各種需求；最后，采用特殊通訊光纖絕緣子進(jìn)行高壓有效隔離，保護(hù)光纖中的數(shù)據(jù)傳輸不受特高壓特殊電磁環(huán)境的影響，保證電暈電流數(shù)據(jù)高速、安全、可靠的傳輸。本發(fā)明可以滿足特高壓直流寬頻域電暈電流測量數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)囊?，達(dá)到高速、安全、可靠的實(shí)時(shí)傳輸寬頻域電暈電流數(shù)據(jù)的目的。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明中USB通訊接口模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明中的光端機(jī)收發(fā)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明中的光纖和光纖絕緣子連接示意圖；圖5是本發(fā)明中的FX2在SLAVE FIFO自動(dòng)工作模式示意圖；圖6FPGA與FX2同步讀寫連接示意圖；圖7是Slave FIFO讀寫時(shí)序狀態(tài)圖；圖8是數(shù)據(jù)發(fā)送端模塊框圖；圖9是數(shù)據(jù)接收端模塊框圖；圖10是傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)格式；圖11是數(shù)據(jù)異步通信軟件流程圖。其中，I-第一 USB通訊接口模塊,2-第一光端機(jī)接收模塊,3-光纖和光纖絕緣子，4-第二光端機(jī)接收模塊，5-第二 USB通訊接口模塊，6-FPGA控制芯片，7-USB2. O芯片，8-USB接口，9-USB接口，10-FPGA芯片，11-光收發(fā)模塊，12-低壓端連接金具，13-低壓測量端光纖轉(zhuǎn)接盒，14-光纖絕緣子延長金具，15-高壓測量端光纖轉(zhuǎn)接盒，16-光纖絕緣子固定伸縮彈簧，17-光纖絕緣子與室外光纖連接接口，18-光纖絕緣子與測量系統(tǒng)光纖連接接口，19-均壓環(huán)，20-絕緣子。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明為一種寬頻域電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，如圖I所示，它是由以下幾部分組成第一 USB通訊接口模塊I、第一光端機(jī)接收模塊2、光纖和光纖絕緣子3、第二光端機(jī)接收模塊4、第二 USB通訊接口模塊5。其中USB通訊接口模塊I又是由FPGA控制芯片6，USB2. O芯片7以及USB接口 8構(gòu)成。光端機(jī)收發(fā)模塊2又是由USB接口 9，F(xiàn)PGA芯片10以及光收發(fā)模塊11構(gòu)成。
如圖2所示為本發(fā)明中USB通訊接口模塊結(jié)構(gòu)圖。包括FPGA控制芯片6，USB2. O芯片7以及USB接口 8。第一、第二 USB通訊接口模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)第一或第二光端機(jī)收發(fā)模塊與USB主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，是構(gòu)成USB功能設(shè)備的必需器件，負(fù)責(zé)解析USB協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼和解碼等操作。對特高壓當(dāng)?shù)囟硕噪姇炿娏鳒y試系統(tǒng)充當(dāng)USB主機(jī)；而安全位置測量端PC機(jī)充當(dāng)USB主機(jī)。USB通訊接口模塊主要是FPGA通過USB2. O芯片實(shí)現(xiàn)USB通信接口。主要包括FPGA芯片及USB2. O芯片以及相應(yīng)的電源模塊。選用的USB2. O芯片其自帶的智能SIE可以硬件處理USB2. O協(xié)議，同時(shí)所具有的GPIF接口(General ProgrammableInterface)和主/從端點(diǎn)FIFO (8位或16位數(shù)據(jù)總線)為微處理器操作提供了無縫連接接口。如圖3所示為本發(fā)明的光端機(jī)收發(fā)模塊結(jié)構(gòu)圖，包括USB接口 9，F(xiàn)PGA芯片10以及光收發(fā)模塊11。光端機(jī)收發(fā)模塊成對出現(xiàn)，第一光端機(jī)收發(fā)模塊安裝在特高壓當(dāng)?shù)囟?，第二光端機(jī)收發(fā)模塊安裝在安全位置測量端。光端機(jī)收發(fā)模塊一邊連接USB接口，另一邊連接光纖。受USB協(xié)議的限制，光收發(fā)端機(jī)不能簡單的將USB信號單純的做光電轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)光接口的信號傳輸，必須經(jīng)過對USB包進(jìn)行解析。本地端和遠(yuǎn)程端光收發(fā)機(jī)通過自定協(xié)議 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。光端機(jī)收發(fā)模塊主要包括USB物理接口、光收發(fā)模塊、FPGA控制模塊和相應(yīng)的電源模塊。USB物理模塊的主要作用是將USB差分信號轉(zhuǎn)換為常用的CMOS電平信號；光收發(fā)模塊的作用是完成光電轉(zhuǎn)換作用；FPGA控制模塊式傳輸系統(tǒng)中的核心部分，其主要功能為1)對USB物理接口模塊發(fā)來的USB差分信號進(jìn)行解包、重新處理；2)對光收發(fā)模塊發(fā)送來的信號進(jìn)行分析、處理。FPGA控制模塊連接USB物理接口和光收發(fā)模塊，其兩端的數(shù)據(jù)接口分別為USB通信總線和光收發(fā)通信總線。光纖和光纖絕緣子主要用于特高壓當(dāng)?shù)囟撕桶踩恢脺y量端之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸。由于特高壓特殊電磁環(huán)境的影響，可能破壞光纖傳輸介質(zhì)，并且影響傳輸?shù)姆€(wěn)定性。因此，在實(shí)際工程中首先將特高壓當(dāng)?shù)囟税l(fā)送的光信號經(jīng)特殊光纖通訊絕緣子進(jìn)行高壓有效隔離，然后再通過室外光纖將信號傳輸?shù)桨踩恢脺y量端。特殊通訊光纖絕緣子設(shè)計(jì)采用在普通絕緣子內(nèi)部熔接光纖傳輸介質(zhì)的方法，根據(jù)安裝設(shè)計(jì)要求，將通訊絕緣子掛接到特高壓輸電線路桿塔上的特高壓當(dāng)?shù)囟?。本發(fā)明首先通過USB接口接收寬頻域電暈電流測量系統(tǒng)輸出的信號，通過USB通訊接口模塊連接光端機(jī)收發(fā)模塊的遠(yuǎn)程端USB接口，通過光端機(jī)收發(fā)模塊將USB信號轉(zhuǎn)換為光信號。再經(jīng)由特殊光纖絕緣子和光纖連接到光端機(jī)收發(fā)模塊的本地端，本地端將光信號轉(zhuǎn)換回USB信號給USB通訊接口模塊之后連接上位機(jī)，上位機(jī)可以將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行需要的進(jìn)一步處理所述FPGA 控制芯片采用 Altera# Cyclone II FPGAs0 Cyclone II FPGAs 是一種低成本的FPGA，并提供多種密度、存儲(chǔ)器、嵌入式乘法器和封裝選擇。它具有68416個(gè)邏輯元件，最多可提供622個(gè)可用的1/0管腳，最高I. IMbits的嵌入式存儲(chǔ)器，可提供多種公共外部存儲(chǔ)器接口和1/0協(xié)議，是通信、汽車、視頻處理、測試和測量以及其他終端市場的理想解決方案。所述USB2. O 芯片采用 Cypress 公司生產(chǎn)的 EZ-USB FX2 (CY7C68013)包括了USB2. O收發(fā)器、SIE (串行接口引擎)、增強(qiáng)8051微控制器、8. 5KB片上RAM、4KB FIFO存儲(chǔ)器以及和可編程外圍接口，其獨(dú)創(chuàng)性結(jié)構(gòu)使得數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)56MBytes/s (USB2. O允許的最大帶寬)。此外其自帶的智能SIE可以硬件處理USB2. O協(xié)議，同時(shí)所具有的GPIF接口(General Programmable Interface)和主/從端點(diǎn)FIFO (8位或16位數(shù)據(jù)總線)為微處理器操作提供了無縫連接接口。所述的光收發(fā)模塊采用AVAGO公司的HFBR-1414TZ和HFBR-2416TZ。該模塊可以提供最遠(yuǎn)達(dá)2. 7km的傳輸距離，HFBR-2416TZ接收機(jī)可達(dá)125MHz模擬接收。發(fā)送端和接收端兼容各種常見標(biāo)準(zhǔn)接頭，包括50/125um、62. 5/125um、100/140um、以及200um的光纖尺寸。大功率發(fā)送端HFBR-1414TZ以及125MHz接收端HFBR-2416TZ組成了一個(gè)高效的IOOBase-SX的解決方案。而IOOBase-SX是一種850nm多模光纖的高速以太網(wǎng)(IOOMbps)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)解決方案具有如下特點(diǎn)低成本，滿足IEEE802. 3以太網(wǎng)以及802. 5令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)，滿足TIA/EIA-785100Base-SX標(biāo)準(zhǔn)，820nm波長技術(shù)，可用ST、SC、FC接口，信號速率160MBd，最遠(yuǎn)連接距離2. 7km, -40°C到85°C的寬工作溫度。如圖4所示為光纖絕緣子連接示意。所述光纖絕緣子采用特殊加工，光纖傳輸介質(zhì)封存在普通絕緣子中，有效保護(hù)光纖數(shù)據(jù)傳輸以及測試裝置的安全和穩(wěn)定。包括光纖絕 緣子3，低壓端連接金具12，低壓測量端光纖轉(zhuǎn)接盒13，光纖絕緣子延長金具14，高壓測量端光纖轉(zhuǎn)接盒15，光纖絕緣子固定伸縮彈簧16，光纖絕緣子與室外光纖連接接口 17，光纖絕緣子與測量系統(tǒng)光纖連接接口 18，均壓環(huán)19，絕緣子20。光纖絕緣子通過光纖轉(zhuǎn)接盒以及連接金具連接，固定在試驗(yàn)線路高壓側(cè)和低壓側(cè)之間。固定伸縮彈簧具有一定彈性，可小范圍調(diào)整連接距離。光纖絕緣子這部分的總體任務(wù)就是完成室外光纖和高壓側(cè)一體式測量裝置的光纖連接。圖5所示是FX2在SLAVE FIFO自動(dòng)工作模式示意圖。USB高速數(shù)據(jù)傳輸采用EZ-USB FX2芯片并由FPGA控制。測量系統(tǒng)高壓當(dāng)?shù)囟薎中的寬頻域電暈電流采集系統(tǒng)具有外部數(shù)據(jù)處理邏輯功能，USB數(shù)據(jù)在主機(jī)和外部邏輯設(shè)備中傳輸通常不需要FX2自帶CPU處理器的參與，而是直接經(jīng)過FX2內(nèi)部端點(diǎn)FIFO來傳輸。因此，本發(fā)明選擇使用FX2內(nèi)部FIFO同步被動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)電暈電流數(shù)據(jù)的高速傳送。此時(shí)，F(xiàn)X2在進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)時(shí)并沒有經(jīng)過內(nèi)部CPU處理，而是通過內(nèi)部SLAVE FIFO和USB引擎直接進(jìn)行主機(jī)和FPGA的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在傳送過程中沒有經(jīng)過FX2內(nèi)部CPU的處理而是SLAVE FIFO直接和FPGA相連。由于內(nèi)部自帶的SLAVE FIFO采用的是量子FIFO結(jié)構(gòu)，最高傳輸速度可以達(dá)到96MB/s，因此能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。此外,FX2內(nèi)部2、4、6、8端點(diǎn)是大容量、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸端點(diǎn)，可用多緩存方式(包括雙緩存，三緩存和四緩存)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；在數(shù)據(jù)吞吐率相近的情況下，多緩存可以使帶寬運(yùn)行平穩(wěn)，減少了數(shù)據(jù)冗余，消除了主機(jī)與外部邏輯電路相互等待的需要。如圖6所示為FX2接口的SLAVE FIFO同步被動(dòng)傳輸模式其硬件連接示意圖。IFCLK為接口時(shí)鐘輸入，時(shí)鐘信號配置為外部FPGA功能邏輯提供；FULL/EMPTY為握手信號，用于表示FIFO的狀態(tài)；FD[15:0]表示數(shù)據(jù)總線，用于傳輸電暈電流信號；FIF0ADR[1:0]選擇四個(gè)FIFO中的一個(gè)。在同步模式下，與同步讀相關(guān)的信號是SLOE和SLRD，與同步寫相關(guān)的信號是 SLWR 和 PKEEND。如圖7所示為Slave FIFO讀寫時(shí)序狀態(tài)圖。在進(jìn)行Slave FIFO讀寫操作時(shí)，時(shí)序狀態(tài)的切換是非常重要的；其中狀態(tài)切換流程如下IDLE :當(dāng)讀/寫事件發(fā)生時(shí)，進(jìn)入狀態(tài)I ;狀態(tài)I :讀取模式時(shí)指向OUT FIF0，激活FIF0ADR[1:0]，使FIF0ADR進(jìn)入狀態(tài)2 ;寫入模式時(shí)指向IN FIFO，激活FIFOADR[1:0]，使FIFOADR進(jìn)入狀態(tài)2 ;狀態(tài)2 :讀取模式時(shí)激活SL0E，如FIFO空標(biāo)志“EMPTY”標(biāo)志為假，則轉(zhuǎn)向進(jìn)入狀態(tài)3 ;否則在當(dāng)前狀態(tài)等待；寫入模式時(shí)如FIFO滿標(biāo)志“FULL”為假，進(jìn)入狀態(tài)3 ;否則在當(dāng)iu狀態(tài)等待；狀態(tài)3 :讀取模式時(shí)傳送總線采樣數(shù)據(jù)。對于IFCLKI激活SLWR，指針加I ;撤銷激活SL0E，進(jìn)入狀態(tài)4 ;寫入模式時(shí)傳送總線驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，激活SLWR有效再無效，以遞增FIFO與指針，進(jìn)入狀態(tài)4 ；狀態(tài)4 :如讀取或?qū)懭敫鄶?shù)據(jù)，進(jìn)入狀態(tài)2 ;否則，結(jié)束進(jìn)入狀態(tài)IDLE。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊分發(fā)送端和接收端兩部分，其中在模塊設(shè)計(jì)中采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將發(fā)送模塊和接收模塊分別劃分為各個(gè)子模塊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
如圖8所示數(shù)據(jù)發(fā)送端模塊框圖，主要包括ADC控制模塊、異步通信協(xié)議發(fā)送模塊、時(shí)鐘倍頻模塊和發(fā)送編碼模塊組成。數(shù)據(jù)發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行封裝，其采用異步通信協(xié)議將有效數(shù)據(jù)打包為一個(gè)數(shù)據(jù)幀，為了使數(shù)字信號在光纖傳輸過程中更加有效的進(jìn)行傳輸，將數(shù)據(jù)幀首先進(jìn)行CMI編碼，最后數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為CMI碼并通過光纖進(jìn)行傳輸。如圖9所示為數(shù)據(jù)接收端模塊框圖，主要包括時(shí)鐘提取模塊、時(shí)鐘分頻模塊、數(shù)據(jù)解碼模塊和異步通信協(xié)議模塊組成。數(shù)據(jù)接收端模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能將數(shù)據(jù)發(fā)送端傳輸過來的CMI碼信號進(jìn)行解碼、解包，最后還原出ADC有效數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，首先CMI碼輸入信號通過時(shí)鐘提取模塊，將CMI碼中提取出時(shí)鐘信號，然后通過數(shù)據(jù)解碼模塊，將CMI碼解碼為異步數(shù)據(jù)幀格式。由于CMI時(shí)鐘信號是原來有效數(shù)據(jù)封裝時(shí)信號時(shí)鐘信號的兩倍，因此通過，時(shí)鐘分頻電路將時(shí)鐘降頻，最后采用異步通信協(xié)議從數(shù)據(jù)幀中提取出ADC有效數(shù)據(jù)。光纖發(fā)送模塊輸出為模擬電壓信號，通過電路自動(dòng)增益控制限幅放大器和邏輯電平比較器將模擬電壓轉(zhuǎn)換成TTL電平，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到CMI碼輸入端。如圖10所示為傳輸協(xié)議的格式。由于發(fā)送端和接收端之間用光纖進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)只能逐位進(jìn)行傳送，本設(shè)計(jì)中根據(jù)傳輸要求，定義了一個(gè)傳輸協(xié)議，主要功能是使接收端能夠正確判斷出有效數(shù)據(jù)起止時(shí)刻。傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)幀包括起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位四部分，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，起始位一直處于邏輯高電平。當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端發(fā)送一個(gè)下降沿作為有效數(shù)傳送起始信號，接收端通過接收下降沿觸發(fā)可判斷是否開始接收數(shù)據(jù)；其次，發(fā)送端在發(fā)送完ADC數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位后，最后發(fā)送一為邏輯高電平作為停止位,表示數(shù)據(jù)傳送的結(jié)束。如圖11所示為數(shù)據(jù)異步通信軟件流程。DataInput為ADC轉(zhuǎn)換后的8為數(shù)據(jù)位，Output為協(xié)議輸出數(shù)據(jù)，elk為傳送時(shí)鐘信號，temp為有效數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)位，采用異或方式實(shí)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)，count為協(xié)議發(fā)送計(jì)數(shù)寄存器，。在光纖通信中，線路編碼是必要的，因?yàn)殡姸藱C(jī)輸出的數(shù)字信號是適合電纜傳輸?shù)碾p極性碼，而光源不能發(fā)射負(fù)脈沖，所以要變換為適合于光纖傳輸?shù)膯螛O性碼。線路碼型變換是把原始的數(shù)字比特流轉(zhuǎn)換成適合于傳輸媒質(zhì)傳輸?shù)男问?。因此，對于不同的傳輸媒質(zhì)，有不同類型的線路碼型。在光纖數(shù)字傳輸中，一般不直接傳輸數(shù)字信號，因?yàn)閷τ谄胀〝?shù)字信號由直流分量，且有連續(xù)長“O”或“ I ”情況存在，不利于誤碼監(jiān)測，因此需要進(jìn)行碼型變換。最終通過采用CMI碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的可靠傳輸。在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，為了把接收端碼流恢復(fù)出來，需要在接收端的波形中提取時(shí)鐘信號，而時(shí)鐘提取的性能除了與發(fā)射端信道編碼有關(guān)外，時(shí)鐘提取電路同樣也非常重要。本發(fā)明在設(shè)計(jì)中采用上升沿和下降沿分別提取的方法來實(shí)現(xiàn)碼流中時(shí)鐘信號的提取。本發(fā)明申請人結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的 發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種特高壓寬頻域電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，包括第一、第二 USB通訊接口模塊，第一、第二光端機(jī)收發(fā)模塊，光纖和光纖絕緣子，測量系統(tǒng)高壓當(dāng)?shù)囟?、安全位置測量端上位機(jī)；其特征在于 所述第一 USB通訊接口模塊、第一光端機(jī)接收模塊位于特高壓當(dāng)?shù)囟耍龅谝?USB通訊接口模塊的輸入端與特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)的輸出端相連，所述第一 USB通訊接口模塊的輸出端與第一光端機(jī)接收模塊的輸入端相連，所述第一光端機(jī)通過第一 USB通訊接口模塊接收特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)所測量的寬頻域電暈電流信號數(shù)據(jù)并對所述電暈電流信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 所述第二光端機(jī)接收模塊、第二 USB通訊接口模塊和安全位置測量端上位機(jī)位于安全位置測量端，所述第一光端機(jī)接收模塊的輸出端和第二光端機(jī)接收模塊的輸入端之間通過光纖和光纖絕緣子相連，所述第二光端機(jī)接收模塊的輸出端與第二 USB通訊接口模塊的輸入端相連，第二 USB通訊接口模塊的輸出端連接安裝位置測量端上位機(jī)，所述第二光端機(jī)接收模塊將第一光端機(jī)接收模塊傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后通過第二 USB通訊接口模塊輸入至安全位置測量端上位機(jī)，從而完成特高壓寬頻域電暈電流信號從特高壓當(dāng)?shù)囟藴y量系統(tǒng)向安全位置測量端上位機(jī)的高速傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述第一、第二 USB通訊接口模塊包括FPGA芯片及USB2. O芯片以及相應(yīng)的電源模塊，F(xiàn)PGA芯片通過USB2. O芯片實(shí)現(xiàn)USB通信接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述第一第二 USB通訊接口模塊采用標(biāo)準(zhǔn)USB2. O協(xié)議，USB2. O芯片同時(shí)具有的GPIF接口和主/從端點(diǎn)FIF08位或16位數(shù)據(jù)總線，為微處理器操作提供了無縫連接接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述USB通訊接口模塊中的FPGA芯片采用Altera Cyclone II FPGAs ； 所述USB2. O芯片采用Cypress公司生產(chǎn)的EZ-USB FX2CY7C68013，通過其內(nèi)部FIFO同步被動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)所述電暈電流信號數(shù)據(jù)的高速傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述第一第二光端機(jī)收發(fā)模塊包括順次連接的USB物理接口、FPGA控制模塊和光收發(fā)模塊，USB物理接口的將電暈電流信號通過USB通訊接口后產(chǎn)生的USB差分信號轉(zhuǎn)換為常用的CMOS電平信號；光收發(fā)模塊用于完成光電轉(zhuǎn)換作用；FPGA控制模塊控制信號傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述的光收發(fā)模塊采用AVAGO公司的HFBR-1414TZ或HFBR-2416TZ，提供最遠(yuǎn)達(dá)2. 7km的傳輸距離，達(dá)到125MHz模擬接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述光纖和光纖絕緣子包括光纖傳輸介質(zhì)和一普通絕緣子，將光纖傳輸介質(zhì)封存在普通絕緣子中，保護(hù)光纖數(shù)據(jù)傳輸以及測試裝置的安全和穩(wěn)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電暈電流信號的高速傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述光纖采用十六芯多模室外光纖。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種適用于特高壓環(huán)境下寬頻域電暈電流信號在線采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電暈電流數(shù)據(jù)的高速遠(yuǎn)距離安全可靠傳輸。本發(fā)明使用FPGA結(jié)合USB接口技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)將所采集電暈電流數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)桨踩恢脺y量端的目的。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)特高壓直流試驗(yàn)線路高壓側(cè)的寬頻域電暈電流數(shù)據(jù)的高速傳輸和安全測量。
文檔編號G08C19/00GK102903223SQ20121028330
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者劉元慶, 袁海文, 陸家榆, 呂建勛, 夏文岳, 李煉煉, 郭劍, 鞠勇, 趙錄興 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 袁海文