一種用于數字計量校驗的標準數字功率源裝置的制作方法

本實用新型涉及一種用于數字計量校驗的標準數字功率源裝置，屬于變電站中數字計量設備的現場及實驗室校驗技術領域。

背景技術：

隨著智能電網發展和數字化變電站建設,數字化計量應用越來越廣泛。數字化計量經光纖以太網接收符合IEC61850-9標準的數據報文，與接收模擬電壓、電流信號的傳統計量相比，其內部結構和工作原理有著本質區別，使得傳統計量的校驗方法和裝置均無法應用于數字化計量的校驗。

國外，數字化計量的應用還很少，因此對數字化計量的校驗也還沒有相關的標準和裝置，目前只有西門子公司等少數廠商開展了數字化計量校驗方法及裝置的研究。西門子公司研制出一種基于數字功率源的數字化計量校驗裝置，其中數字功率源采用數字波形擬合和通信協議轉換的技術方案。

國內，隨著數字化變電站建設規模的不斷擴大，多家科研機構及生產廠商相繼對數字化計量量值溯源方法開展了相關探索和研究。典型校驗方法有兩種，方法一是基于模擬功率源，方法二是標準數字功率源。其中數字功率源分為兩種，其一是以國電南京自動化股份有限公司為代表的通過數字信號處理器產生離散波形數據，然后對其按照IEC6850-9標準進行編碼并通過光纖以太網輸出，比較離散波形數據的計算值和被校數字化計量輸出的電能值，從而得到被校數字化計量的誤差；其二是以中國計量科學研究院為代表的通過接收符合IEC6850標準的數據包，經解包后再計算出標準電能值，比較標準電能值和被校數字化計量輸出的電能值，從而得到被校數字化計量的誤差。

由中國電力企業聯合會組織編寫的《數字化電能表技術規范》（2016征求意見稿）中明確在采樣值數據無效、采樣值輸入報文為檢修狀態、采樣數據非同步、采樣頻率和ASDU數目改變、采樣值不連續或丟失等情況下的誤差要求。可以預見在以后校驗數字化電能表的過程中，就要求能提供一種具備上述控制要求的標準數字功率源。而現階段國內外均沒有相關產品。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種用于數字計量校驗的標準數字功率源裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于數字計量校驗的標準數字功率源裝置，包括箱體，所述箱體的前側面板上設置有觸摸屏，所述箱體的右側面板內部設置有ARM處理器，所述箱體的上側面板內部設置有FPGA，所述FPGA上設置有若干個I/O回路，所述FPGA與所述ARM處理器采用雙向級聯，所述ARM處理器與所述觸摸屏采用雙向級聯。

優選地，FPGA的型號選用XILINX的SPARTAN XC3S1000。

優選地，ARM處理器的型號選用Cortex-A8內核的AM3352。

優選地，觸摸屏的型號選用4線電阻式接口的QT133NSA43-A。

本實用新型所達到的有益效果：本實用新型能在不損失原始信號源采樣值高精度的基礎上，實現接收和發送SV雙邊工作模式，根據數字化計量校驗要求自學習輸出采樣值報文及控制輸出模擬各類異常情況下的采樣值報文，充分滿足數字計量校驗要求，可廣泛應用于變電站內數字化計量的現場及實驗室校驗。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖中標記的含義：1-箱體，2-觸摸屏，3-ARM處理器，4-FPGA，5-I/O回路。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

圖1是本實用新型的結構示意圖，本實用新型提出一種用于數字計量校驗的標準數字功率源裝置，包括箱體1，箱體1的前側面板上設置有觸摸屏2，箱體1的右側面板內部設置有ARM處理器3，箱體1的上側面板內部設置有FPGA4，FPGA4上設置有若干個I/O回路5，FPGA4與ARM處理器3采用雙向級聯，ARM處理器3與觸摸屏2采用雙向級聯。

作為一種較佳的實施例，利用FPGA4的外圍I/O回路5豐富、實時性強的特點，負責實現以太網SV報文的接收和發送，并實時記錄每幀報文到達時刻；FPGA4的型號選用XILINX的SPARTAN XC3S1000。

作為一種較佳的實施例，利用ARM處理器3運算處理能力強、外設驅動成熟的特點，負責SV報文的解析、運行軟件鎖相環邏輯實現原始信號源發送節拍的跟隨及編碼被校驗數字化計量訂閱的SV報文；ARM處理器3的型號選用Cortex-A8內核的AM3352。

作為一種較佳的實施例，觸摸屏2作為標準輸入輸出設備，負責控制信息的配置及裝置運行信息顯示；觸摸屏2的型號選用4線電阻式接口的QT133NSA43-A。

本實用新型的具體實現方法包括如下過程：

步驟S1 解析原始信號源報文，提取瞬時采樣值數據；接收到的原始信號源是采樣率64K/S的符合IEC61850標準的SV報文，而現階段被校驗數字化計量設備的采樣率是12.8K/S或者4K/S,為滿足校驗需求，還需抽樣和插值處理獲得采樣率64K/S的符合IEC61850標準的SV報文；

步驟S2 SV報文自動配置信息；為減少校驗過程中的配置工作量，提高校驗效率，本實用新型采用SV報文自動配置的方式，接入被校數字化計量裝置的訂閱SV報文，通過SV報文自動配置，獲取被校驗數字化計量設備的目標報文的配置信息；

步驟S3 原始信號源頻率跟隨；由于原始信號源節拍器（也就是晶振）與本標準數字功率源裝置使用的節拍器不是同一個，因此存在節拍（頻率）偏差，如果不能很好的完成對原始信號源的跟隨（鎖相），系統運行一段時間后，必須出現丟點問題；本實用新型采用軟件鎖相環技術消除原始信號源報文發送抖動延時，并結合記錄的每幀報文高精度到達時刻，能較好的實現原始信號源的頻率跟隨；

步驟S4 根據校驗需求，實時控制目標報文中采樣值數據品質、檢修狀態、同步標志、采樣頻率和ASDU數目、采樣序號不連續或丟失等情況；觸摸屏2提供配置校驗需求界面，控制命令一旦執行，本標準數字功率源裝置將在下一幀發送報文實時響應；

步驟S5 設立瞬時采樣值緩沖數據區，本標準數字功率源裝置實現接收和發送雙邊工作模式，為保證校驗系統收發數據的健壯和冗余，設立不少于1個點數據的緩沖區；

步驟S6 人機交互界面開發采用基于嵌入式Linux的Qt；充分利用QT豐富軟件包，大大縮短開發周期。

本實用新型能在不損失原始信號源采樣值高精度的基礎上，實現接收和發送SV雙邊工作模式，根據數字化計量校驗要求自學習輸出采樣值報文及控制輸出模擬各類異常情況下的采樣值報文，充分滿足數字計量校驗要求，可廣泛應用于變電站內數字化計量的現場及實驗室校驗。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。