專利名稱：線路差動保護光纖通道模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力系統輸電線路差動保護光纖通道的模 擬裝置，屬于繼電保護技術領域。
技術背景
光纖通信系統因為光纖的帶寬大、傳輸距離長、通道衰耗小和受 電磁干擾小等優勢，已得到廣泛應用，并成為電力系統中輸電線路縱 聯保護通信通道的發展趨勢。但在實際應用中由于光纖通道的誤碼、 中斷、延時等工況而產生越來越多的新問題，從而影響基于光纖通道 的繼電保護的應用和電力系統的安全運行。
線路縱聯差動保護裝置在定檢投運前，既應作保護裝置本身的性 能試驗也要對光纖通道進行試驗及檢查。但是，由于受測試設備等的 條件限制，目前對于實際通道傳輸中主要的3種損傷通道延時、通 道誤碼和通道中斷，尚缺乏有效的測試手段，對保護裝置的性能不能 進行充分的驗證，可能給電力系統的安全運行帶來隱患。在裝置的現 場調試和檢驗過程中也迫切需要有相應的測試手段和設備，以節約工 程造價和調試時間。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，針對光纖通道的測試要求，提供 一種能模擬出實際傳輸中3種主要損傷的 線路差動保護光纖通道模擬裝置。本實用新型解決其技術問題所釆用的技術方案如下線路差動保 護光纖通道模擬裝置，其特征是組成包括以現場可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機和一臺參數設定PC機，FPGA分別連接線路雙側光 電轉換器及內部晶振1-3,雙側光電轉換器通過光纖輸入輸出接口串 接于雙側線路差動保護裝置的光纖通信通道中，PC機的程序參數下 載線的輸出端與FPGA的程序參數下載接口相連接。本實用新型的有益效果如下用PC機來設定、下載程序參數，如 通道延時時間、通道誤碼率、通道中斷時間、通道速率、通信線路碼 型等，裝置模擬機使用時串接于兩臺線路差動保護裝置的光纖通信通 道中，用于模擬真實光纖通道或通信網絡的實際工況，為檢查繼電保 護設備在通信通道的各種傳輸損傷下的工作情況和指標測試提供便 捷的模擬環境和有效的測試手段，裝置結構簡單，便于測試，也可以 對光纖差動保護裝置進行日常測試，及時消除電力系統的運行隱患， 節約工程造價和調試時間。
圖1為本實用新型光纖通道模擬裝置使用狀態結構框圖。圖2為本實用新型光纖通道模擬裝置模擬機的硬件電連接原理 示意圖。圖3為本實用新型光纖通道模擬裝置功能構成模塊框圖。
具體實施方式
下面參照附圖并結合實施例對本實用新型進行詳細描述。但是本 實用新型不限于所給出的例子。如圖1、圖2所示，本實用新型線路差動保護光纖通道模擬裝置 的組成包括以現場可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機和一臺參數 設定PC機，FPGA芯片管腳分配如下Hi —一為鎖相環l提供時鐘的晶振輸入；II 一一為鎖相環2提供時鐘的晶振輸入；H2——FPGA工作時鐘輸入；K5 —一通道1數據輸入；R4 —一通道1數據輸出；M14 — 一通道2數據輸入；H12 — 一通道2數據輸出；J1一一程序參數下載接口；E10/GND為裝置電源輸入。 FPGA的K5、 R4端分別連接光電轉換器GD1的電信號輸出輸入端DO、 DI， M14、 H12端分別連接光電轉換器GD2的電信號輸出輸入端DO、 DI， Hl、 II、 H2端分別連接內部晶振N1-N3,光電轉換器GD1、 GD2 通過光纖輸入輸出接口 GI、 GO串接于雙惻線路差動保護裝置的光纖 通信通道中，光電裝換器GDI用于完成線路一側方向的光/電、電/ 光轉換，光電裝換器GD2用于完成線路另一惻方向的光/電、電/光轉 換；FPGA完成兩個方向通道的單/雙極性變換、信號延時、誤碼、中 斷、數字鎖相等；內部晶振l、 2分別為兩個方向上的數字鎖相環提供時鐘，內部晶振3為FPGA本身的工作時鐘；電源模塊為整個裝置的各模塊提供電源。PC機的程序參數下載線的輸出端與FPGA的程序參數下載接口 Jl相連接。圖1中的PC機為裝有配套軟件的滿足一定性能要求的普通 微機，用于設定、下載程序參數，如通道延時時間、通道誤碼率、通 道中斷時間、通道速率、通信線路碼型等，提供給串接在雙側線路差 動保護裝置之間的光纖通信通道中的模擬機，用于模擬真實光纖通道 或通信網絡的實際工況。模擬裝置的功能構成模塊框圖如附圖3所示。光纖差動保護裝置的64Kbit/s或者2Mbit/s的光信號數據流，經 光纖接收接口被模擬裝置接收，隨后經光電轉換變為電信號的數據 流，該數據流送至FPGA (現場可編程邏輯器件)，在FPGA中經過單X 雙極性變換編碼，碼率提高到4Mbit/s，該4MbU/s數據流一方面送 至數字鎖相環(DPLL),數字鎖相環從碼流中恢復出數據時鐘以供給 其他同步數據處理電路，另一方面，該數據流依次送至延時、誤碼、 中斷模塊進行處理，以實現模擬實際光纖信道特性。經過處理后的碼 流再送給單\雙極性譯碼電路進行譯碼，并將數據速率恢復至原速率， 送出FPGA, FPGA送出的電信號數據流再經光電轉換變為光信號，經光纖發送接口送出。至于給電路輸入的延時時間、誤幀數量、連續錯 誤比特數、中斷時間和中斷間隔等參數可以通過程序參數下載接口進 行設置。此為光纖通道一個方向的模擬，另一個方向上的信號處理過 程與此完全相同。兩個方向的參數設置也完全獨立，分別設置。實施例中，按附圖2所示的電連接原理圖制作電路板，配以相應
合適的機箱結構及端口接插件。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計。按附圖3中所示，設計FPGA中各功能 模塊，完成相應的功能；在PC機中安裝Quartus I工5. 1軟件，并經 程序參數下載線與裝置連接。PC機資源要求，奔騰4以上處理器， 主頻800M以上，512M以上內存，20G以上硬盤，Windows 2000或 Windows XP操作系統。
本實用新型設計的光纖通道模擬裝置可以實現以下功能 U)模擬光纖通道延時，延時可調范圍0. 00-20. 00ms,級差 0. Olms,兩個通道延時可以不同；
(2) 模擬光纖通道誤碼誤幀，誤幀率可調范0-(7E-6)，插入連續
錯碼個數范圍0-330個，兩個通道參數可以不同；
(3) 模擬光纖通道中斷，中斷時間可調范圍0.0-130. Oms,級差
0. lms;中斷間隔時間可調范圍0. 0-16. 9s,級差0. ls,兩 個通道參數可以不同；
(4) 支持輸入數據速率64Kbps、 2. 048Mbps兩種標準或定制；
(5) 支持通信線路碼型CMI編碼、曼徹斯特編碼、BCH編碼；
(6) 同時使用2臺模擬裝置，可以檢查釆用雙通道的光纖電流差
動保護，分別檢查雙通道時保護動作情況、雙通道切換時 保護動作情況以及單通道時保護動作情況。
權利要求1 、線路差動保護光纖通道模擬裝置，其特征是組成包括以現場可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機和一臺參數設定PC機，FPGA分別連接線路雙側光電轉換器及內部晶振1-3，雙側光電轉換器通過光纖輸入輸出接口串接于雙側線路差動保護裝置的光纖通信通道中，PC機的程序參數下載線的輸出端與FPGA的程序參數下載接口相連接。
專利摘要線路差動保護光纖通道模擬裝置，組成包括以現場可編程邏輯器件FPGA為中心的模擬機和一臺參數設定PC機，FPGA分別連接線路雙側光電轉換器及內部晶振1-3，雙側光電轉換器通過光纖輸入輸出接口串接于雙側線路差動保護裝置的光纖通信通道中，PC機的程序參數下載線的輸出端與FPGA的程序參數下載接口相連接。本裝置模擬機使用時串接于兩臺線路差動保護裝置的光纖通信通道中，用PC機來設定、下載通道延時等程序參數，用于模擬真實光纖通道或通信網絡的實際工況，為檢查繼電保護設備在通信通道的各種傳輸損傷下的工作情況和指標測試提供便捷的模擬環境和有效的測試手段。
文檔編號H04B10/12GK201134808SQ200720041950
公開日2008年10月15日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者丁網林, 曹團結, 潘書燕, 闕連元 申請人:南京中德保護控制系統有限公司