一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，包括光接口模塊、電源模塊、MOS管和外部CPU。光接口模塊監(jiān)測特定波長的光信號有無，接收特定波長光信號數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為電信號數(shù)據(jù)，并將本地電信號轉(zhuǎn)換為特定波長的光信號輸出；電源模塊為光接口模塊正常工作提供穩(wěn)定可靠的電源；外部CPU控制MOS管導(dǎo)通或關(guān)斷來接通或斷開光接口模塊發(fā)送單元、接收單元電源。本實用新型用于智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制，對于具有多個光接口的測試設(shè)備，特別是具有多個光接口并采用電池供電的測試設(shè)備，能顯著降低設(shè)備功耗和發(fā)熱量，延長設(shè)備工作時間，降低設(shè)備散熱處理成本，特別適合智能變電站手持式測試設(shè)備的光接口供電控制。
【專利說明】一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站是智能電網(wǎng)變電站的發(fā)展趨勢，智能變電站中一次設(shè)備電壓、電流由電子互感器或傳統(tǒng)互感器經(jīng)合并單元統(tǒng)一變轉(zhuǎn)換成為光數(shù)字SV采樣值信號點對點或組網(wǎng)傳輸給繼電保護、測控、計量、電能質(zhì)量監(jiān)測等IED設(shè)備；現(xiàn)場開關(guān)位置信號、保護跳閘/合閘信號、控制信號均變換成光數(shù)字GOOSE信號實現(xiàn)點對點或網(wǎng)絡(luò)傳輸；光IRIG-B/PPS或IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時信號在智能變電站中代替了傳統(tǒng)變電站的電IRIG-B (AC或DC碼)。傳統(tǒng)基于模擬信號輸入輸出的測試設(shè)備在智能變電站失去了用武之地，適應(yīng)智能變電站發(fā)展的測試設(shè)備大量使用光纖接口，通過光數(shù)字SV、GOOSE信號的接收及發(fā)送，完成各種IED設(shè)備相應(yīng)功能的測試。
[0003]智能變電站的光纖接口主要有兩種，光以太網(wǎng)接口和光串口，光以太網(wǎng)接口用于傳輸IEC61850-9-2格式SV采樣值信號、IEEE1588對時信號；光串口用于傳輸IEC60044-8 (FT3)格式SV采樣值信號、光IRIG-B/PPS對時信號。上述光纖接口常用供電方式如圖1所示，電源模塊的輸出接口和光接口模塊的電源輸入接口直接相連，光接口模塊發(fā)送單元、接收單元供電未分開。這種供電方式，在光接口模塊未連接被測設(shè)備，或者雖連接被測設(shè)備，但并未處于數(shù)據(jù)發(fā)送及接收狀態(tài)時，光接口模塊都會消耗能量。由于光接口模塊的固有特性，光接口模塊功耗占據(jù)測試設(shè)備相當(dāng)部分功耗，造成測試設(shè)備發(fā)熱量大，需要采取散熱措施，內(nèi)部各種器件壽命隨時間呈不同程度下降，也不利于能源節(jié)能。智能變電站大部分測試設(shè)備無需模擬大電壓、大電流輸出，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化使得測試設(shè)備可以集成更多測試功能，并具有智能化、小型化、便攜化的發(fā)展趨勢，特別是手持式測試設(shè)備，采用鋰電池供電，操作攜帶方便，可實現(xiàn)移動檢修和調(diào)試，不依賴于現(xiàn)場電源，適應(yīng)能力強，受到眾多用戶歡迎。對于此類采用電池供電的測試設(shè)備，光接口不合理功耗造成電池電量消耗過快，導(dǎo)致測試設(shè)備正常工作時間縮短，給現(xiàn)場的測試和檢修帶來極大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，包括光接口模塊、電源模塊和外部CPU ;其中，
[0005]所述光接口模塊包括發(fā)送單元和接收單元，所述接收單元監(jiān)測特定波長的光信號有無，以及接收特定波長光信號數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為電信號數(shù)據(jù)，所述發(fā)送單元將本地電信號轉(zhuǎn)換為特定波長的光信號輸出；
[0006]所述電源模塊包括供電電源接口和電源管理模塊，所述供電電源接口與外部供電電源輸出或者電池輸出相連接，所述電源管理模塊將供電電源接口引入的電壓變換為滿足所述光接口模塊要求的供電電壓，為其正常工作提供穩(wěn)定可靠的電源；[0007]所述電源管理模塊分別通過MOS管Ql和MOS管Q2為所述發(fā)送單元和所述接收單元供電；其中
[0008]MOS管Ql的柵極通過第一串聯(lián)電阻與所述外部CPU的第一 I/O端口相連，MOS管Ql的源極與所述電源管理模塊的電壓輸出端相連，MOS管Ql的漏極接與所述發(fā)送單元的供電端口相連；
[0009]MOS管Q2的柵極通過第二串聯(lián)電阻與所述外部CPU的第二 I/O端口相連，MOS管Q2的源極與所述電源管理模塊的電壓輸出端相連，MOS管Q2的漏極接與所述接收單元的供電端口相連；
[0010]所述外部CPU通過控制第一 I/O端口和第二 I/O端口的輸出電平來分別控制MOS管Ql和MOS管Q2的導(dǎo)通或關(guān)斷，進而接通或斷開所述發(fā)送單元、所述接收單元與所述電源管理模塊的供電連接。
[0011 ] 在上述技術(shù)方案中，所述光接口模塊的接收單元還包括用于輸出特定波長光信號是否存在的光信號監(jiān)測端口，當(dāng)光接口模塊的接收單元處于供電狀態(tài)時，如果外界有特定波長光信號輸入所述接收單元，所述接收單元會監(jiān)測到光信號，并在光信號監(jiān)測端口給出高電平指示，否則在光信號監(jiān)測端口給出低電平指示。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述外部CPU的第一 I/O端口和第二 I/O端口為所述外部CPU的I/o控制引腳中的任意一組。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述外部CPU的第一 I/O端口和第二 I/O端口為不同端口。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述MOS管Ql和MOS管Q2為P溝道MOS管。
[0015]本實用新型取得了以下技術(shù)效果:
[0016](I)測試設(shè)備發(fā)熱量會明顯減少，降低散熱處理成本，裝置內(nèi)部各種器件工作環(huán)境良好，有利于裝置的可靠運行，也有利于節(jié)能環(huán)保。
[0017](2)采用電池供電的測試設(shè)備，特別是手持式測試設(shè)備，可以很好的調(diào)和光接口數(shù)量與工作時間及外觀尺寸的矛盾，電池電量消耗速率降低，延長測試設(shè)備滿電池工作時間，給現(xiàn)場的安裝調(diào)試、故障檢修帶來極大的方便，提高了工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為常用光接口供電方式示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例中的光接口供電控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3為本實用新型實施例中光接口發(fā)送單元供電控制流程圖；
[0021]圖4為本實用新型實施例中光接口接收單元供電控制流程圖；
【具體實施方式】
[0022]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本實用新型專利，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細(xì)描述。
[0023]本實用新型實施例中，電源管理模塊將外部供電電源輸出或者電池輸出的電壓變換為滿足光接口模塊要求的供電電壓，為光接口模塊提供穩(wěn)定的工作電源。
[0024]光接口模塊包括發(fā)送單元和接收單元，其中所述接收單元監(jiān)測特定波長的光信號有無，接收特定波長光信號數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為電信號數(shù)據(jù)，所述發(fā)送單元將本地電信號轉(zhuǎn)換為特定波長的光信號輸出。
[0025]本實用新型實施例中，如圖2所示，MOS管Ql采用P溝道MOS管。Ql的柵極通過串聯(lián)電阻Rl后接到第一 CPn/Ο端口，Ql的源極接至電源模塊的+3.3V輸出電壓，Ql的漏極接至光接口模塊發(fā)送單元的供電端口。當(dāng)?shù)谝?CPn/Ο端口輸出高電平時，Ql截止，電源模塊的不能給光接口模塊發(fā)送單元供電，光接口模塊發(fā)送單元不消耗電量。當(dāng)?shù)谝?cpn/o端口輸出低電平時，Ql導(dǎo)通，電源模塊給光接口模塊發(fā)送單元供電，光接口模塊發(fā)送單元正常工作。
[0026]本實用新型實施例中，MOS管Q2采用P溝道MOS管。Q2的柵極通過串聯(lián)電阻R2后接到第二 CPn/Ο端口，Q2的源極接至電源模塊的+3.3V輸出電壓，Q2的漏極接至光接口模塊接收單元的供電端口。當(dāng)?shù)诙?CPUI/0端口輸出高電平時，Q2截止，電源模塊的不能給光接口模塊發(fā)送單元供電，光接口模塊接收單元不消耗電量。當(dāng)?shù)诙?cpn/o端口輸出低電平時，Q2導(dǎo)通，電源模塊給光接口模塊接收單元供電，光接口模塊接收單元正常工作。
[0027]第一和第二 CPH/0端口為CPHO控制引腳中的任意一組，第一和第二 CPH/0端口為不同的CPno控制引腳。
[0028]本實用新型實施例中，當(dāng)光接口模塊接收單元處于供電狀態(tài)時，如果外界有光信號接入光接口模塊接收端口，光接口模塊會監(jiān)測到光信號，并在光信號監(jiān)測端口給出高電平指示。否則，會在光信號監(jiān)測端口給出低電平指示。
[0029]本實用新型實施例中，數(shù)據(jù)發(fā)送過程如圖3所示，當(dāng)測試設(shè)備處于測試進程，CPU需要發(fā)送測試數(shù)據(jù)或維持鏈路的零值數(shù)據(jù)時，CPU控制其I/O端口驅(qū)動Ql的柵極為低電平，此時Ql導(dǎo)通，光接口模塊的發(fā)送單元被供電，發(fā)送單元正常工作，數(shù)據(jù)通過光接口模塊轉(zhuǎn)化成特定波長的光信號發(fā)送出去。如果數(shù)據(jù)發(fā)送未完成，則持續(xù)驅(qū)動Ql的柵極為低電平；如果數(shù)據(jù)發(fā)送完成，則驅(qū)動Ql的柵極為高電平，光接口模塊的發(fā)送單元不供電，等待下一次發(fā)送數(shù)據(jù)。如此，只要CPU不需要發(fā)送數(shù)據(jù)，光接口模塊的發(fā)送單元都不會消耗電量。
[0030]本實用新型實施例中，數(shù)據(jù)接收過程如圖4所示，CPU每秒控制其I/O端口驅(qū)動Q2的柵極為低電平并保持100毫秒，此時，Q2導(dǎo)通，光接口模塊的接收單元被供電，接收單元正常工作。然后cpn/o端口檢測光信號監(jiān)測端口是否為高電平，若為高電平則表示有光信號輸入，則持續(xù)保持Q2的柵極為低電平，光接口模塊接收單元持續(xù)被供電，光接口模塊可接收外界光信號數(shù)據(jù)直至光信號監(jiān)測端口變?yōu)榈碗娖剑蝗艄庑盘柋O(jiān)測端口為低電平，則等待下一秒鐘重復(fù)以上動作。如此，只要未有光信號輸入，光接口模塊的接收單元消耗電量會大大減少。
[0031]以上實施例僅為本實用新型的一種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，其特征在于:包括光接口模塊、電源模塊和外部CPU ;其中， 所述光接口模塊包括發(fā)送單元和接收單元，所述接收單元監(jiān)測特定波長的光信號有無，以及接收特定波長光信號數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為電信號數(shù)據(jù)，所述發(fā)送單元將本地電信號轉(zhuǎn)換為特定波長的光信號輸出； 所述電源模塊包括供電電源接口和電源管理模塊，所述供電電源接口與外部供電電源輸出或者電池輸出相連接，所述電源管理模塊將供電電源接口引入的電壓變換為滿足所述光接口模塊要求的供電電壓，為其正常工作提供穩(wěn)定可靠的電源； 所述電源管理模塊分別通過MOS管Ql和MOS管Q2為所述發(fā)送單元和所述接收單元供電；其中 MOS管Ql的柵極通過第一串聯(lián)電阻與所述外部CPU的第一 I/O端口相連，MOS管Ql的源極與所述電源管理模塊的電壓輸出端相連，MOS管Ql的漏極接與所述發(fā)送單元的供電端口相連； MOS管Q2的柵極通過第二串聯(lián)電阻與所述外部CPU的第二 I/O端口相連，MOS管Q2的源極與所述電源管理模塊的電壓輸出端相連，MOS管Q2的漏極接與所述接收單元的供電端口相連； 所述外部CPU通過控制第一 I/O端口和第二 I/O端口的輸出電平來分別控制MOS管Ql和MOS管Q2的導(dǎo)通或關(guān)斷，進而接通或斷開所述發(fā)送單元、所述接收單元與所述電源管理模塊的供電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，其特征在于:所述光接口模塊的接收單元還包括用于輸出特定波長光信號是否存在的光信號監(jiān)測端□。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，其特征在于:所述外部CPU的第一 I/O端口和第二 I/O端口為所述外部CPU的I/O控制引腳中的任意一組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，其特征在于:所述外部CPU的第一 I/O端口和第二 I/O端口為不同端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能變電站測試設(shè)備光接口供電控制裝置，其特征在于:所述MOS管Ql和MOS管Q2為P溝道MOS管。
【文檔編號】H04B10/40GK203827354SQ201420210887
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】石猛, 鄧星星, 孫祥波, 楊經(jīng)超, 李巖, 羅建平 申請人:武漢凱默電氣有限公司