本發(fā)明涉及一種基于zynq平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)變電站保護(hù)測(cè)試裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著變電站的飛速發(fā)展，穩(wěn)控保護(hù)裝置的集成度越來(lái)越高，需采集幾十路交流模擬量信號(hào)。但是，由于傳統(tǒng)的保護(hù)測(cè)試儀受限于結(jié)構(gòu)、硬件等方面影響，一臺(tái)保護(hù)測(cè)試儀只提供幾路電流信號(hào)、電壓信號(hào)，且開入信號(hào)、開出信號(hào)的數(shù)量也有限。而現(xiàn)有的一臺(tái)穩(wěn)控保護(hù)裝置需要48路交流模擬量信號(hào)，因此需要多臺(tái)保護(hù)測(cè)試儀才能對(duì)進(jìn)行測(cè)試，而無(wú)法采用一臺(tái)測(cè)試儀對(duì)穩(wěn)控保護(hù)裝置進(jìn)行完整的測(cè)試。傳統(tǒng)的開出回路動(dòng)作時(shí)間在10ms左右，不能滿足快速開出的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于zynq平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于zynq平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)，包括：zynq主控制器，所述zynq主控制器包括：pl側(cè)、ps側(cè)，所述ps側(cè)設(shè)置有ddr3單元、flash單元、上位機(jī)通信單元；所述pl側(cè)設(shè)置有g(shù)ps對(duì)時(shí)單元、開入單元、igbt快速開出單元、模擬量輸出單元、sv/goose單元；所述ps側(cè)與pl側(cè)之間通過axi總線進(jìn)行通信。

所述模擬量輸出單元包括：隔離芯片、功率放大芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述pl側(cè)的spi1接口、spi2接口均并行連接有三路隔離芯片，每路隔離芯片依次串聯(lián)有功率放大芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

作為優(yōu)選方案，所述隔離芯片采用adum1401。

作為優(yōu)選方案，所述功率放大芯片采用n74lvc32a。

作為優(yōu)選方案，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用ad5362。

作為優(yōu)選方案，所述模擬量輸出單元設(shè)置有隔離電源電路，所述隔離電源電路包括：24v電源模塊、dc-dc電源模塊、ldo線性穩(wěn)壓器，所述24v電源模塊、dc-dc電源模塊、ldo線性穩(wěn)壓器依次連接，dc-dc電源模塊用于將24v電壓分別轉(zhuǎn)換成隔離的+5v電壓；ldo線性穩(wěn)壓器將隔離的+5v電壓分別轉(zhuǎn)換為隔離的+12v電壓、-12v電壓，提高ad5362芯片的抗干擾能力。

作為優(yōu)選方案，所述igbt快速開出單元包括：igbt管、igbt驅(qū)動(dòng)回路和igbt防護(hù)回路；g1、g2為igbt管。igbt驅(qū)動(dòng)回路主要由三極管v7、光耦d1、雙極性電源u1、限流電阻r3組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)igbt管的分、合控制；igbt防護(hù)回路的穩(wěn)壓二極管v3、v4、v5、v6可使igbt管的g、e兩端電壓鉗位在工作電壓范圍內(nèi)，提高抗干擾能力；整流二極管v1、v2、安規(guī)電容cx、壓敏電阻rv1可防止igbt管的c、e兩端被干擾擊穿。

有益效果：本發(fā)明提供的基于zynq平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)，采用zynq主控制器，其體積小、低功耗、高性能，能充分利用雙armcortex-a9+fpga的平臺(tái)架構(gòu)，采用linux操作系統(tǒng)，合理配置i/o接口資源，實(shí)現(xiàn)最大化配置。且采用1u機(jī)箱，體積小、便于攜帶。zynq主控制器通過pl側(cè)的fpga實(shí)現(xiàn)2路spi控制48路模擬量電壓信號(hào)輸出，每路模擬量電壓信號(hào)可輸出范圍：-5v-+5v或-10v-+10v，且da芯片由獨(dú)立的隔離電源模塊供電。zynq處理器通過pl側(cè)的fpga的i/o控制igbt實(shí)現(xiàn)直流、交流負(fù)載信號(hào)快速開出。zynq處理器通過pl側(cè)的fpga的gtp串行收發(fā)器經(jīng)serdes協(xié)議實(shí)現(xiàn)千兆sv/goose輸出。

附圖說(shuō)明

圖1為變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為模擬量輸出單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為隔離電源電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為igbt快速開出單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為雙igbt管工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，使用時(shí)，將本發(fā)明綜合測(cè)試系統(tǒng)通過上位機(jī)通信單元與上位機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)變電站各數(shù)據(jù)上傳與下載；通過開入單元、igbt快速開出單元、模擬量輸出單元、sv/goose單元與穩(wěn)控裝置相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)控裝置的測(cè)試。gps對(duì)時(shí)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)授時(shí)，經(jīng)處理后發(fā)出pps實(shí)現(xiàn)穩(wěn)控裝置的秒脈沖對(duì)時(shí)。

如圖2所示，模擬量輸出單元采用2路spi控制6個(gè)ad5362芯片，每路spi信號(hào)都經(jīng)隔離芯片adum1401進(jìn)行隔離，通過n74lvc32a進(jìn)行功率放大，再與ad5362進(jìn)行通信，每路spi實(shí)現(xiàn)24路模擬量電壓信號(hào)輸出，2路spi共實(shí)現(xiàn)48路模擬量電壓信號(hào)輸出。提高了pl側(cè)gpio管腳的利用率，實(shí)現(xiàn)管腳最優(yōu)化配置。

模擬量輸出單元中ad5362芯片的電源軌與其它芯片的電源軌進(jìn)行隔離。如圖3所示，模擬量輸出單元的數(shù)字電源為經(jīng)u2隔離后的+5v隔離電源，模擬電源采用經(jīng)u2隔離后，經(jīng)ldo線性穩(wěn)壓器輸出的+12v、-12v隔離電源。模擬量輸出單元采用dc-dc電源和ldo線性穩(wěn)壓器的綜合方式對(duì)ad5362芯片提供隔離電源軌，提高ad5362芯片的抗干擾能力。ad5362芯片的數(shù)字電源為經(jīng)隔離后的+5v隔離電源，ad5362芯片的模擬電源為ldo線性穩(wěn)壓器芯片輸出的+12v、-12v隔離電源。同時(shí)，電源芯片u4、u5、u6組成電路分別為其它芯片提供1.0v/1.2v、1.5v/1.8v/2.5v/3.3v電源。

如圖4所示，通過fpga的i/o控制igbt快速開出單元，out+、out-接直流負(fù)載時(shí)，整流二極管v2有防反接功能。當(dāng)out+、out-接交流負(fù)載時(shí)，在交流負(fù)載信號(hào)的正半軸，圖5中的(a)，g1、v2工作；在交流負(fù)載信號(hào)的負(fù)半軸，圖5中的(b)，g2、v1工作。在out+、out端口，為了保護(hù)igbt被干擾擊穿，防護(hù)元器件由整流二極管v1、v2、安規(guī)電容cx、壓敏電阻rv1構(gòu)成。

sv/goose單元通過fpga的gtp串行收發(fā)器經(jīng)serdes協(xié)議實(shí)現(xiàn)千兆sv/goose輸出。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于ZYNQ平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)，ZYNQ主控制器包括：PL側(cè)、PS側(cè)，所述PS側(cè)設(shè)置有DDR3單元、FLASH單元、上位機(jī)通信單元；所述PL側(cè)設(shè)置有GPS對(duì)時(shí)單元、開入單元、IGBT快速開出單元、模擬量輸出單元、SV/GOOSE單元；所述PS側(cè)與PL側(cè)之間通過AXI總線進(jìn)行通信。本發(fā)明提供的基于ZYNQ平臺(tái)的變電站綜合測(cè)試系統(tǒng)，能適用傳統(tǒng)變電站、智能變電站多種保護(hù)測(cè)控裝置的測(cè)試。

技術(shù)研發(fā)人員：徐麗青;周兆慶;陳新之;葉品勇;余華武;李培宜;王強(qiáng)強(qiáng);童星星;俞春林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京國(guó)電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.18
技術(shù)公布日：2017.07.07