CN207440608U - 实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统。该装置包括：与待测电力装置控制系统连接的光纤收发器；与光纤收发器以及RTDS连接的中央处理器；光纤收发器，用于接收待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将第一光信号转换为第一电信号，以及接收中央处理器发送的第二电信号，将第二电信号转换为第二光信号，并将第二光信号反馈至待测电力装置控制系统；中央处理器，用于接收并解析第一电信号得到脉冲信号，将脉冲信号发送至RTDS，接收并处理RTDS响应脉冲信号得到的反馈信号，得到的第二电信号，并将第二电信号发送至光纤收发器。通过该装置使RTDS可对不同光纤协议、不同电压等级的电力装置控制系统进行测试，提高了RTDS适用范围。

Description

实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统

技术领域

本实用新型涉及电力装置控制系统测试领域，特别是涉及一种实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统。

背景技术

近年来随着国家对能源互联网、智能电网、弹性电网等的要求越来越高，级联中高压电力装置在电力系统中有了越来越广泛的应用，电压等级的升高对电力电子器件的要求也越来越高，但电力电子器件相对传统的电气件略显脆弱，为了减少人为的失误所造成的器件损坏，上主电前对电力装置的控制系统性能进行测试就显得尤为重要。

传统的电力装置控制系统测试方法包括：将实际装置的大功率功率单元微型化，做成小电压小功率等级的实物平台，基于该平台完成对控制系统控制性能的测试；或者通过将RTDS(Real Time Digital Simulator，实时数字仿真装置)与实际被测装置连接，对实际被测装置进行实时数字仿真。然而，电力装置一般采用光纤与各功率单元进行通信，而不同的电力装置往往通过不同的光纤通信协议进行通信，RTDS不能提供兼容各光纤通信协议的光纤通信接口。因此，针对不同光纤通信协议的电力装置需要配备不同的RTDS，成本高且适用范围小。

实用新型内容

基于此，有必要针对实时数字仿真装置不能提供兼容各光纤通信协议的光纤通信接口的问题，提供一种实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统。

一种实现电力装置控制系统测试的通信装置，包括：

与待测电力装置控制系统连接的光纤收发器；

与所述光纤收发器以及RTDS连接的中央处理器；

所述光纤收发器，用于接收所述待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一电信号，以及接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二光信号，并将所述第二光信号反馈至所述待测电力装置控制系统；

所述中央处理器，用于接收并解析所述第一电信号得到脉冲信号，将所述脉冲信号发送至RTDS，接收并处理所述RTDS响应所述脉冲信号得到的反馈信号，得到的第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述光纤收发器。

在其中一个实施例中，还包括分别与所述光纤收发器和所述中央处理器连接的电平转换器，用于接收所述光纤收发器发送的第一电信号，将所述第一电信号转换为第一预设电平标准的第一电信号并发送至所述中央处理器；接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二预设电平标准的第二电信号并发送至所述光纤收发器。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的A/D转换器，所述A/D转换器用于接收所述RTDS响应所述脉冲信号的模拟反馈信号，将所述模拟反馈信号转换为数字反馈信号，并将所述数字反馈信号发送至所述中央处理器。

在其中一个实施例中，还包括输入端与所述RTDS连接、输出端与所述A/D转换器连接的信号调理器，所述信号调理器用于接收模拟反馈信号，根据预设标准对所述模拟反馈信号进行转换，并将转换后的模拟反馈信号发送至所述A/D转换器。

在其中一个实施例中，至少两个级联的光纤收发器与所述中央处理器连接；至少两个级联的信号调理器与所述A/D转换器连接。

在其中一个实施例中，所述光纤收发器包括光纤接收器以及与所述光纤接收器对应的光纤发送器，

所述光纤接收器，用于接收所述待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一电信号；

所述光纤发送器，用于接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二光信号，并将所述第二光信号反馈至所述待测电力装置控制系统。

在其中一个实施例中，所述光纤收发器通过串口与所述中央处理器连接。

在其中一个实施例中，还包括输入端与所述中央处理器连接、输出端与所述RTDS连接的脉冲发送器。

在其中一个实施例中，所述A/D转换器为12位A/D转换器。

一种实现电力装置控制系统测试的测试系统，包括待测电力装置控制系统、上述任一项实施例所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，以及与所述实现电力装置控制系统测试的通信装置连接、用于对待测电力装置控制系统进行测试的RTDS设备。

上述实现电力装置控制系统测试的通信装置和测试系统，通过利用光纤收发器将待测电力装置控制系统输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号转换为RTDS所需的脉冲信号，以及通过光纤收发器将RTDS反馈的电信号转换为光信号，并将反馈得到的光信号发送至待测电力装置控制系统，RTDS均可通过电信号与待测电力装置控制系统进行通信，因而无需考虑各电力装置所采用的光纤通信协议，使得同一RTDS可兼容检测不同光纤通信协议的电力装置，从而扩展了RTDS的可适用范围。由于采用不同光纤通信协议的电力装置均可利用同一RTDS进行仿真测试，进一步降低了测试所需成本。

附图说明

图1为一实施例中实现电力装置控制系统测试的通信装置的结构示意图；

图2为另一实施例中实现电力装置控制系统测试的通信装置的结构示意图；

图3为另一实施例中实现电力装置控制系统测试的通信装置的结构示意图；

图4为另一实施例中实现电力装置控制系统测试的通信装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

如图1所示，在一实施例中，一种实现电力装置控制系统测试的通信装置200，包括：与待测电力装置控制系统连接的光纤收发器210，与光纤收发器210以及RTDS(RealTime Digital Simulator，实时数字仿真仪)300连接的中央处理器220。

RTDS是由加拿大曼尼托巴RTDS公司开发制造，专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置。RTDS是“实时的”模似装置，实时是指电力系统的运算法则能被计算得足够快，因而能连续地产生输出，这些输出结果真实地代表了在实际网络中的情形。由于RTDS是实时的模似器，因此它能被直接地连接到电力系统控制和保护装置上，通过该装置使用户可以研究电力系统装置和网络上的干扰所带来的影响从而防止断电或故障。

然而，电力装置控制系统通常采用光纤与各功率单元进行通信以提高抗干扰能力，针对采用不同光纤通信协议的电力装置的仿真测试，RTDS需要具有与之兼容的光纤通信接口，因此，不同的电力装置只能使用专用的RTDS设备。而上述实现电力装置控制系统测试的通信装置，用于连接在待测电力装置控制系统和RTDS之间，可兼容不同光纤协议以及不同电压等级的电力电子装置控制系统，并通过光纤收发器完成光信号和电信号之间的转换，RTDS直接与该通信装置的电接口连接即可，进而可实现通过RTDS对不同光纤通信协议的电力装置控制系统进行测试，提高了RTDS设备的通用性。

进一步地，光纤收发器210，用于接收待测电力装置控制系统100输出的第一光信号，并将第一光信号转换为第一电信号，以及接收中央处理器220发送的第二电信号，将第二电信号转换为第二光信号，并将第二光信号反馈至待测电力装置控制系统100。

在本实施例中，光纤收发器210通过光纤与待测电力装置控制系统100连接，将待测电力装置控制系统100通过光纤传输的光信号转换为电信号后与RTDS 300进行通信，并将RTDS 300返回的电信号转换为光信号后，再通过光纤将光信号反馈至电力装置控制系统100，使采用不同光纤协议的电力装置控制系统100均可通过通信装置200与RTDS 300之间建立通信链接。

中央处理器220，用于接收并解析第一电信号得到脉冲信号，将脉冲信号发送至RTDS 300，接收并处理RTDS 300响应脉冲信号得到的反馈信号，得到的第二电信号，并将第二电信号发送至光纤收发器210。

在本实施例中，中央处理器220在接收到光纤收发器210发送的第一电信号时，对该第一电信号进行解析，得到需要发送至RTDS 300进行测试的脉冲信号，并将该脉冲信号发送至RTDS 300进行仿真测试，以便通过脉冲信号获得更多的器件信息，更准确地分析和掌握电力装置控制系统100中器件的行为特征。并且，中央处理器220还可对RTDS 300响应脉冲信号的反馈信号进行处理，并通过光纤收发器210发送至待测电力装置控制系统100，实现对待测电力装置控制系统100的闭环测试。

进一步地，反馈信号包括控制待测电力装置控制系统中保护装置的相关信号，比如断路器的状态信号、其他保护器件的开关状态信号等。

利用实现电力装置控制系统测试的通信装置200实现电力装置控制系统100与RTDS 300之间的通信，使RTDS 300无需配置与待测电力装置控制系统100对应的光纤通信接口，可通用于各类型的电力装置控制系统，完成对电力装置控制系统的闭环测试，扩大RTDS的适用范围。

在另一实施例中，如图2所示，实现电力装置控制系统测试的通信装置200还包括分别与光纤收发器210和中央处理器220连接的电平转换器230，用于接收光纤收发器210发送的第一电信号，将第一电信号转换为预设电平标准的第一电信号并发送至中央处理器220，接收中央220处理器发送的第二电信号，将第二电信号转换为预设电平标准的第二电信号并发送至光纤收发器210。

电平转换器是指将输入电压转换为另一电压值进行输出的装换装置。在本实施例中，第一预设电平标准为中央处理器220的工作电压标准，通过电平转换器230将光纤收发器输出的第一电信号转换为中央处理器220对应的工作电压，以便中央处理器220对转换后的第一电信号进行处理。

进一步地，第二预设电平标准为光纤收发器210的工作电压标准，通过电平转换器230将中央处理器220输出的第二电信号转换为光纤收发器210对应的工作电压，以便光纤处理器210对转换后的第二电信号进行光电转换处理。

通过在光纤收发器210和中央处理器220之间设置电平转换器230，满足不同器件的不同工作电平需求，使得具有不同工作电压的光纤收发器210和中央处理器220能够正常进行通信。

在另一实施例中，如图3所示，实现电力装置控制系统测试的通信装置200还包括与中央处理器220连接的A/D转换器240，A/D转换器240用于接收RTDS300响应脉冲信号得到的模拟反馈信号，将模拟反馈信号转换为数字反馈信号，并将数字反馈信号发送至中央处理器220。中央处理器220还用于控制A/D转换器240的采样时序。

A/D转换器可采用12位A/D转换器，比如AD7874转换器、AD7878转换器、AD7888转换器等。

进一步地，中央处理器220还用于接收A/D转换器240发送的数字反馈信号，将数字反馈信号打包后通过电平转换器230发送至光纤收发器的电信号输入端。

在另一实施例中，实现电力装置控制系统测试的通信装置200还包括输入端与RTDS 300连接、输出端与A/D转换器240连接的信号调理器250，信号调理器250用于接收模拟反馈信号，根据预设标准对模拟反馈信号进行转换，并将转换后的模拟反馈信号发送至A/D转换器。

信号调理器250与RTDS 300的模拟量输出板连接，接收RTDS 300反馈的模拟信号，并可对该模拟信号进行相关处理，比如放大、滤波处理等。进一步地，信号调理器250可包括放大器和/或滤波器。

如图3所示，实现电力装置控制系统测试的通信装置200还包括输入端与中央处理器220连接、输出端与RTDS 300连接的脉冲发送器260，用于将中央处理器220解析得到的脉冲信号发送至RTDS 300。

在另一实施例中，如图4所示，实现电力装置控制系统测试的通信装置200包括至少两个级联的光纤收发器210与电平转换器230连接，至少两个级联的信号调理器250与A/D转换器240连接。至少两个级联的光纤收发器210还分别与至少两个级联的待测电力装置控制系统对应连接，至少两个级联的信号调理器250还与RTDS 300连接。

具体的，光纤收发器包括光纤接收器以及与光纤接收器对应的光纤发送器，光纤接收器用于接收待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将第一光信号转换为第一电信号，光纤发送器用于接收中央处理器发送的第二电信号，将第二电信号转换为第二光信号，并将第二光信号反馈至待测电力装置控制系统。

进一步地，中央处理器220还通过电平转换器230与脉冲发送器260连接。

进一步地，实现电力装置控制系统测试的通信装置200可叠加使用，进一步扩展可连接的电力装置控制系统的数量。

通过实现电力装置控制系统测试的通信装置200中设置多个级联的光纤收发器210，可实现与级联中高压电力装置控制系统连接，同时对级联中高压电力装置控制系统进行测试，对应地，在通信装置200的电接口端设置多个级联的信号调理器250，接收RTDS 300对级联的各个电力装置控制系统测试后反馈的信号，从而可利用RTDS 300同时对级联的各个电力装置控制系统进行闭环测试，以及时发现电力装置控制系统异常并进行相应控制，减少异常情况对电子器件损坏的现象。

在另一实施例中，还提供一种实现电力装置控制系统测试的测试系统，包括待测电力装置控制系统、上述任一项实施例的实现电力装置控制系统测试的通信装置，以及与实现电力装置控制系统测试的通信装置连接、用于对待测电力装置控制系统进行测试的RTDS设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，包括：

与待测电力装置控制系统连接的光纤收发器；

与所述光纤收发器以及RTDS连接的中央处理器；

所述光纤收发器，用于接收所述待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一电信号，以及接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二光信号，并将所述第二光信号反馈至所述待测电力装置控制系统；

所述中央处理器，用于接收并解析所述第一电信号得到脉冲信号，将所述脉冲信号发送至RTDS，接收并处理所述RTDS响应所述脉冲信号得到的反馈信号，得到的第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述光纤收发器。

2.根据权利要求1所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，还包括分别与所述光纤收发器和所述中央处理器连接的电平转换器，用于接收所述光纤收发器发送的第一电信号，将所述第一电信号转换为第一预设电平标准的第一电信号并发送至所述中央处理器；接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二预设电平标准的第二电信号并发送至所述光纤收发器。

3.根据权利要求1所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，还包括与所述中央处理器连接的A/D转换器，所述A/D转换器用于接收所述RTDS响应所述脉冲信号的模拟反馈信号，将所述模拟反馈信号转换为数字反馈信号，并将所述数字反馈信号发送至所述中央处理器。

4.根据权利要求3所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，还包括输入端与所述RTDS连接、输出端与所述A/D转换器连接的信号调理器，所述信号调理器用于接收模拟反馈信号，根据预设标准对所述模拟反馈信号进行转换，并将转换后的模拟反馈信号发送至所述A/D转换器。

5.根据权利要求4所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，至少两个级联的光纤收发器与所述中央处理器连接；至少两个级联的信号调理器与所述A/D转换器连接。

6.根据权利要求1所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，所述光纤收发器包括光纤接收器以及与所述光纤接收器对应的光纤发送器，

所述光纤接收器，用于接收所述待测电力装置控制系统输出的第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一电信号；

所述光纤发送器，用于接收所述中央处理器发送的第二电信号，将所述第二电信号转换为第二光信号，并将所述第二光信号反馈至所述待测电力装置控制系统。

7.根据权利要求1所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，所述光纤收发器通过串口与所述中央处理器连接。

8.根据权利要求1所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，还包括输入端与所述中央处理器连接、输出端与所述RTDS连接的脉冲发送器。

9.根据权利要求3所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，其特征在于，所述A/D转换器为12位A/D转换器。

10.一种实现电力装置控制系统测试的测试系统，其特征在于，包括待测电力装置控制系统、权利要求1-9中任一项所述的实现电力装置控制系统测试的通信装置，以及与所述实现电力装置控制系统测试的通信装置连接、用于对待测电力装置控制系统进行测试的RTDS设备。