CN108345243A - 数字化计量测试用ft3到iec61850-9-2协议转换装置 - Google Patents

数字化计量测试用ft3到iec61850-9-2协议转换装置 Download PDF

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吴剑芳
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Abstract

本发明公开了一种数字化计量测试用FT3到IEC61850‑9‑2协议转换装置。本发明包括激光接收器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、MCU、PHY芯片、交换机模块和网络接口模块；所述的激光接收器对输入的FT3信号进行光电转化，将光信号转化为符合现场可编程逻辑门阵列FPGA输入的电信号；所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA用于解析FT3信号并将数据上传至MCU，并接收MCU的数据将其封装成满足IEC61850‑9‑2标准的数字报文，通过MII接口发送到PHY芯片；所述的交换机模块接收来自PHY芯片的数字报文，并将数字报文送往网络接口模块中的各个网络接口。本发明可接收IEC60044‑8标准中规定的FT3信号，并将其转化为符合IEC61850‑9‑2标准的数字报文信号，供给数字化计量测试设备使用。

Description

数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置
技术领域
本发明涉及智能变电站数字化计量测试领域，特别是一种数字化计量测
试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置。
背景技术
传统电子式电能计量***由电磁式互感器和电子式电能表组成，二次大量使用电缆传输信号，误差因素众多。不同于传统的模拟电能计量***，数字化电能计量***的整体架构发生了根本性的改变，整个***由电子式电流互感器（ECT）、电子式电压互感器（EVT）、合并单元、数字化电能表构成，电子式互感器（含合并单元）替代了传统电磁式互感器，光纤通信取代了大量的电线电缆，电子式电能表也被数字化电能表代替。
数字化电能计量具有绝缘结构简单、无***、无二次开路危险、数字信号分享更为容易、带负载能力强等优点，且在2009年国家电网公司提出了建设坚强智能电网的发展目标，并启动了智能电网试点工程建设。智能变电站作为智能电网的一个重要环节，在全国各地得到了推广建设，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等功能。数字化计量***作为智能变电站的重要组成部分，以数字化为特征，以计量某点电能为目标，根据互感器为电子式互感器或传统电磁式互感器，分为全数字化计量装置和半数字化计量装置。基于电子式互感器、合并单元、数字化电能表技术的数字化电能计量***在智能变电站中得到了广泛应用，针对现场只提供IEC60044-8标准的FT3 信号的情况，不方便使用智能变电站中各种在线、计量、测试设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其可接收IEC60044-8标准中规定的FT3信号，并将其转化为符合IEC61850-9-2标准的数字报文信号，以供给数字化计量测试设备使用。
为此，本发明采用如下的技术方案：数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其包括激光接收器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、MCU、PHY芯片、交换机模块和网络接口模块；
所述的激光接收器对输入的FT3信号进行光电转化，将光信号转化为符合现场可编程逻辑门阵列FPGA输入的电信号；
所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA用于解析FT3信号并将数据上传至MCU，并接收MCU的数据将其封装成满足IEC61850-9-2标准的数字报文，通过MII接口发送到PHY芯片；
所述的PHY芯片接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的数字报文，通过RJ45接口送往交换机模块；
所述的交换机模块接收来自PHY芯片的数字报文，并将数字报文送往网络接口模块中的各个网络接口。
作为上述技术方案的补充，所述的MCU接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的数据，对数据进行运算处理，并将处理好的数据传回现场可编程逻辑门阵列FPGA。
作为上述技术方案的补充，所述的网络接口模块支持不同规格网络端口，包括光网络端口和电网络端口，通过端口输出来自交换机模块的数字报文给数字化计量测试设备。
作为上述技术方案的补充，所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA，在内部生成FT3协议解析模块、FSMC总线控制器、FT3数据缓存区、IEC61850-9-2数据缓存区、IEC61850-9-2协议组帧模块和MII接口控制器；
其中，FT3协议解析模块用于解析接收到的FT3信号内包含的信息和数据；FT3数据缓存区用于存储解析出的FT3信息和数据；FSMC总线控制器用于与MCU微控制器通信，将FT3数据缓存区的数据上传至MCU和接收MCU下传的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2数据缓存区用于缓存接收到的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2协议组帧模块用于将IEC61850-9-2数据缓存区中的数据组装成符合IEC61850-9-2标准的数字报文；MII接口控制器用于将符合IEC61850-9-2标准的数据帧发送到PHY芯片。
本发明具有的有益效果如下：本发明主要针对智能变电站中部分电子式互感器采用的符合IEC60044-8标准的FT3协议，接收电子式互感器输出的FT3信号，并将其转化为可在交换机网络中传输的IEC61850-9-2数字报文的形式；方便智能变电站中各种在线、计量、测试设备使用。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如1图所示的数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其包括激光接收器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、MCU、PHY芯片、交换机模块和网络接口模块。
所述的激光接收器：采用AVAGO公司的HFBR-2416激光接收器，用于对输入的FT3协议信号进行光电转化，将光信号转化为符合现场可编程逻辑门阵列FPGA输入的电信号。
所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA：采用intel公司高性能FPGA，在内部生成FT3协议解析模块、FSMC总线控制器、FT3数据缓存区、IEC61850-9-2数据缓存区、IEC61850-9-2协议组帧模块和MII接口控制器；其中，FT3协议解析模块用于解析接收到的FT3信号内包含的信息和数据；FT3数据缓存区用于存储解析出的FT3信息和数据；FSMC总线控制用于与MCU微控制器通信，将FT3数据缓存区的数据上传至MCU和接收MCU下传的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2数据缓存区用于缓存接收到的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2协议组帧模块用于将IEC61850-9-2数据缓存区中的数据组装成符合IEC61850-9-2标准的数字报文；MII接口控制器用于将符合IEC61850-9-2标准的数据帧发送到PHY芯片。
所述的MCU微控制器采用意法半导体公司的STM32F407系列微控制器，用于接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的FT3数据，并对数据进行运算处理，并将处理好的数据传回现场可编程逻辑门阵列FPGA。
所述的PHY芯片采用工业以太网芯片DP83640，用于接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的数字报文，通过RJ45接口送往交换机模块。
所述的交换机模块采用交换机芯片IP178CH，用于接收来自PHY芯片的数字报文，并将数字报文送往网络接口模块中的各个网络接口。
所述的网络接口模块采用AVAGO公司的AFBR-5803系列光网络接口和RJ45电网络接口，用于支持不同规格光纤接头和网线水晶头，并通过接口输出来自交换机模块的IEC61850数字报文给数字化计量测试设备使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其特征在于，包括激光接收器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、MCU、PHY芯片、交换机模块和网络接口模块；
所述的激光接收器对输入的FT3信号进行光电转化，将光信号转化为符合现场可编程逻辑门阵列FPGA输入的电信号；
所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA用于解析FT3信号并将数据上传至MCU，并接收MCU的数据将其封装成满足IEC61850-9-2标准的数字报文，通过MII接口发送到PHY芯片；
所述的PHY芯片接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的数字报文，通过RJ45接口送往交换机模块；
所述的交换机模块接收来自PHY芯片的数字报文，并将数字报文送往网络接口模块中的各个网络接口。
2.根据权利要求1所述的数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其特征在于，所述的MCU接收来自现场可编程逻辑门阵列FPGA的数据，对数据进行运算处理，并将处理好的数据传回现场可编程逻辑门阵列FPGA。
3.根据权利要求1或2所述的数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其特征在于，所述的网络接口模块支持不同规格网络端口，包括光网络端口和电网络端口，通过端口输出来自交换机模块的数字报文给数字化计量测试设备。
4.根据权利要求1或2所述的数字化计量测试用FT3到IEC61850-9-2协议转换装置，其特征在于，所述的现场可编程逻辑门阵列FPGA，在内部生成FT3协议解析模块、FSMC总线控制器、FT3数据缓存区、IEC61850-9-2数据缓存区、IEC61850-9-2协议组帧模块和MII接口控制器；
其中，FT3协议解析模块用于解析接收到的FT3信号内包含的信息和数据；FT3数据缓存区用于存储解析出的FT3信息和数据；FSMC总线控制器用于与MCU微控制器通信，将FT3数据缓存区的数据上传至MCU和接收MCU下传的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2数据缓存区用于缓存接收到的IEC61850-9-2数据；IEC61850-9-2协议组帧模块用于将IEC61850-9-2数据缓存区中的数据组装成符合IEC61850-9-2标准的数字报文；MII接口控制器用于将符合IEC61850-9-2标准的数据帧发送到PHY芯片。
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