與常規(guī) 繼 電 保 護 與 控 制 設 備 相 比，智 能 變 電站的智能化繼電保護和控制設備在信息傳輸上發(fā)生了較大 的 變 化，傳 統(tǒng) 的 電 纜 已 被 光 纖 所 代 替。由于數(shù)字信 息 實 現(xiàn) 標 準 化，繼 電 保 護 和 控 制 等 二次設備 間 的 信 息 共 享 和 互 操 作 性 也 有 很 大 的 提高。另外，智能化繼電保護和控制設備的部分原理和結構也發(fā)生明顯變化。設備的實現(xiàn)方式和應用方式的改變，使得原有的檢測和考核方法、項目和標準已經(jīng)不能適用于智能化繼電保護和控制設備，對該類設備的檢測提出了新的要求。

文獻［１－２］對國內市場上微機型繼電保護測試儀的現(xiàn)狀 進 行 了 研 究，指 出 國 內 廠 家 生 產(chǎn) 的 許多產(chǎn)品在質量、結 構、續(xù) 航 等 方 面 存 在 不 足，進 口測試儀的整機性能好，硬件可靠、精度高且使用壽命長，但是價格昂貴。文獻［３－６］從不同的使用環(huán)境對測試儀 提 出 了 功 能 上 應 該 滿 足 的 要 求，共 同點是支持以太網(wǎng)通信、遵 守ＩＥＣ６１８５０規(guī) 約 以 及產(chǎn)品小型化。文獻［７－１０］對以太網(wǎng)的通信技術作了介紹。ＩＥＣ６１８５０的作用、使用方法以及前景在文獻［１０－１３］中有清晰的介紹。文獻［１４－１５］介紹了光纖中色散對信號的影響以及補償方案。

基于此，研制出便攜式智能變電站繼電保護測試儀，它具 備 性 能 穩(wěn) 定、結 構 緊 湊、使 用 方 便 的特點，能夠應用于智能變電站任一具有光纖接口的設備的報文檢測中。

１ 測試儀的功能要求

１．１ 實現(xiàn)人機操作

測試儀裝配有一塊薄膜晶體顯示屏（ＴＦＴＬ－ＣＤ），能直接在屏幕上進行參數(shù)調整和指令發(fā)送，具有界面友好、人機交互性強的特點。

１．２ 以太網(wǎng)通信

測試儀通過 光 纖 以 太 網(wǎng) 口 與 設 備 相 連 通，構成數(shù)據(jù)交換通道，實現(xiàn)對智能化二次設備的準確、有效地功能檢測和性能考核。

１．３ 遵循ＩＣＥ６１８５０規(guī)約

測試儀發(fā)送的 ＳＶ 報文遵循ＩＥＣ６１８５０這一全球通用標 準，能 夠 與 任 意 的 保 護 測 控 裝 置 進 行通訊，增大了測試儀的應用范圍。

１．４ 光補償

測試儀通過 光 纖 與 被 測 裝 置 相 連，輸 出 光 信號。光信號在傳輸過程中會有衰弱，同時，測試儀使用年限較長以后，光纖端口的光信號也會減弱，

這可能使得 信 號 畸 變，從 而 影 響 到 測 試 儀 的 正 常使用。故測試儀光纖以太網(wǎng)口需要進行光補償，使得光信號能夠順利完整地傳送給被測裝置。

１．５ 雙操作模式

測試儀的操 作 采 用２種 方 式：便 捷 的 界 面 操作，使用者可以在觸摸屏上面用手指或者別的物體點擊功能按鈕才操作測試儀；可靠的按鍵操作，使用者可以 通 過 實 體 按 鍵 來 進 行 操 作，實 體 按 鍵以其機械性 能 給 人 以 直 接 的 反 饋，使 用 者 能 夠 十分明確自己是否進行了操作。２種操作模式既給了不同使用 習 慣 的 用 戶 以 不 同 的 選 擇，也 是 一 種保障，當一種操作模式無法進行的時候，另外一種能夠起到后備的作用，順利完成使測試任務。

２ 測試儀硬件設計

２．１ 總體設計

便攜式智能變電站繼電保護報文測試儀主機產(chǎn)生遵循ＩＥＣ６１８５０規(guī)約的ＳＶ 報文，通過光纖經(jīng)以太網(wǎng)口傳 送 給 被 測 裝 置，從 而 實 現(xiàn) 對 智 能 化 二次設備的報文檢測工作。

２．２ 硬件設計

測試儀主機 硬 件 結 構 如 圖１所 示，由 主 機 芯片、以 太 網(wǎng) 模 塊、開 關 量 模 塊、顯 示 模 塊 以 及ＴＦＴＬＣＤ模塊構成。

２．２．１ 主機芯片

測試 儀 主 機 采 用 ３２ 位 ＡＲＭ 微 控 制 器 的ＳＴＭ３２Ｆ１系列芯 片，由 ＳＴ 公 司 出 品，其 內 核 是Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３。該芯片體積小、功耗低、高性能，支持Ｔｈｕｍｂ（１６位）／ＡＲＭ（３２位）雙指令集，能很好的兼容８位／１６位器件，大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度快。

２．２．２ 以太網(wǎng)模塊

以太 網(wǎng) 模 塊 為 ＥＮＣ２８Ｊ６０，測 試 儀 全 面 支 持ＩＥＣ６１８５０規(guī)約，具有光纖以太網(wǎng)端 口，能 夠 輸 出基于ＩＥＣ６１８５０９－１或ＩＥＣ６１８５０９－２的報文。測試儀的光纖以太網(wǎng)接口可以接受和發(fā)送 ＳＶ 報文，測試時，將測試儀與被測裝置或者光交換機連接，能夠實現(xiàn)和被測裝置之間的信息交換。

２．２．３ 開關量模塊

開關量模塊為按鍵，按鍵動作時，通過將輸入電平轉換成數(shù)字信號、光電隔離等過程，按鍵動作這一指令傳至 ＡＲＭ 芯片進行處理。

２．２．４ 顯示模塊

顯示模塊為 ＬＥＤ指示燈模塊，顯示測試儀的開關狀態(tài)以及與被測裝置的連接狀態(tài)。當測試儀啟動時，開關指示燈會亮，當測試儀與被測裝置連接上并且ＩＰ匹 配 成 功、能 夠 進 行 通 信 時，通 信 指示燈將被點亮。

２．２．５ ＴＦＴＬＣＤ模塊

ＴＦＴＬＣＤ模塊顯示部分功能指 令，包 括 參 量值的調整以及發(fā)送報文的指令。當這些參量的值調整改變或 者 別 的 指 令 被 操 作 時，這 些 信 息 將 會傳送給 ＡＲＭ 芯片進行處理。ＴＦＴＬＣＤ模塊結構如圖２所示。

結合上述各功能模塊的結構特點，依 據(jù) 緊 湊化原則，設計出如圖３所示的電路元件分布圖。

３ 測試儀軟件設計

測試儀軟件流程如圖４所示。測試儀采用 Ｃ語言編 程，根 據(jù) 功 能 劃 分 主 要 分 為 ３ 個 部 分：通信、人機交互和ＩＥＣ６１８５０規(guī)約。

３．１ 通信

小型 開 源 ＴＣＰ／ＩＰ 協(xié) 議 棧 Ｌｉｇｈｔ ＷｅｉｇｈｔＩＰ（即 ＬＷＩＰ）有無操作系統(tǒng)的支持都可以運行，在保持 ＴＣＰ協(xié)議主要功能的基礎上能減少對 ＲＡＭ的占用。

３．２ 人機交互

測試儀采用 ＴＦＴＬＣＤ觸摸屏，圖形用戶界面（ＧＵＩ）能夠實現(xiàn)人機互動。

３．３ ＩＥＣ６１８５０

ＩＥＣ６１８５０標準是電力系統(tǒng)自動化領域**的全球通用標準。測試儀輸出的報文遵守這一規(guī)約能夠大大提高它的適用范圍。

４ 裝置測試

測試儀完成之后，需要對它的功能進行測試，檢測是否達到預定要求。

４．１ 裝置樣機

測試儀結構如圖５所示，尺寸為１００ｍｍ×８０ｍｍ×２５ｍｍ。

４．２ 使用測試

將測試儀與 被 測 裝 置 連 接，立 即 能 夠 得 到 連接成功的提示。通過在操作界面上選擇不同的幅值和頻率，測試儀向裝置發(fā)送不同的 ＳＶ 報文，從

而實現(xiàn)對設備性能和功能的檢測。測試儀發(fā)送的報文形式如圖６所示。

４．３ **點

繼電保護報文測試儀**采用 ＡＲＭ 芯片作處理器，確保強大計算能力的同時，降低了功率損耗，從而實現(xiàn)測試儀整體設計的簡化以及輕量化、小型化目標。同 時，操 作 界 面 的 功 能 簡 化 使 得 工作人員能夠容易熟悉使用方法。

５ 結束語

便攜式智能變電站繼電保護報文測試儀按照ＩＥＣ６１８５０規(guī)約格 式，通 過 光 纖 輸 出 ＳＶ 報 文，對智能化二次 設 備 進 行 準 確、有 效 地 功 能 檢 測 和 性能考核，能夠大幅度提高繼電保護保護檢修調試人員的工作效率。此外，測試儀采用高性能 ＡＲＭ處理器，運算速度快，計算能力強，人機界面友好，并且還十分輕便，有助于完成作業(yè)任務，便于作業(yè)人員攜帶。便攜式智能變電站繼電保護報文測試儀的操作簡 單，降 低 了 誤 操 作 的 可 能 性。電 源 電壓為５Ｖ 直流電壓，可以直接使用 ＵＳＢ接口或者干電池供電，提高了測試儀的使用性。