智能变电站数字化电能表校验装置的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置。该专利由国网江苏省电力公司常州供电公司申请，并于2017年10月17日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及供电系统的智能变电站计量检测技术领域，具体涉及一种对基于IEC6185标准的智能变电站的三相电子式多功能电能表进行检定和测试的数字化电能表校验装置。

发明背景

智能变电站是智能电网建设的重要环节，变电站数字化，智能化已经成为一种趋势，数字化变电站不同于传统变电站，其架构在IEC61850标准基础上，采用过程层、间隔层和站控层的三层结构，所有电测量都在过程层转化成符合IEC61850 9-1、9-2协议的数字信号后，通过光纤以太网传递给过程层或间隔层设备。智能变电站中需要用到较多的用于计量的数字化电能表，其所用的数字电能表在实验室以及安装在智能变电站实负荷运行时都需要对其误差等进行校验。传统的电能表具有相对较成熟的校验设备和比较完备的检定规程和方法；而数字化电能表与传统的电表相比，其计量原理和方法均发生了较大的变化，不再是传统的依靠模拟量采集，而是基于IEC61850标准架构下通过数字化信号的采集完成计量功能，并可通过网络等方式与其它设备（如后台计算机系统）实现通讯。目前，能够较好地对数字化电能表在实验室特别是在现场实负荷状态下进行高精度检测校验的相对成熟的校验检测装置或仪器，尚不多见。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、成本较低、接口丰富、检测精度高且使用时连接方便快捷的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置。

本发明的技术方案是：本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，其结构特点是：包括主控单元、高速数据处理单元、网络管理单元、FPGA单元、触摸显示屏、按键单元和电源管理单元；主控单元设有第一通信端、第二通信端、显示信号端和按键信号输入端；高速数据处理单元设有第一至第五通信端；网络管理单元设有数据信号通信端和控制信号通信端；FPGA单元设有数据通信端；触摸显示屏设有显示信号端；按键单元设有信号输出端；主控单元的第一通信端与高速数据处理单元的第一通信端双向信号电连接；主控单元的第二通信端与高速数据处理单元的第二通信端双向信号电连接；主控单元的显示信号端与触摸显示屏的显示信号端双向信号电连接；主控单元的按键信号输入端与按键单元的信号输出端信号电连接；高速数据处理单元的第三通信端与网络管理单元的数据信号通信端双向信号电连接；高速数据处理单元的第四通信端与网络管理单元的控制信号通信端双向信号电连接；高速数据处理单元的第五通信端与FPGA单元的数据通信端双向信号电连接；电源管理单元用于提供工作电源。

上述的主控单元包括CPU模块、闪存模块、SDRAM模块、时钟模块、网络接口模块、通信接口模块、USB接口模块、显示模块和双口RAM模块；CPU模块设有通信端和按钮信号输入端；显示模块和双口RAM模块均设有第一通信端和第二通信端；主控单元的闪存模块、SDRAM模块、时钟模块、网络接口模块、通信接口模块和USB接口模块均分别与CPU模块双向信号电连接；显示模块的第一通信端、双口RAM模块的第一通信端均与CPU模块双向信号电连接。

CPU模块的通信端即为主控单元的第一通信端；双口RAM模块的第二通信端即为主控单元的第二通信端；CPU模块的按钮信号输入端即为主控单元的按键信号输入端；显示模块的第二通信端即为主控单元的显示信号端。

上述的网络管理单元设有ST光纤接口、SC光纤接口和RJ45接口；其中，ST光纤接口和SC光纤接口分别各设有2个；RJ45接口设有3个。

进一步的方案是：上述的高速数据处理单元包括型号为ADSP-BF518的32位DSP芯片，主频为400MHz。上述的FPGA单元设有高频脉冲输出接口、电表脉冲输入接口和FT3数据接口。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，采用主控单元、高速数据处理单元和FPGA单元的数据信息处理的多核架构，用于实时检测校验时确保装置对数字化电能表的检测实时高效，且检测精度高。（2）本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，主控单元通过设置网口，使用时与后台上位机通信方便；设置USB接口、RS232通信接口，连接外设方便。（3）本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，网络管理单元3设有ST光纤接口31、SC光纤接口32和RJ45接口33，便利了在校验现场与不同光纤接口和网络接口的接入，而不必到校验现场后再进行接口的转换，省时省力；同时，解决了现场实负荷检定的情况下无法同时接入光纤数字信号的问题：传统的现场校验可以把校验仪和电能表并接起来，同时采样线路的电压、电流信号进行检测。在数字化变电站中一般是合并单元点对点发61850报文给数字化电能表，合并单元很少有预留的测试专用通道用于现场检定，本发明通过网络管理单元，把合并单元发来的数据信号通过多口同步转发，实现校验装置和数字化电能表同步得到数据，从而可以在被检电表当地实现实负荷下的动态精度测定。（4）本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，通过触摸显示屏和按键单元的设置，使得操控界面友好，使用方便。（5）本发明的精度较高的智能变电站数字化电能表校验装置，结构相对简单，成本较低。