[实用新型]手持式光数字信号分析仪

说明书

技术领域

本实用新型属于手持式测试仪器技术领域，尤其涉及一种用于电力行业测试的手持式光数字信号分析仪。

背景技术

智能变电站/数字化变电站数据从源头实现数字化，真正实现了信息集成、网络通信及数据共享。智能变电站中电压、电流在采集模块中进行AD采样，通过光纤将采集量传送至合并单元(MU)，合并单元将合并后的信号按IEC61850-9-2、IEC60044-8规约传送至光数字继电保护装置，此外，智能变电站采用GOOSE报文通过网络传输开关量信号，通过智能终端操作断路器，对断路器进行跳合闸操作。由此看来，智能变电站与传统变电站有着极大的差异，继电保护装置、合并单元及智能终端的测试与监测都是新的重要的发展方向。

手持式光数字信号分析仪是基于数字化变电站IEC61850标准开发的，广泛适用于110kV～750kV智能变电站/数字化变电站光数字继电保护装置的快速简捷测试、MU输出信息快捷监测以及遥测、遥信量快捷监测。

发明内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种手持式光数字信号分析仪，用于智能变电站系统联调、安装调试、故障检修、IEC61850体系及相关技能培训。

手持式光数字信号分析仪，由上位机和下位机组成，其特征在于：上位机与下位机之间通过无线网口交互，下位机进行收发报文和初步处理工作，上位机进行控制和显示。

所述下位机包括DSP主控模块、FPGA模块、两个光以太网口收发模块、光功率检测模块、无线网口通讯模块，下位机外置接口：两对光以太网口、一对光串口和一个光功率探测接口，两对光以太网口分别与同一个光以太网口收发模块相连，一对光串口分别与FPGA模块的光串口接收端和发送端相连，一个光功率探测接口与光功率检测模块的光电探测器相连，DSP主控模块分别与FPGA模块、两个光以太网口收发模块、光功率检测模块相连，无线网口通讯模块与另一个光以太网口收发模块相连。

所述下位机根据数据流走向分为:

光串口接收：光接收串口选用850nm接收光模块，FT3和B码报文经过光串口接收转换为电信号，到达运算放大器，将弱信号放大，而后经过比较器，将模拟信号转变为数字信号，将数字信号送入Xilinx Spatan6系列FPGA，经FPGA做串并行数据转换后转给ADI双核DSP；

光串口发送：FT3报文由DSP产生，经过FPGA、驱动芯片、光串口发送模块，转换为850nm的光发出；

光以太网口收发：光以太网模块将接收的IEC61850-9-2或GOOSE报文转化为电信号，发给光以太网物理层芯片，将串行数据转换为并行数据发送到DSP，光以太网口发送过程与这相反；

无线网收发：下位机通过天线接收上位机发送的数据，由WIFI模块接收，WIFI模块将数据转发给PHY，PHY组帧后发给DSP，WIFI发送过程与其相反；

光功率检测：被测光信号经光电探测器转换为光电流，经对数放大器，放大为电压信号，后经14位AD芯片转换为数字信号，发送到DSP。

所述DSP主控模块用到的DSP为双核DSP。两个核分配不同的任务，协调工作，极大地提高了工作效率。一个核主要负责各接口报文的收发、数据解析，另一个核主要负责与上位机通讯及上位机命令的解析。

光以太网口用于收发IEC61850-9-2和GOOSE报文，光串口用于收发IEC60044-8报文或FT3报文、接收IRIG-B码报文，光功率探测接口用于检测850nm波长或FT3通讯协议波长和1310nm波长或9-2、GOOSE通讯协议波长的光功率；上位机采用ARM系列4核CPU作为控制芯片，在安卓系统上安装对应的应用软件，并用快捷的触屏操作方式，上下位机通过无线网口通讯。此种应用为业界首创，极具实用性，通过无线网口与下位机交互。

所述FPGA模块，其对FT3报文和IRIG-B码报文的接收采用电路复用的方案，只用一个光串口接收头，就可实现两种协议报文的接收。此复用方案的实现借助于FT3和IRIG-B码报文传输的信号频段不同。

本实用新型支持发送与接收IEC61850-9-2、IEC60044-8或FT3、GOOSE光数字报文，可接收IRIG-B码报文，完成对光数字继电保护和测控装置的测试；

支持网络报文侦听，拥有IEC61850-9-2报文波形显示、谐波分析、报文的时间离散度统计、丢帧或错序报警和GOOSE报文变位提示、变位报文时间间隔统计等功能；