專利名稱：頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中與高壓線路保護(hù)配合的繼電保護(hù)領(lǐng)域，判斷高壓電力線為主的通道交換 試驗(yàn)智能判斷方法和裝置，還涉及電力系統(tǒng)中與高壓線路保護(hù)配合的繼電保護(hù)專用電力線載波的參 數(shù)判斷方法及裝置一收發(fā)信機(jī)，尤其是電力線載波收發(fā)信機(jī)和線路保護(hù)構(gòu)成的高頻閉鎖式保護(hù)方 法。
背景技術(shù)：
通常電力線載波收發(fā)信機(jī)和線路保護(hù)一起構(gòu)成高頻閉鎖式保護(hù)需要通過(guò)以高壓電力線為主 的通道來(lái)傳送高頻閉鎖信號(hào)，因此通道是否正常對(duì)高頻閉鎖式保護(hù)是十分重要的。為了保證通道正 常，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員需要每天做通道交換試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)通道的好壞。通常運(yùn)行人員判斷通道交換試驗(yàn)的 好壞主要是通過(guò)觀察收發(fā)信機(jī)功率表頭的搖擺，并且看收發(fā)信機(jī)的3dB告警燈是否亮，或者還有的 需要看保護(hù)裝置變位情況等等。這些方法存在很多的不便，首先運(yùn)行人員需要觀察多個(gè)量后才能判 斷通道是否正常，其次人為判斷容易引起漏判和誤判的現(xiàn)象。通道功率電平是收發(fā)信機(jī)另外一個(gè)很重要的指標(biāo)，運(yùn)行人員往往一方面需要知道通道功率電平 來(lái)判斷通道的好壞，另一方面需要知道通道功率電平來(lái)知道收發(fā)信機(jī)發(fā)信電平和起動(dòng)電平，并且通 道功率電平值還是收發(fā)信機(jī)"收信"輸出和"3dB告警"輸出產(chǎn)生的依據(jù)，因此如果能夠提供具有 功率實(shí)時(shí)測(cè)量功能的收發(fā)信機(jī)，則大大方便了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)人員。所述高頻閉鎖信號(hào)實(shí)質(zhì)為單一頻率的正弦波信號(hào)，對(duì)于發(fā)信端收發(fā)信機(jī)而言發(fā)出正確頻率的正 弦波信號(hào)是致關(guān)重要的，如果收發(fā)信機(jī)功率放大器放大的信號(hào)頻率和線路濾波器的頻率不一致，則 會(huì)有信號(hào)發(fā)不出來(lái)的情況，或者發(fā)信端收發(fā)信機(jī)發(fā)出的頻率和收信端收發(fā)信機(jī)的頻率不一致則會(huì)造 成收信端收發(fā)信機(jī)沒(méi)有辦法收到信號(hào)的情況。目前國(guó)內(nèi)的收發(fā)信機(jī)產(chǎn)生頻率的方法通常有兩種，一 種是使用基于鎖相環(huán)的頻率合成方式，另外一種是基于數(shù)字頻率直接合成(DDS)的方式，但如果 裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)頻率合成有問(wèn)題的情況(如正弦波頻率因?yàn)槠骷匣劝l(fā)生改變或者因?yàn)樾酒?損壞根本沒(méi)有正弦信號(hào)生成)，收發(fā)信機(jī)沒(méi)有提供相應(yīng)措施來(lái)進(jìn)行判斷，這時(shí)如果發(fā)生區(qū)外輸電線 路故障則會(huì)造成保護(hù)裝置誤動(dòng)的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量所產(chǎn)生信號(hào)頻率的一種方法，防止特定情況下產(chǎn)生錯(cuò)誤的發(fā)信 頻率；為了使收發(fā)信機(jī)對(duì)產(chǎn)生或者接收的功率能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本發(fā)明還提供了一種能夠?qū)崟r(shí)測(cè) 量通道功率的方法。本發(fā)明克服現(xiàn)行人工判斷通道交換試驗(yàn)帶來(lái)的不足，提供一種智能判斷通道交 換試驗(yàn)的方法，這種方法不需要運(yùn)行人員參與通道交換試驗(yàn)的判斷，只需要等待收發(fā)信機(jī)在液晶上 給出通道交換試驗(yàn)的結(jié)果，如果通道交換試驗(yàn)失敗則還顯示出失敗的原因。本發(fā)明所采用的頻率測(cè)量技術(shù)方案是 一種通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，由發(fā)信機(jī)端進(jìn)行頻率測(cè)量，將頻率為X(KHz)的正弦波經(jīng)過(guò)一個(gè)比較器整形后得到一個(gè)頻率為X(KHz)的方波信號(hào)，而后經(jīng) 過(guò)一個(gè)分頻系數(shù)為Z的分頻器，對(duì)同頻率的方波進(jìn)行分頻產(chǎn)生低頻率的方波，就可以得到頻率為
Y(KHz)的方波信號(hào)；再對(duì)低頻率的方波周期進(jìn)行精確時(shí)間測(cè)量，通過(guò)測(cè)量低頻率方波周期得到的時(shí) 間和分頻器分頻的倍數(shù)還原正弦波頻率；在測(cè)量過(guò)程中，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器在方波的上升 沿清零并開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)下一個(gè)方波的上升沿到來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值保存到另一個(gè)寄存器后再次清零 并進(jìn)行下一輪的計(jì)數(shù)；設(shè)計(jì)數(shù)器每加1所用的時(shí)間為K，寄存器保存下來(lái)的計(jì)數(shù)值為M,則得到<formula>formula see original document page 5</formula> (1)
這樣就得到了所需要測(cè)量的頻率x。
再進(jìn)行通道功率測(cè)量首先將被測(cè)量的正弦信號(hào)衰減成小信號(hào)后和本地載頻進(jìn)行混頻得到差頻 頻率為0.5-IOM區(qū)間內(nèi)的某個(gè)整數(shù)頻率信號(hào)；如lMHz的正弦信號(hào)，然后釆用中心頻率為整數(shù)頻率信 號(hào)(如lMHz)窄帶濾波器濾除其它頻率成分并提取出測(cè)量所需要的l朋z信號(hào)，再對(duì)lMHz頻率正弦信 號(hào)進(jìn)行精密整流和峰值提取后得到直流電平，根據(jù)正弦信號(hào)功率和整流得到直流電平值的關(guān)系，就 可以通過(guò)采樣直流電平來(lái)測(cè)量出正弦信號(hào)的功率。
所述的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，是用收發(fā)信機(jī)的微處理器定時(shí)對(duì)收發(fā)信機(jī)開(kāi)關(guān)量"收信" 和"發(fā)信"進(jìn)行采樣，通過(guò)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)量和收發(fā)信機(jī)通道交換試驗(yàn)的邏輯進(jìn)行對(duì)比，再對(duì)照通道試 驗(yàn)過(guò)程中有無(wú)通道3dB跌落告警產(chǎn)生，判斷通道交換試驗(yàn)的成敗。
所述方法的步驟包括
1) 微處理器通過(guò)對(duì)開(kāi)入量"發(fā)信"進(jìn)行判斷，如果"發(fā)信"為1的時(shí)間為200±10毫秒，則 認(rèn)為通道交換試驗(yàn)開(kāi)始；
2) 當(dāng)微處理器認(rèn)為通道交換試驗(yàn)開(kāi)始后，對(duì)開(kāi)入"發(fā)信"和開(kāi)出"收信"進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，如 果"收信"滿足連續(xù)15. 2±0. 2秒為1，并且"發(fā)信"量在"收信"為1的最后10±0. 1秒時(shí)間內(nèi) 也為l，則判斷通道交換試驗(yàn)邏輯完成；
3) 當(dāng)步驟2)完成后，微處理器査看在"收信"為1的時(shí)間內(nèi)，如果沒(méi)有通道3dB跌落告警， 則最終判定整個(gè)通道交換試驗(yàn)成功；如果步驟2)中判斷通道交換試驗(yàn)邏輯沒(méi)有完成或有通道3dB 跌落告警中任意一個(gè)不滿足，則判定通道交換試驗(yàn)失敗。
4) 當(dāng)通道交換試驗(yàn)開(kāi)始，并且整個(gè)通道交換試驗(yàn)的判斷過(guò)程完成后，微處理器會(huì)輸出判斷的 結(jié)果以及由"通道電平"、"發(fā)信"和"收信"組成的錄波波形，如果通道交換試驗(yàn)失敗則還輸出具 體失敗的原因。
通道功率測(cè)量采用的技術(shù)方案是首先將被測(cè)量的正弦信號(hào)衰減成小信號(hào)后和本地載頻進(jìn)行混 頻得到頻率為lMHz的正弦信號(hào)，然后采用中心頻率為lfflz窄帶濾波器濾除其它頻率成分并提取出測(cè) 量所需要的lMHz信號(hào)，再對(duì)lMHz頻率正弦信號(hào)進(jìn)行精密整流和峰值提取后得到直流電平，根據(jù)正弦 信號(hào)功率和整流得到直流電平值的關(guān)系，就可以通過(guò)采樣直流電平來(lái)測(cè)量出正弦信號(hào)的功率。
本發(fā)明有益效果是使收發(fā)信機(jī)能夠?qū)︻l率和通道功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，收發(fā)信機(jī)能夠在 運(yùn)行過(guò)程中頻率出錯(cuò)的情況下及時(shí)恢復(fù)設(shè)定的頻率，如果無(wú)法恢復(fù)可以產(chǎn)生告警通知運(yùn)行人員，避 免了由于頻率錯(cuò)誤可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，大大提高了收發(fā)信機(jī)的可靠性；通道功率估計(jì)功能可以方 便地測(cè)量收發(fā)信機(jī)的發(fā)信電平、起動(dòng)電平和收信電平，使工作人員直接以數(shù)字化方式得到通道口的 功率電平，而不需要再借助于專門(mén)測(cè)量?jī)x器，大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員和維護(hù)人員的工作流程。 本發(fā)明判斷通道交換試驗(yàn)的成敗，用微機(jī)智能判斷的方法可以簡(jiǎn)化運(yùn)行人員工作。


圖l頻率測(cè)量實(shí)現(xiàn)原理圖。圖2為比較器在噪聲作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象示意圖。圖3為帶滯回特性的比較器，A點(diǎn)為下降沿產(chǎn)生的比較電平值，B點(diǎn)為上升 沿產(chǎn)生的比較電平值。圖4是頻率測(cè)量過(guò)程中由計(jì)數(shù)器測(cè)量方波信號(hào)周期時(shí)帶來(lái)誤差示意圖。 圖5是頻率測(cè)量的一種具體實(shí)現(xiàn)方案。 圖6為功率測(cè)量實(shí)現(xiàn)原理圖。 圖7為精密整流效果圖。 圖8為峰值提取效果圖。圖9為混頻過(guò)程中隨著輸入信號(hào)幅值變化，輸出信號(hào)幅值并不一定隨著輸入信號(hào)呈線形變化而 產(chǎn)生的非線形情況。圖10為收發(fā)信機(jī)通道交換試驗(yàn)發(fā)信和收信開(kāi)關(guān)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖 圖ll為本發(fā)明判斷通道交換試驗(yàn)開(kāi)始的示意圖 圖12為本發(fā)明判斷通道交換試驗(yàn)邏輯是否完成的示意圖 圖13是本發(fā)明3dB電平跌落告警的判斷時(shí)間區(qū)域圖14是本發(fā)明通道交換試驗(yàn)判斷后顯示界面示意中A， B為輸電線路兩側(cè)的收發(fā)信機(jī)，A為通道交換試驗(yàn)的發(fā)起端，時(shí)間單位為毫秒或者秒。 圖15是實(shí)施電路圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。通道交換試驗(yàn)采用微處理器智能判斷的方法，對(duì)頻率測(cè)量的誤差的修正方法上面的測(cè)量是在 不考慮誤差理想情況下進(jìn)行的。分析一下誤差引入的可能性，首先實(shí)際過(guò)程中需要被測(cè)量頻率的正 弦波并不一定波形很好，如果采用一般比較回路稍微有噪聲就會(huì)造成頻繁翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，使整形出來(lái) 的方波和原來(lái)正弦波頻率完全不一致，參見(jiàn)圖2所示，可以看到在綠色橫線處由于正弦波波形對(duì)于 零點(diǎn)發(fā)生了翻轉(zhuǎn)造成整形出來(lái)的波形也發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，于是正弦波和整形出來(lái)的方波頻率完全不一 致，測(cè)量出來(lái)的頻率大大偏離了真實(shí)值。為了解決這個(gè)問(wèn)題可以采用滯回比較方法，這種方法使比較器產(chǎn)生上升沿和下降沿的比較電壓 不一樣，兩個(gè)比較電壓的差值稱為滯回窗口，參見(jiàn)圖3所示，比較器下降沿在A點(diǎn)處產(chǎn)生，上升沿在 B點(diǎn)處產(chǎn)生，滯回窗口為IA-Bl,在滯回窗口的作用下比較器抗擾動(dòng)能力大大增強(qiáng)，使頻率測(cè)量精度
有很大提高。另外一方面在頻率測(cè)量過(guò)程中引入誤差的是方波周期測(cè)量過(guò)程。計(jì)數(shù)器是根據(jù)一定的頻率來(lái)計(jì) 數(shù)的，所以用計(jì)數(shù)器進(jìn)行周期測(cè)量時(shí)會(huì)有一個(gè)最小分辨率。參見(jiàn)圖4:設(shè)計(jì)數(shù)器每加l所用的時(shí)間為r，被測(cè)量的方波實(shí)際周期為。-d，由計(jì)數(shù)器測(cè)量得到的方波周期^為^ =f2 — d = {w + 4-(w + l)}*r = 3r (4)可以看到引入的誤差為A/"3-/2 (5)從圖4中可以看出由計(jì)數(shù)器引起的誤差"最大值趨向于T，而不會(huì)大于等于T，不考慮其它誤差可以得到正弦波測(cè)量出來(lái)的頻率T^為/m=~^~*Z =——^——*Z (6)取A 為極限情況r,則有/m =——^——*z (7)式(7)說(shuō)明如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的間隔時(shí)間只要足夠小，即r ^ o,則測(cè)量出來(lái)的頻率/m可以無(wú)限趨近于被測(cè)正弦波真實(shí)頻率。圖5為實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量時(shí)所采用的具體電路方案，其中分頻器用FPGA來(lái) 實(shí)現(xiàn)，而周期測(cè)量使用帶捕獲功能的DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率測(cè)量方法在中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 524-2002中規(guī)定，收發(fā)信機(jī)的不平衡輸 入/輸出阻抗為75Q，所以可以通過(guò)測(cè)量電壓的方式完成功率測(cè)量。由于收發(fā)信機(jī)一般發(fā)送和接收 的功率比較大(一般大于等于10W)，所以對(duì)通道上的信號(hào)不能直接進(jìn)行處理，必須將其衰減為小信號(hào)后再進(jìn)行處理。圖6中的衰減器就是實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能，頻率為義(X7fe) (DL/T 524-2002中規(guī)定X不大于400)的正弦信號(hào)衰減后和頻率為(1000- JOC^Wz)的正弦信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生頻率為1A/Zfe的正弦信號(hào)，通過(guò)中心頻率為lAfffe的窄帶濾波器，濾除其它不需要頻率分量，再將likfffe的正弦 信號(hào)通過(guò)精密整流電路和峰值提取電路轉(zhuǎn)化為直流電壓，最后經(jīng)A/D采樣后送往DSP進(jìn)行處理，整個(gè) 流程見(jiàn)圖6所示。之所以混頻產(chǎn)生likf/fe的信號(hào)，是因?yàn)檫@樣做可以使用一個(gè)固定中心頻率的窄帶濾波器完成所 有的濾波要求，當(dāng)所測(cè)量的正弦波信號(hào)頻率發(fā)生改變時(shí)，需要做的工作只是將本地混頻信號(hào)頻率相 應(yīng)改變，這是非常容易做到的，而窄帶濾波器無(wú)需做任何變動(dòng)，大大降低了對(duì)濾波器的要求。正弦 信號(hào)通過(guò)精密整流電路整流為頻率為原來(lái)2倍的信號(hào)，然后再提取整流后信號(hào)的峰值，可以使峰值 的提取更為容易一些。通過(guò)對(duì)功率估計(jì)回路加入已知信號(hào)的方法測(cè)得補(bǔ)償曲線，對(duì)直流電平進(jìn)行補(bǔ) 償，可以提高通道功率估計(jì)的準(zhǔn)確性。理論推導(dǎo)為設(shè)通道信號(hào)為Xsin2; ^/,本地混頻信號(hào)為5sin2; /^,其中/x + /r - 1Afffe ， 兩信號(hào)混頻后有
<formula>formula see original document page 8</formula 當(dāng)通過(guò)中心頻率為lAfffe的窄帶濾波器后(8)式變?yōu)?lt;formula>formula see original document page 8</formula>(9)
從(9)式可以知道混頻后lAff/z波形峰值^ =f，設(shè)測(cè)量得到的峰值為J^p,又因?yàn)锽為己知值，因此有:<formula>formula see original document page 8</formula>
上面的推導(dǎo)說(shuō)明如果知道混頻后lAf/fe正弦信號(hào)的峰值，就很容易將通道上信號(hào)的功率測(cè)量出來(lái)。提取l^fife正弦信號(hào)峰值通過(guò)兩個(gè)步驟完成，首先將lAfffe正弦信號(hào)通過(guò)精密整流電路整流為 2Afffe頻率的信號(hào)，如圖7所示。然后再提取2il^fe信號(hào)的峰值，這樣做可以使峰值的提取更為 容易一些，如圖8所示。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，因?yàn)榛祛l器的線性范圍有限，如圖9，虛線為理想混頻器輸入輸出特性曲 線，而實(shí)線為真實(shí)混頻器的特性曲線，所以必須要做一定的處理才能將原信號(hào)復(fù)原。首先通過(guò)對(duì)功 率測(cè)量回路加入己知信號(hào)的方法測(cè)得補(bǔ)償曲線，然后如圖6中所示經(jīng)過(guò)采樣后的直流電平通過(guò)測(cè)得 的補(bǔ)償曲線在DSP中進(jìn)行補(bǔ)償，之后就可以通過(guò)式(10)得到所測(cè)量信號(hào)的峰值，進(jìn)而得到測(cè)量信 號(hào)的功率。在本發(fā)明中，對(duì)通道交換試驗(yàn)判據(jù)采用了微處理器智能判斷的方法來(lái)完成。圖10為收發(fā)信機(jī) 完成通道交換試驗(yàn)的發(fā)信和收信開(kāi)關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖，其中A， B為輸電線路兩側(cè)的收發(fā)信機(jī)，陰 影部分是A， B兩臺(tái)收發(fā)信機(jī)共同發(fā)信的時(shí)段，在這個(gè)時(shí)序圖中A為通道交換試驗(yàn)的發(fā)起端。由標(biāo) 準(zhǔn)時(shí)序圖，本發(fā)明提出智能判斷通道交換試驗(yàn)結(jié)果的方法有三個(gè)步驟。1)微處理器通過(guò)對(duì)開(kāi)入量 "發(fā)信"進(jìn)行判斷，如果"發(fā)信"為1的時(shí)間為200±10毫秒(正負(fù)10毫秒是因?yàn)榭紤]到各個(gè)廠 家由于計(jì)時(shí)不精確而引起的誤差，后同)，則認(rèn)為收發(fā)信機(jī)通道交換試驗(yàn)開(kāi)始；如圖11所示。2) 當(dāng)微處理器認(rèn)為通道交換試驗(yàn)開(kāi)始后，對(duì)開(kāi)入"發(fā)信"和開(kāi)出"收信"進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，如果"收信" 滿足連續(xù)15.2±0.2秒為1，并且"發(fā)信"量在"收信"為1的最后10±0. 1秒時(shí)間內(nèi)也為1,則 判斷通道交換試驗(yàn)邏輯完成；如圖12所示。3)當(dāng)條件2滿足后，微處理器查看在"收信"為1的 時(shí)間內(nèi)，有沒(méi)有通道3dB跌落告警，如果沒(méi)有則最終判定整個(gè)通道交換試驗(yàn)成功。如圖13所示。 只要條件2和3中任意一個(gè)不滿足，則通道交換試驗(yàn)就會(huì)被判定失敗。當(dāng)條件1滿足，并且整個(gè)通 道交換試驗(yàn)的判斷過(guò)程完成后，微處理器會(huì)在和其連接的液晶屏上顯示判斷的結(jié)果以及由"通道電 平"、"發(fā)信"和"收信"組成的錄波波形，如果通道交換試驗(yàn)判定失敗則還顯示出具體失敗的原因， 如圖14所示。參考附圖圖10中，tl=200ms;t2=5. 2s;t3=10s;t4=10s;t5=15. 2s圖12中，tl=200ms;如果夂5=14. 80s,則通道交換試驗(yàn)失敗;t5=15. 10s， t3=9. 7s，則通道交換 試驗(yàn)失敗；如果t545. 10s， t3=9.93s,則通道交換試驗(yàn)成功。
圖13中，tl、 t3、 t5滿足步驟2)中的要求時(shí)，并且在時(shí)間t5內(nèi)，沒(méi)有通道3dB跌落告警，則 通道交換試驗(yàn)成功。如圖15所示收發(fā)信機(jī)在通道試驗(yàn)過(guò)程中，通道上頻率為X(A:/fe),ZS400的信號(hào)衰減后和頻率為(1000 —的信號(hào)混頻然后經(jīng)過(guò)中心頻率為lMHz的窄帶濾波器得到lMHz的信號(hào),lMHz的信號(hào)通過(guò)精密整流和峰值提取后得到直流電平并被采樣，采樣數(shù)據(jù)送往DSP進(jìn)行通道信號(hào) 功率估計(jì)，DSP用估計(jì)出來(lái)的通道功率和用戶設(shè)定的通道功率值進(jìn)行比較，如果估計(jì)出來(lái)的通道功 率比用戶設(shè)定的通道功率值小3dB以上，貝U3dB跌落告警(3dBWarning)開(kāi)關(guān)量為l,否則為0。 峰值提取后的直流電平同時(shí)還有一路送往比較器，和設(shè)定好的裝置起動(dòng)電平比較，當(dāng)直流信號(hào)大于 裝置起動(dòng)電平收信輸出開(kāi)關(guān)量RCV為1,否則為0。開(kāi)入發(fā)信信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離后(TX)和RCV及 3dBWarning—樣送往FPGA，在FPGA中進(jìn)行防抖動(dòng)處理，并形成FPGA中寄存器相應(yīng)位的值。在 整個(gè)通道試驗(yàn)過(guò)程中，DSP通過(guò)定時(shí)讀取FPGA來(lái)監(jiān)測(cè)TX、 RCV和3dBWarning的值，并根據(jù)監(jiān) 測(cè)到的值判斷出整個(gè)通道試驗(yàn)是否正常，將判斷后的結(jié)果和波形通過(guò)LCD人機(jī)接口顯示給用戶， 而整個(gè)過(guò)程不需要用戶參與，做到了智能的效果。置于通道發(fā)信機(jī)或收信機(jī)的信號(hào)處理單元，衰減器、混頻器、窄帶濾波器、整流電路和峰值提 取電路、A/D和微處理器或CPU構(gòu)成，裝置起動(dòng)電平發(fā)生器，另設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器FPGA或 CPLD，比較器，以下述方式連接，通道信號(hào)按序接衰減器、混頻器、窄帶濾波器、整流電路和峰 值提取電路(電路構(gòu)成、A/D轉(zhuǎn)換電路型號(hào)、DSP微處理器或CPU型號(hào)見(jiàn)圖15)，所述峰值提取電 路的輸出和裝置起動(dòng)電平分別接比較器輸入端，比較器輸出端連接現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器FPGA或 CPLD, FPGA或CPLD的數(shù)據(jù)端口和控制端口連接微處理器或CPU的相應(yīng)端接口連接；微處理器 或CPU的輸出端口連接顯示器；發(fā)信機(jī)或收信機(jī)的信號(hào)輸入或輸出端通過(guò)一隔離器連接FPGA或 CPLD的數(shù)據(jù)輸入端。
權(quán)利要求
1、 一種頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是發(fā)信機(jī)端進(jìn)行頻率測(cè)量， 將頻率為X(KHz)的正弦波經(jīng)過(guò)一個(gè)比較器整形后得到一個(gè)頻率為X(KHz)的方波信號(hào)， 而后經(jīng)過(guò)一個(gè)分頻系數(shù)為Z的分頻器，對(duì)同頻率的方波進(jìn)行分頻產(chǎn)生低頻率的方波，就 可以得到頻率為Y(KHz)的方波信號(hào)；再對(duì)低頻率的方波周期進(jìn)行精確時(shí)間測(cè)量，通過(guò) 測(cè)量低頻率方波周期得到的時(shí)間和分頻器分頻的倍數(shù)還原正弦波頻率；在測(cè)量過(guò)程中， 設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器在方波的上升沿請(qǐng)零并開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)下一個(gè)方波的上升沿 到來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值保存到另一個(gè)寄存器后再次清零并進(jìn)行下一輪的計(jì)數(shù)；設(shè)計(jì)數(shù)器每加1所用的時(shí)間為K，寄存器保存下來(lái)的計(jì)數(shù)值為M，則得到<formula>formula see original document page 2</formula>(2)由(1)和(2)有;r = ~^ (3) 這樣就得到了所需要測(cè)量的頻率x。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是再進(jìn) 行通道功率測(cè)量首先將被測(cè)量的正弦信號(hào)衰減后和本地載頻進(jìn)行混頻得到差頻頻率 為0.5-10M區(qū)間內(nèi)的某個(gè)整數(shù)頻率信號(hào)；如lMHz的正弦信號(hào)，然后采用中心頻率為整數(shù) 頻率信號(hào)窄帶濾波器濾除其它頻率成分并提取出測(cè)量所需要的lMHz信號(hào)，再對(duì)lMHz頻率正弦信號(hào)進(jìn)行精密整流和峰值提取后得到直流電平，根據(jù)正弦信號(hào)功率和整流得到 直流電平值的關(guān)系，就通過(guò)采樣直流電平來(lái)測(cè)量出正弦信號(hào)的功率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是 把收發(fā)信機(jī)的微處理器定時(shí)對(duì)收發(fā)信機(jī)開(kāi)關(guān)量"收信"和"發(fā)信"進(jìn)行采樣，通過(guò)這 兩個(gè)開(kāi)關(guān)量和收發(fā)信機(jī)通道交換試驗(yàn)的邏輯進(jìn)行對(duì)比，再對(duì)照通道試驗(yàn)過(guò)程中有無(wú)通 道3dB跌落告警產(chǎn)生，判斷通道交換試驗(yàn)的成敗。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是所述方法的步驟 包括1)微處理器通過(guò)對(duì)開(kāi)入量"發(fā)信"進(jìn)行判斷，如果"發(fā)信"為1的時(shí)間為200± IO毫秒，則認(rèn)為通道交換試驗(yàn)開(kāi)始；2) 當(dāng)微處理器認(rèn)為通道交換試驗(yàn)開(kāi)始后，對(duì)開(kāi)入"發(fā)信"和開(kāi)出"收信"進(jìn)行連 續(xù)監(jiān)視，如果"收信"滿足連續(xù)15.2士0.2秒為1，并且"發(fā)信"量在"收信"為1的 最后10±0. 1秒時(shí)間內(nèi)也為1，則判斷通道交換試驗(yàn)邏輯完成；3) 當(dāng)步驟2)完成后，微處理器査看在"收信"為1的時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有通道3dB跌 落告警，則最終判定整個(gè)通道交換試驗(yàn)成功；如果步驟2)中判斷通道交換試驗(yàn)邏輯沒(méi) 有完成或有通道3dB跌落告警中任意一個(gè)不滿足，則判定通道交換試驗(yàn)失敗。4) 當(dāng)通道交換試驗(yàn)開(kāi)始，并且整個(gè)通道交換試驗(yàn)的判斷過(guò)程完成后，微處理器會(huì) 輸出判斷的結(jié)果以及由"通道電平"、"發(fā)信"和"收信"組成的錄波波形，如果通道 交換試驗(yàn)失敗則還輸出具體失敗的原因，
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是頻率測(cè)量中對(duì)誤差的修正方法采用滯回比較方法，比較器產(chǎn)生上升沿和下降沿的比較電 壓不一樣，兩個(gè)比較電壓的差值稱為滯回窗口如果比較器下降沿在A點(diǎn)處產(chǎn)生，上升沿在B點(diǎn)處產(chǎn)生，滯回窗口為iA-Bl,在滯回窗口的作用下增強(qiáng)比較器抗擾動(dòng)能力。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)的間隔時(shí)間只要足夠小，即r —O,則測(cè)量出來(lái)的頻率人無(wú)限趨近于被測(cè)正弦波真 實(shí)頻率；其中分頻器用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，而周期測(cè)量使用帶捕獲功能的DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是功率 測(cè)量方法是采用頻率為Z(/^fe)的正弦信號(hào)衰減后和頻率為(1000-JT)(Z/fe)的正弦信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生頻率為1M/Zz的正弦信號(hào)，通過(guò)中心頻率為lAfflz的窄帶濾波器， 濾除其它不需要頻率分量，再將lM/fe的正弦信號(hào)通過(guò)精密整流電路和峰值提取電路轉(zhuǎn) 化為直流電壓，最后經(jīng)A/D采樣后送往DSP進(jìn)行處理；其中提取lM/fe正弦信號(hào)峰值 通過(guò)兩個(gè)步驟完成，首先將lM/fe正弦信號(hào)通過(guò)精密整流電路整流為2M/fe頻率的信號(hào)， 再提取2M/fe信號(hào)的峰值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，其特征是經(jīng)處 理將原信號(hào)復(fù)原首先通過(guò)對(duì)功率測(cè)量回路加入已知信號(hào)的方法測(cè)得補(bǔ)償曲線，然后 經(jīng)過(guò)采樣后的直流電平通過(guò)測(cè)得的補(bǔ)償曲線在DSP中進(jìn)行補(bǔ)償，之后得到所測(cè)量信號(hào) 的峰值，進(jìn)而得到測(cè)量信號(hào)的功率。
全文摘要
頻率測(cè)量的通道交換試驗(yàn)智能判斷方法，發(fā)信機(jī)端進(jìn)行頻率測(cè)量，將頻率為X(KHz)的正弦波經(jīng)過(guò)一個(gè)比較器整形后得到一個(gè)頻率為X(KHz)的方波信號(hào)，而后經(jīng)過(guò)一個(gè)分頻系數(shù)為Z的分頻器，對(duì)同頻率的方波進(jìn)行分頻產(chǎn)生低頻率的方波，就可以得到頻率為Y(KHz)的方波信號(hào)；再對(duì)低頻率的方波周期進(jìn)行精確時(shí)間測(cè)量，通過(guò)測(cè)量低頻率方波周期得到的時(shí)間和分頻器分頻的倍數(shù)還原正弦波頻率；在測(cè)量過(guò)程中，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器在方波的上升沿清零并開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)下一個(gè)方波的上升沿到來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值保存到另一個(gè)寄存器后再次清零并進(jìn)行下一輪的計(jì)數(shù)；可再進(jìn)行通道功率測(cè)量。
文檔編號(hào)H04B3/46GK101123453SQ20071002535
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者馮亞?wèn)|, 戚朝銀, 朱繼紅 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司