與常規(guī) 繼 電 保 護(hù) 與 控 制 設(shè) 備 相 比，智 能 變 電站的智能化繼電保護(hù)和控制設(shè)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(shí) 現(xiàn) 標(biāo) 準(zhǔn) 化，繼 電 保 護(hù) 和 控 制 等 二次設(shè)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(hù)和控制設(shè)備的部分原理和結(jié)構(gòu)也發(fā)生明顯變化。設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用方式的改變，使得原有的檢測(cè)和考核方法、項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適用于智能化繼電保護(hù)和控制設(shè)備，對(duì)該類設(shè)備的檢測(cè)提出了新的要求。

文獻(xiàn)［１－２］對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀的現(xiàn)狀 進(jìn) 行 了 研 究，指 出 國(guó) 內(nèi) 廠 家 生 產(chǎn) 的 許多產(chǎn)品在質(zhì)量、結(jié) 構(gòu)、續(xù) 航 等 方 面 存 在 不 足，進(jìn) 口測(cè)試儀的整機(jī)性能好，硬件可靠、精度高且使用壽命長(zhǎng)，但是價(jià)格昂貴。文獻(xiàn)［３－６］從不同的使用環(huán)境對(duì)測(cè)試儀 提 出 了 功 能 上 應(yīng) 該 滿 足 的 要 求，共 同點(diǎn)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(xiàn)［７－１０］對(duì)以太網(wǎng)的通信技術(shù)作了介紹。ＩＥＣ６１８５０的作用、使用方法以及前景在文獻(xiàn)［１０－１３］中有清晰的介紹。文獻(xiàn)［１４－１５］介紹了光纖中色散對(duì)信號(hào)的影響以及補(bǔ)償方案。

基于此，研制出便攜式智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試儀，它具 備 性 能 穩(wěn) 定、結(jié) 構(gòu) 緊 湊、使 用 方 便 的特點(diǎn)，能夠應(yīng)用于智能變電站任一具有光纖接口的設(shè)備的報(bào)文檢測(cè)中。

１ 測(cè)試儀的功能要求

１．１ 實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作

測(cè)試儀裝配有一塊薄膜晶體顯示屏（ＴＦＴＬ－ＣＤ），能直接在屏幕上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和指令發(fā)送，具有界面友好、人機(jī)交互性強(qiáng)的特點(diǎn)。

１．２ 以太網(wǎng)通信

測(cè)試儀通過(guò) 光 纖 以 太 網(wǎng) 口 與 設(shè) 備 相 連 通，構(gòu)成數(shù)據(jù)交換通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能化二次設(shè)備的準(zhǔn)確、有效地功能檢測(cè)和性能考核。

１．３ 遵循ＩＣＥ６１８５０規(guī)約

測(cè)試儀發(fā)送的 ＳＶ 報(bào)文遵循ＩＥＣ６１８５０這一全球通用標(biāo) 準(zhǔn)，能 夠 與 任 意 的 保 護(hù) 測(cè) 控 裝 置 進(jìn) 行通訊，增大了測(cè)試儀的應(yīng)用范圍。

１．４ 光補(bǔ)償

測(cè)試儀通過(guò) 光 纖 與 被 測(cè) 裝 置 相 連，輸 出 光 信號(hào)。光信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)有衰弱，同時(shí)，測(cè)試儀使用年限較長(zhǎng)以后，光纖端口的光信號(hào)也會(huì)減弱，

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

１．５ 雙操作模式

測(cè)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(diǎn)擊功能按鈕才操作測(cè)試儀；可靠的按鍵操作，使用者可以 通 過(guò) 實(shí) 體 按 鍵 來(lái) 進(jìn) 行 操 作，實(shí) 體 按 鍵以其機(jī)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(jìn)行了操作。２種操作模式既給了不同使用 習(xí) 慣 的 用 戶 以 不 同 的 選 擇，也 是 一 種保障，當(dāng)一種操作模式無(wú)法進(jìn)行的時(shí)候，另外一種能夠起到后備的作用，順利完成使測(cè)試任務(wù)。

２ 測(cè)試儀硬件設(shè)計(jì)

２．１ 總體設(shè)計(jì)

便攜式智能變電站繼電保護(hù)報(bào)文測(cè)試儀主機(jī)產(chǎn)生遵循ＩＥＣ６１８５０規(guī)約的ＳＶ 報(bào)文，通過(guò)光纖經(jīng)以太網(wǎng)口傳 送 給 被 測(cè) 裝 置，從 而 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 智 能 化 二次設(shè)備的報(bào)文檢測(cè)工作。

２．２ 硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試儀主機(jī) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 如 圖１所 示，由 主 機(jī) 芯片、以 太 網(wǎng) 模 塊、開(kāi) 關(guān) 量 模 塊、顯 示 模 塊 以 及ＴＦＴＬＣＤ模塊構(gòu)成。

２．２．１ 主機(jī)芯片

測(cè)試 儀 主 機(jī) 采 用 ３２ 位 ＡＲＭ 微 控 制 器 的ＳＴＭ３２Ｆ１系列芯 片，由 ＳＴ 公 司 出 品，其 內(nèi) 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(cè) 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(bào)文。測(cè)試儀的光纖以太網(wǎng)接口可以接受和發(fā)送 ＳＶ 報(bào)文，測(cè)試時(shí)，將測(cè)試儀與被測(cè)裝置或者光交換機(jī)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)和被測(cè)裝置之間的信息交換。

２．２．３ 開(kāi)關(guān)量模塊

開(kāi)關(guān)量模塊為按鍵，按鍵動(dòng)作時(shí)，通過(guò)將輸入電平轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)、光電隔離等過(guò)程，按鍵動(dòng)作這一指令傳至 ＡＲＭ 芯片進(jìn)行處理。

２．２．４ 顯示模塊

顯示模塊為 ＬＥＤ指示燈模塊，顯示測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及與被測(cè)裝置的連接狀態(tài)。當(dāng)測(cè)試儀啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)指示燈會(huì)亮，當(dāng)測(cè)試儀與被測(cè)裝置連接上并且ＩＰ匹 配 成 功、能 夠 進(jìn) 行 通 信 時(shí)，通 信 指示燈將被點(diǎn)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(diào)整以及發(fā)送報(bào)文的指令。當(dāng)這些參量的值調(diào)整改變或 者 別 的 指 令 被 操 作 時(shí)，這 些 信 息 將 會(huì)傳送給 ＡＲＭ 芯片進(jìn)行處理。ＴＦＴＬＣＤ模塊結(jié)構(gòu)如圖２所示。

結(jié)合上述各功能模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，依 據(jù) 緊 湊化原則，設(shè)計(jì)出如圖３所示的電路元件分布圖。

３ 測(cè)試儀軟件設(shè)計(jì)

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

３．１ 通信

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

３．２ 人機(jī)交互

測(cè)試儀采用 ＴＦＴＬＣＤ觸摸屏，圖形用戶界面（ＧＵＩ）能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。

３．３ ＩＥＣ６１８５０

ＩＥＣ６１８５０標(biāo)準(zhǔn)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域**的全球通用標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試儀輸出的報(bào)文遵守這一規(guī)約能夠大大提高它的適用范圍。

４ 裝置測(cè)試

測(cè)試儀完成之后，需要對(duì)它的功能進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)是否達(dá)到預(yù)定要求。

４．１ 裝置樣機(jī)

測(cè)試儀結(jié)構(gòu)如圖５所示，尺寸為１００ｍｍ×８０ｍｍ×２５ｍｍ。

４．２ 使用測(cè)試

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

而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備性能和功能的檢測(cè)。測(cè)試儀發(fā)送的報(bào)文形式如圖６所示。

４．３ **點(diǎn)

繼電保護(hù)報(bào)文測(cè)試儀**采用 ＡＲＭ 芯片作處理器，確保強(qiáng)大計(jì)算能力的同時(shí)，降低了功率損耗，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀整體設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化以及輕量化、小型化目標(biāo)。同 時(shí)，操 作 界 面 的 功 能 簡(jiǎn) 化 使 得 工作人員能夠容易熟悉使用方法。

５ 結(jié)束語(yǔ)

便攜式智能變電站繼電保護(hù)報(bào)文測(cè)試儀按照ＩＥＣ６１８５０規(guī)約格 式，通 過(guò) 光 纖 輸 出 ＳＶ 報(bào) 文，對(duì)智能化二次 設(shè) 備 進(jìn) 行 準(zhǔn) 確、有 效 地 功 能 檢 測(cè) 和 性能考核，能夠大幅度提高繼電保護(hù)保護(hù)檢修調(diào)試人員的工作效率。此外，測(cè)試儀采用高性能 ＡＲＭ處理器，運(yùn)算速度快，計(jì)算能力強(qiáng)，人機(jī)界面友好，并且還十分輕便，有助于完成作業(yè)任務(wù)，便于作業(yè)人員攜帶。便攜式智能變電站繼電保護(hù)報(bào)文測(cè)試儀的操作簡(jiǎn) 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(cè)試儀的使用性。