專利名稱：線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)輸電線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道的模 擬裝置，屬于繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
光纖通信系統(tǒng)因?yàn)楣饫w的帶寬大、傳輸距離長(zhǎng)、通道衰耗小和受 電磁干擾小等優(yōu)勢(shì)，已得到廣泛應(yīng)用，并成為電力系統(tǒng)中輸電線路縱 聯(lián)保護(hù)通信通道的發(fā)展趨勢(shì)。但在實(shí)際應(yīng)用中由于光纖通道的誤碼、 中斷、延時(shí)等工況而產(chǎn)生越來(lái)越多的新問題，從而影響基于光纖通道 的繼電保護(hù)的應(yīng)用和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置在定檢投運(yùn)前，既應(yīng)作保護(hù)裝置本身的性 能試驗(yàn)也要對(duì)光纖通道進(jìn)行試驗(yàn)及檢查。但是，由于受測(cè)試設(shè)備等的 條件限制，目前對(duì)于實(shí)際通道傳輸中主要的3種損傷通道延時(shí)、通 道誤碼和通道中斷，尚缺乏有效的測(cè)試手段，對(duì)保護(hù)裝置的性能不能 進(jìn)行充分的驗(yàn)證，可能給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。在裝置的現(xiàn) 場(chǎng)調(diào)試和檢驗(yàn)過(guò)程中也迫切需要有相應(yīng)的測(cè)試手段和設(shè)備，以節(jié)約工 程造價(jià)和調(diào)試時(shí)間。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，針對(duì)光纖通道的測(cè)試要求，提供 一種能模擬出實(shí)際傳輸中3種主要損傷的 線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道模擬裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案如下線路差動(dòng)保 護(hù)光纖通道模擬裝置，其特征是組成包括以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機(jī)和一臺(tái)參數(shù)設(shè)定PC機(jī)，F(xiàn)PGA分別連接線路雙側(cè)光 電轉(zhuǎn)換器及內(nèi)部晶振1-3,雙側(cè)光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)光纖輸入輸出接口串 接于雙側(cè)線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖通信通道中，PC機(jī)的程序參數(shù)下 載線的輸出端與FPGA的程序參數(shù)下載接口相連接。本實(shí)用新型的有益效果如下用PC機(jī)來(lái)設(shè)定、下載程序參數(shù)，如 通道延時(shí)時(shí)間、通道誤碼率、通道中斷時(shí)間、通道速率、通信線路碼 型等，裝置模擬機(jī)使用時(shí)串接于兩臺(tái)線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖通信通 道中，用于模擬真實(shí)光纖通道或通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工況，為檢查繼電保 護(hù)設(shè)備在通信通道的各種傳輸損傷下的工作情況和指標(biāo)測(cè)試提供便 捷的模擬環(huán)境和有效的測(cè)試手段，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于測(cè)試，也可以 對(duì)光纖差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行日常測(cè)試，及時(shí)消除電力系統(tǒng)的運(yùn)行隱患， 節(jié)約工程造價(jià)和調(diào)試時(shí)間。

圖1為本實(shí)用新型光纖通道模擬裝置使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型光纖通道模擬裝置模擬機(jī)的硬件電連接原理 示意圖。圖3為本實(shí)用新型光纖通道模擬裝置功能構(gòu)成模塊框圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但是本 實(shí)用新型不限于所給出的例子。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道模擬裝置 的組成包括以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機(jī)和一臺(tái)參數(shù) 設(shè)定PC機(jī)，F(xiàn)PGA芯片管腳分配如下Hi —一為鎖相環(huán)l提供時(shí)鐘的晶振輸入；II 一一為鎖相環(huán)2提供時(shí)鐘的晶振輸入；H2——FPGA工作時(shí)鐘輸入；K5 —一通道1數(shù)據(jù)輸入；R4 —一通道1數(shù)據(jù)輸出；M14 — 一通道2數(shù)據(jù)輸入；H12 — 一通道2數(shù)據(jù)輸出；J1一一程序參數(shù)下載接口；E10/GND為裝置電源輸入。 FPGA的K5、 R4端分別連接光電轉(zhuǎn)換器GD1的電信號(hào)輸出輸入端DO、 DI， M14、 H12端分別連接光電轉(zhuǎn)換器GD2的電信號(hào)輸出輸入端DO、 DI， Hl、 II、 H2端分別連接內(nèi)部晶振N1-N3,光電轉(zhuǎn)換器GD1、 GD2 通過(guò)光纖輸入輸出接口 GI、 GO串接于雙惻線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖 通信通道中，光電裝換器GDI用于完成線路一側(cè)方向的光/電、電/ 光轉(zhuǎn)換，光電裝換器GD2用于完成線路另一惻方向的光/電、電/光轉(zhuǎn) 換；FPGA完成兩個(gè)方向通道的單/雙極性變換、信號(hào)延時(shí)、誤碼、中 斷、數(shù)字鎖相等；內(nèi)部晶振l、 2分別為兩個(gè)方向上的數(shù)字鎖相環(huán)提供時(shí)鐘，內(nèi)部晶振3為FPGA本身的工作時(shí)鐘；電源模塊為整個(gè)裝置的各模塊提供電源。PC機(jī)的程序參數(shù)下載線的輸出端與FPGA的程序參數(shù)下載接口 Jl相連接。圖1中的PC機(jī)為裝有配套軟件的滿足一定性能要求的普通 微機(jī)，用于設(shè)定、下載程序參數(shù)，如通道延時(shí)時(shí)間、通道誤碼率、通 道中斷時(shí)間、通道速率、通信線路碼型等，提供給串接在雙側(cè)線路差 動(dòng)保護(hù)裝置之間的光纖通信通道中的模擬機(jī)，用于模擬真實(shí)光纖通道 或通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工況。模擬裝置的功能構(gòu)成模塊框圖如附圖3所示。光纖差動(dòng)保護(hù)裝置的64Kbit/s或者2Mbit/s的光信號(hào)數(shù)據(jù)流，經(jīng) 光纖接收接口被模擬裝置接收，隨后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)的數(shù)據(jù) 流，該數(shù)據(jù)流送至FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件)，在FPGA中經(jīng)過(guò)單X 雙極性變換編碼，碼率提高到4Mbit/s，該4MbU/s數(shù)據(jù)流一方面送 至數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL),數(shù)字鎖相環(huán)從碼流中恢復(fù)出數(shù)據(jù)時(shí)鐘以供給 其他同步數(shù)據(jù)處理電路，另一方面，該數(shù)據(jù)流依次送至延時(shí)、誤碼、 中斷模塊進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)際光纖信道特性。經(jīng)過(guò)處理后的碼 流再送給單\雙極性譯碼電路進(jìn)行譯碼，并將數(shù)據(jù)速率恢復(fù)至原速率， 送出FPGA, FPGA送出的電信號(hào)數(shù)據(jù)流再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)楣庑盘?hào)，經(jīng)光纖發(fā)送接口送出。至于給電路輸入的延時(shí)時(shí)間、誤幀數(shù)量、連續(xù)錯(cuò) 誤比特?cái)?shù)、中斷時(shí)間和中斷間隔等參數(shù)可以通過(guò)程序參數(shù)下載接口進(jìn) 行設(shè)置。此為光纖通道一個(gè)方向的模擬，另一個(gè)方向上的信號(hào)處理過(guò) 程與此完全相同。兩個(gè)方向的參數(shù)設(shè)置也完全獨(dú)立，分別設(shè)置。實(shí)施例中，按附圖2所示的電連接原理圖制作電路板，配以相應(yīng)
合適的機(jī)箱結(jié)構(gòu)及端口接插件。FPGA芯片使用Altera公司Cyclone II EP2C5F25618，光電裝換器使用Agilent AFCT 5805BZ;晶振1、 晶振2使用16. 384Mhz高精度晶振，晶振3使用25Mhz晶振。電源模 塊釆用分立元器件自行設(shè)計(jì)。按附圖3中所示，設(shè)計(jì)FPGA中各功能 模塊，完成相應(yīng)的功能；在PC機(jī)中安裝Quartus I工5. 1軟件，并經(jīng) 程序參數(shù)下載線與裝置連接。PC機(jī)資源要求，奔騰4以上處理器， 主頻800M以上，512M以上內(nèi)存，20G以上硬盤，Windows 2000或 Windows XP操作系統(tǒng)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光纖通道模擬裝置可以實(shí)現(xiàn)以下功能 U)模擬光纖通道延時(shí)，延時(shí)可調(diào)范圍0. 00-20. 00ms,級(jí)差 0. Olms,兩個(gè)通道延時(shí)可以不同；
(2) 模擬光纖通道誤碼誤幀，誤幀率可調(diào)范0-(7E-6)，插入連續(xù)
錯(cuò)碼個(gè)數(shù)范圍0-330個(gè)，兩個(gè)通道參數(shù)可以不同；
(3) 模擬光纖通道中斷，中斷時(shí)間可調(diào)范圍0.0-130. Oms,級(jí)差
0. lms;中斷間隔時(shí)間可調(diào)范圍0. 0-16. 9s,級(jí)差0. ls,兩 個(gè)通道參數(shù)可以不同；
(4) 支持輸入數(shù)據(jù)速率64Kbps、 2. 048Mbps兩種標(biāo)準(zhǔn)或定制；
(5) 支持通信線路碼型CMI編碼、曼徹斯特編碼、BCH編碼；
(6) 同時(shí)使用2臺(tái)模擬裝置，可以檢查釆用雙通道的光纖電流差
動(dòng)保護(hù)，分別檢查雙通道時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況、雙通道切換時(shí) 保護(hù)動(dòng)作情況以及單通道時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況。
權(quán)利要求1 、線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道模擬裝置，其特征是組成包括以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機(jī)和一臺(tái)參數(shù)設(shè)定PC機(jī)，F(xiàn)PGA分別連接線路雙側(cè)光電轉(zhuǎn)換器及內(nèi)部晶振1-3，雙側(cè)光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)光纖輸入輸出接口串接于雙側(cè)線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖通信通道中，PC機(jī)的程序參數(shù)下載線的輸出端與FPGA的程序參數(shù)下載接口相連接。
專利摘要線路差動(dòng)保護(hù)光纖通道模擬裝置，組成包括以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機(jī)和一臺(tái)參數(shù)設(shè)定PC機(jī)，F(xiàn)PGA分別連接線路雙側(cè)光電轉(zhuǎn)換器及內(nèi)部晶振1-3，雙側(cè)光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)光纖輸入輸出接口串接于雙側(cè)線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖通信通道中，PC機(jī)的程序參數(shù)下載線的輸出端與FPGA的程序參數(shù)下載接口相連接。本裝置模擬機(jī)使用時(shí)串接于兩臺(tái)線路差動(dòng)保護(hù)裝置的光纖通信通道中，用PC機(jī)來(lái)設(shè)定、下載通道延時(shí)等程序參數(shù)，用于模擬真實(shí)光纖通道或通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工況，為檢查繼電保護(hù)設(shè)備在通信通道的各種傳輸損傷下的工作情況和指標(biāo)測(cè)試提供便捷的模擬環(huán)境和有效的測(cè)試手段。
文檔編號(hào)H04B10/12GK201134808SQ200720041950
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者丁網(wǎng)林, 曹團(tuán)結(jié), 潘書燕, 闕連元 申請(qǐng)人:南京中德保護(hù)控制系統(tǒng)有限公司