CN106896710A - 现场可配置的时间同步测试***及实现方法 - Google Patents

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陈泽青
杨炳
王春
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Abstract

本发明公开了一种现场可配置的时间同步测试***及实现方法，包括通用接口总线、若干多功能信号检测卡、嵌入式处理器、存储器、LCD显示器、人机接口、高精度测试基准单元和整定测试单元，多功能信号检测卡包括FPGA芯片和信号调理电路，嵌入式处理器中设置有***引擎和总线控制器，***引擎具有标准配置脚本加载接口和功能组件标准调度接口，通过总线控制器操纵通用接口总线，以便响应和调度各个功能组件对数据读写的要求，实现功能组件之间的数据交换的管理，功能组件包括整定测试功能模块、时间同步信号检测功能模块、数据分析与判断功能模块、测试结果显示功能模块和数据管理功能模块。本发明具有极高的灵活性和重用性，工作效率高，便于维护。

Description

现场可配置的时间同步测试***及实现方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种现场可配置的时间同步测试***及实现方法，主要应用于智能变电站的时间同步。
背景技术
随着智能电网的建设与发展，智能变电站对时间同步***提出了越来越高的要求，对时间同步***的产品性能现场评定、成品出厂检测、同步状态监测诊断、现场测试分析等提出了新的应用要求，即时间同步测试***必须针对具体测试要求具备现场可重配置能力，以便在现场快速变更测试流程和仪器功能，从而利用一台测试仪方便快捷地完成多种现场测试分析任务。
现有技术中，如名称为“一种手持式时间同步测试仪”(申请号2014103114147.8)的中国发明专利公开了一种手持式时间同步测试仪，包括信号前置处理单元、规约接收检验单元、主控单元、测量单元和人机界面单元，还包括PPS/PPM/PPH脉冲信号解码单元、IRIG-B(AC/DC)TTL/422时间信号解码单元、RS232/485时间频率信号解码单元、被授时设备告警信息解码单元、可控同步信号输出和报文自动解析单元。现有测试仪是根据一个具体的应用场景而构建的，在本质上属于静态***：即测试***是预先设计好的，投入使用后固定不变，不具备根据不同的测试对象和测试任务调整和动态重构的能力，不能很好的适应动态需求；另外在传统的测试***控制流程中，流程是按照预定义的测试任务要求单一顺序的排下来，对于被测对象、测试点很多、测试参数复杂的要求下，就会导致测试控制流程设置异常繁琐以及重复工作多，难于实现结构化、模块化设计，耗时耗力而容易出错，加上测试任务需求随时可能发生变化，检测参数可能增多，测试范围可能调整，则测试***控制流程就需要不断的改变，***的维护非常困难。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种现场可配置的时间同步测试***及实现方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种现场可配置的时间同步测试***，包括测试仪平台、通用接口总线和若干多功能信号检测卡；
所述测试仪平台包括嵌入式处理器、存储器、LCD显示器、人机接口、高精度测试基准单元和整定测试单元；
所述嵌入式处理器、所述存储器、所述LCD显示器、所述人机接口、所述高精度测试基准单元、所述整定测试单元和若干所述多功能信号检测卡均挂在所述通用接口总线上；
所述多功能信号检测卡包括FPGA芯片和信号调理电路，所述信号调理电路的信号输入端连接有输入接口，所述信号调理电路的信号输出端与所述FPGA芯片连接，所述FPGA芯片挂在所述通用接口总线上。
基于上述硬件结构得出的现场可配置的时间同步测试实现方法，所述嵌入式处理器中设置有***引擎和总线控制器，所述***引擎具有标准配置脚本加载接口和功能组件标准调度接口，所述***引擎通过总线控制器操纵通用接口总线，以便响应和调度各个功能组件对数据读写的要求，实现功能组件之间的数据交换的管理，所述功能组件包括整定测试功能模块、时间同步信号检测功能模块、数据分析与判断功能模块、测试结果显示功能模块和数据管理功能模块，具体实现方法包括以下步骤：
1)通过人机接口在LCD显示器上选择配置脚本并送至***引擎；
2)***引擎操纵嵌入式处理器解析完选定的配置脚本后，确定测试对象数量、时间同步信号的类型、时间同步信号的接口电平以及解析深度；
3)***引擎组态时间同步整定测试流程，达到检测的就绪状态；
4)***引擎通过读取脚本解析而来的配置信息，通过功能组件标准调度接口调度各功能组件，将可独立工作的功能组件通过总线控制器在运行时连接起来；
5)通过人机接口在LCD显示器上选择开始检测程序并发送到***引擎；
6)通过功能组件操纵嵌入式处理器，通过通用接口总线驱动多功能信号检测卡的检测配置，并通过多功能信号检测卡的信号调理电路进行信号接口电平转换，通过FPGA芯片完成时间同步信号的解析测试和测试数据组装，并将组装好的数据通过通用接口总线发送给嵌入式处理器进行处理后返回***引擎，完成信号的检测工作；
7)***引擎调度数据分析与判断功能模块来操纵嵌入式处理器执行数据的分析和判断功能，并且将分析后的测试数据和测试报告文件返回***引擎；
8)通过人机接口在LCD显示器上选择显示测试数据功能并发送至***引擎；
9)***引擎返回测试数据并在LCD显示器上显示；
10)通过人机接口在LCD显示器上选择保存功能将测试数据和测试报告文件存放到存储器上的后台数据库中。
作为本专利选择的一种技术方案，所述时间同步信号检测功能模块包括常规信号检测功能模块、网络时间报文检测功能模块和时间同步状态检测功能模块。
本发明的有益效果在于：
本发明提出的现场可配置的时间同步***测试仪及实现方法，通过多功能信号检测卡经过通用接口总线与嵌入式处理器相连接，保证了信号检测硬件模块的可互换性；另外将所有的测试参数、测试流程的信息抽象成配置脚本，而将与测试仪控制、时间同步信号检测有关的功能模块集成为功能组件，通过构建通用的***引擎，根据已有的配置信息调用功能组件的功能模块完成测试功能，当测试任务发生变化时，只要通过外设接口改变配置脚本就可让***适应新的测试需求，克服了传统测试仪难于实现结构化和模块化设计、耗时耗力、测试对象和数据需求随时可能发生变化、检测参数可能增多、测试范围可能调整、则测试***控制流程就需要不断的改变的问题，克服了***极难维护的缺点。
附图说明
图1是本发明所述现场可配置的时间同步测试***的结构示意框图；
图2是本发明所述***引擎的示意图；
图3是本发明所述现场可配置的时间同步测试实现方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括测试仪平台、通用接口总线和若干多功能信号检测卡；
测试仪平台包括嵌入式处理器、存储器、LCD显示器、人机接口、高精度测试基准单元和整定测试单元；
嵌入式处理器、存储器、LCD显示器、人机接口、高精度测试基准单元、整定测试单元和若干多功能信号检测卡均挂在通用接口总线上；
多功能信号检测卡包括FPGA芯片和信号调理电路，信号调理电路的信号输入端连接有输入接口，信号调理电路的信号输出端与FPGA芯片连接，FPGA芯片挂在通用接口总线上。
高精度测试基准单元，用于根据接收到的卫星时钟信号或外部高精度时间基准信号，实现对本地的时间***校准和同步，形成测试***的时间基准源，通过通用接口总线，给本***的各个组件和板卡提供测试比对的时间基准信号。
整定测试单元通过通用接口总线获取标准配置脚本和时间基准源，根据标准配置脚本的参数，输出时间信号(信息)的特性值，并将整定后的时间信号(信息)传导到被测时间同步***(装置)，以测试被测时间同步***(装置)对整定特性值的响应情况。
嵌入式处理器通过人机接口来设置和选择标准配置脚本并存放在存储器中，标准配置脚本需通过嵌入式处理器从存储器中送至LCD显示器显示，同时嵌入式处理器对其进行处理。
结合图2和图3所示，嵌入式处理器中设置有***引擎和总线控制器，***引擎具有标准配置脚本加载接口和功能组件标准调度接口，***引擎通过总线控制器操纵通用接口总线，以便响应和调度各个功能组件对数据读写的要求，实现功能组件之间的数据交换的管理。功能组件是遵循***引擎的标准接口规范编写的功能模块，功能组件包括整定测试功能模块、时间同步信号检测功能模块、数据分析与判断功能模块、测试结果显示功能模块和数据管理功能模块，时间同步信号检测功能模块包括常规信号检测功能模块、网络时间报文检测功能模块和时间同步状态检测功能模块。***引擎通过加载标准配置脚本项，根据标准配置脚本的测试参数、测试流程的要求，通过所述的总线控制器操纵所述的数据总线，来调度所述的功能组件及所述的后台数据库进行测试流程的操作。
标准配置脚本是采用XML跨平台的文档语言撰写的***引擎可读取的标准配置脚本，且一个标准配置脚本对应一个测量流程，并且该标准配置脚本集成所有的测试参数、测试流程有关的数据信息以及功能组件连接方式。
***引擎架构见图2，图中所示的***引擎通过标准的调度接口来实现对标准配置脚本的标准加载接口以及对功能组件的数据采集功能模块、解析功能模块、数据调理功能模块、数据分析功能模块的调度功能，在本次实施方式中解析功能模块是XML解析功能模块，用于解析标准配置脚本，这样将***引擎设计为各个子模块的集合，这些模块共同组成***引擎运行支持***，该***暴露一个接口用于支持测量任务脚本。在不同的平台下，集成该***引擎运行支持***的测试任务，通过调用标准接口，读取用户配置的测量任务脚本，完成期望的数据采集和数据分析。
多功能信号检测卡接收嵌入式处理器通过通用接口总线发送的控制信号和时间基准源，经过多功能信号检测卡的信号调理电路进行信号接口电平转换、FPGA芯片完成时间同步信号的解析测试和测试数据组装，并将组装好的测试数据通过通用接口总线发送给嵌入式处理器进行处理；由***引擎通过总线控制器操纵数据总线，来调度功能组件和存储器中的后台数据库，运行测试仪平台的各功能组件。
具体实现方法包括以下步骤：
1)通过人机接口在LCD显示器上选择配置脚本并送至***引擎；
2)***引擎操纵嵌入式处理器解析完选定的配置脚本后，确定测试对象数量、时间同步信号的类型、时间同步信号的接口电平以及解析深度；
3)***引擎组态时间同步整定测试流程，达到检测的就绪状态；
4)***引擎通过读取脚本解析而来的配置信息，通过功能组件标准调度接口调度各功能组件，将可独立工作的功能组件通过总线控制器在运行时连接起来；
5)通过人机接口在LCD显示器上选择开始检测程序并发送到***引擎；
6)通过功能组件操纵嵌入式处理器，通过通用接口总线驱动多功能信号检测卡的检测配置，并通过多功能信号检测卡的信号调理电路进行信号接口电平转换，通过FPGA芯片完成时间同步信号的解析测试和测试数据组装，并将组装好的数据通过通用接口总线发送给嵌入式处理器进行处理后返回***引擎，完成信号的检测工作；
7)***引擎调度数据分析与判断功能模块来操纵嵌入式处理器执行数据的分析和判断功能，并且将分析后的测试数据和测试报告文件返回***引擎；
8)通过人机接口在LCD显示器上选择显示测试数据功能并发送至***引擎；
9)***引擎返回测试数据并在LCD显示器上显示；
10)通过人机接口在LCD显示器上选择保存功能将测试数据和测试报告文件存放到存储器上的后台数据库中。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种现场可配置的时间同步测试***，其特征在于：包括测试仪平台、通用接口总线和若干多功能信号检测卡；
所述测试仪平台包括嵌入式处理器、存储器、LCD显示器、人机接口、高精度测试基准单元和整定测试单元；
所述嵌入式处理器、所述存储器、所述LCD显示器、所述人机接口、所述高精度测试基准单元、所述整定测试单元和若干所述多功能信号检测卡均挂在所述通用接口总线上；
所述多功能信号检测卡包括FPGA芯片和信号调理电路，所述信号调理电路的信号输入端连接有输入接口，所述信号调理电路的信号输出端与所述FPGA芯片连接，所述FPGA芯片挂在所述通用接口总线上。
2.一种现场可配置的时间同步测试实现方法，其特征在于，所述嵌入式处理器中设置有***引擎和总线控制器，所述***引擎具有标准配置脚本加载接口和功能组件标准调度接口，所述***引擎通过总线控制器操纵通用接口总线，以便响应和调度各个功能组件对数据读写的要求，实现功能组件之间的数据交换的管理，所述功能组件包括整定测试功能模块、时间同步信号检测功能模块、数据分析与判断功能模块、测试结果显示功能模块和数据管理功能模块，具体实现方法包括以下步骤：
1)通过人机接口在LCD显示器上选择配置脚本并送至***引擎；
2)***引擎操纵嵌入式处理器解析完选定的配置脚本后，确定测试对象数量、时间同步信号的类型、时间同步信号的接口电平以及解析深度；
3)***引擎组态时间同步整定测试流程，达到检测的就绪状态；
4)***引擎通过读取脚本解析而来的配置信息，通过功能组件标准调度接口调度各功能组件，将可独立工作的功能组件通过总线控制器在运行时连接起来；
5)通过人机接口在LCD显示器上选择开始检测程序并发送到***引擎；
6)通过功能组件操纵嵌入式处理器，通过通用接口总线驱动多功能信号检测卡的检测配置，并通过多功能信号检测卡的信号调理电路进行信号接口电平转换，通过FPGA芯片完成时间同步信号的解析测试和测试数据组装，并将组装好的数据通过通用接口总线发送给嵌入式处理器进行处理后返回***引擎，完成信号的检测工作；
7)***引擎调度数据分析与判断功能模块来操纵嵌入式处理器执行数据的分析和判断功能，并且将分析后的测试数据和测试报告文件返回***引擎；
8)通过人机接口在LCD显示器上选择显示测试数据功能并发送至***引擎；
9)***引擎返回测试数据并在LCD显示器上显示；
10)通过人机接口在LCD显示器上选择保存功能将测试数据和测试报告文件存放到存储器上的后台数据库中。
3.根据权利要求2所述现场可配置的时间同步测试实现方法，其特征在于：所述时间同步信号检测功能模块包括常规信号检测功能模块、网络时间报文检测功能模块和时间同步状态检测功能模块。
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