一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置及測(cè)試方法，它包括FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊與流量仿真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口連接，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)同步總線與ARM+DSP處理器連接，ARM+DSP處理器與人機(jī)操作終端連接；解決了有技術(shù)中對(duì)交換機(jī)傳輸報(bào)文的延時(shí)時(shí)間沒(méi)有專門適用于工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的針對(duì)交換機(jī)傳輸延時(shí)時(shí)間的便攜測(cè)試系統(tǒng)，交換機(jī)報(bào)文延時(shí)時(shí)間無(wú)法進(jìn)行精確的測(cè)試等技術(shù)問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)工業(yè)交換機(jī)的檢測(cè)及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手持式交 換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前智能變電站工程大量建設(shè)，電子式互感器、智能終端大量采用，電子式互感器 輸出的SMV (采樣值)報(bào)文、智能終端收發(fā)的GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件，Gener i c Object Oriented Substation Event)報(bào)文是過(guò)程層報(bào)文的主要組成部分，為了實(shí)現(xiàn)信息 的共享，發(fā)揮數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，過(guò)程層通過(guò)交換機(jī)組網(wǎng)傳輸是必然的發(fā)展方向。
[0003] 交換機(jī)傳輸延遲時(shí)間△ T主要包含了數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的處理時(shí)間Tp，數(shù)據(jù)幀隊(duì)列 等待時(shí)間Tq，以及數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)間Tt。采樣值報(bào)文數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)的改變、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化、廣播 風(fēng)暴的影響、以及交換機(jī)自身任務(wù)處理的快慢都會(huì)造成數(shù)據(jù)幀網(wǎng)絡(luò)交換延遲時(shí)間的變化。 但是，目前工程中過(guò)程層報(bào)文中涉及到繼電保護(hù)的對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性有嚴(yán)格要求的地方， 是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。其他對(duì)實(shí)時(shí)性要求略低的故障錄波信息、間隔裝置間聯(lián)系的狀態(tài)信息等 才是以交換機(jī)組網(wǎng)的方式傳輸。這實(shí)際并未發(fā)揮信息組網(wǎng)共享傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，是一個(gè)階段性 的過(guò)渡方案，重要的原因?qū)粨Q機(jī)傳輸?shù)目煽啃院托阅苤笜?biāo)的不確定性造成的。提高交換 機(jī)傳輸報(bào)文的可靠性和傳輸快速性，最終將過(guò)程層報(bào)文全部組網(wǎng)傳輸是智能變電站信息化 的最終方向和目標(biāo)。
[0004] 交換機(jī)傳輸報(bào)文的延時(shí)時(shí)間直接關(guān)系到實(shí)時(shí)性繼電保護(hù)和控制設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間， 關(guān)系到其動(dòng)作行為的快慢和系統(tǒng)的安全，因而，檢測(cè)該指標(biāo)有著重要意義。但是沒(méi)有專門適 用于工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的針對(duì)交換機(jī)傳輸延時(shí)時(shí)間的便攜測(cè)試系統(tǒng)，交換機(jī)報(bào)文延時(shí)時(shí)間無(wú)法 進(jìn)行精確的測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題:提供一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置及測(cè)試 方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)交換機(jī)傳輸報(bào)文的延時(shí)時(shí)間沒(méi)有專門適用于工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的針 對(duì)交換機(jī)傳輸延時(shí)時(shí)間的便攜測(cè)試系統(tǒng)，交換機(jī)報(bào)文延時(shí)時(shí)間無(wú)法進(jìn)行精確的測(cè)試等技術(shù) 問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案：
[0007] 一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，它包括FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊與流量仿 真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口連接，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)同步總線與ARM+DSP處理器連接，ARM+ DSP處理器與人機(jī)操作終端連接。
[0008] 所述人機(jī)操作終端為IXD和鍵盤。
[0009] ARM+DSP處理器采用鋰電池組提供電源。
[0010] 恒溫晶振與FPGA模塊連接。
[0011] 所述流量仿真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口分別為第一光纖以太網(wǎng)模塊、第二光 纖以太網(wǎng)模塊和第三光纖以太網(wǎng)模塊。
[0012] 所述的手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，它包括：
[0013] 步驟1、測(cè)試交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)，首先由報(bào)文輸出口輸出以太網(wǎng)報(bào)文，通過(guò)LCD和 鍵盤設(shè)置報(bào)文格式為IEC61850-9-1或IEC61850-9-2,設(shè)置采樣率為每周波80幀或256幀報(bào) 文;發(fā)送的報(bào)文連續(xù)輸出到被測(cè)交換機(jī)的某個(gè)網(wǎng)口，經(jīng)過(guò)交換機(jī)的傳輸從另一個(gè)交換機(jī)網(wǎng) 口輸出，將該口接回到測(cè)試系統(tǒng)的報(bào)文輸入口，形成一個(gè)閉環(huán)；
[0014]步驟2、測(cè)試裝置連續(xù)發(fā)送報(bào)文，并記錄每幀發(fā)送報(bào)文的時(shí)刻和采樣序號(hào)；報(bào)文接 收口實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)文，并記錄報(bào)文接收時(shí)刻；
[0015] 步驟3、測(cè)試裝置接收到一幀報(bào)文后，記錄接收時(shí)刻為tl，解析報(bào)文的采樣序號(hào)，根 據(jù)采樣序號(hào)，索引到本幀報(bào)文從"報(bào)文輸出口"發(fā)送的時(shí)刻t2,計(jì)算出本幀報(bào)文的交換機(jī)幀 延時(shí) ATAT = tl_t2;
[0016] 步驟4、連續(xù)接收并計(jì)算每幀的幀延時(shí)，得到一定時(shí)間內(nèi)交換機(jī)幀延時(shí)的波動(dòng)幅 度：
[0017] Amp = Δ T_max- Δ T_min ；
[0018] 步驟5、計(jì)算幀延時(shí)穩(wěn)定度
[0020] 式中:N為統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)樣本總個(gè)數(shù);藤為N個(gè)樣本的均值。
[0021] 它還包括從流量仿真口輸出設(shè)定流量的報(bào)文到交換機(jī)，以測(cè)試仿真交換機(jī)在不同 的網(wǎng)絡(luò)流量下的工作狀態(tài)。
[0022]本發(fā)明的有益效果：
[0023] 本發(fā)明通過(guò)ARM+DSP+FPGA模式加三個(gè)輸出口，對(duì)交換機(jī)報(bào)文延時(shí)進(jìn)行測(cè)試，具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)FPGA在高精度恒溫晶振模塊的時(shí)鐘下運(yùn)行，完成報(bào) 文發(fā)送接收的精確時(shí)序控制，以及時(shí)刻的精確標(biāo)定;本發(fā)明設(shè)計(jì)上以低功耗為目標(biāo)，采用鋰 電池供電;所有測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果，均在LCD上波形化顯示，并實(shí)時(shí)刷新和統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)單明了易操 作;解決了有技術(shù)中對(duì)交換機(jī)傳輸報(bào)文的延時(shí)時(shí)間沒(méi)有專門適用于工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的針對(duì)交 換機(jī)傳輸延時(shí)時(shí)間的便攜測(cè)試系統(tǒng)，交換機(jī)報(bào)文延時(shí)時(shí)間無(wú)法進(jìn)行精確的測(cè)試等技術(shù)問(wèn) 題。
【附圖說(shuō)明】：
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，它包括FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊與流量仿 真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口連接，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)同步總線加DMA與ARM+DSP處理器連接， ARM+DSP處理器與人機(jī)操作終端通過(guò)串口連接。
[0026]所述人機(jī)操作終端為IXD和鍵盤。
[0027] ARM+DSP處理器采用鋰電池組提供電源。
[0028]恒溫晶振與FPGA模塊連接。
[0029] 所述流量仿真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口分別為第一光纖以太網(wǎng)模塊、第二光 纖以太網(wǎng)模塊和第三光纖以太網(wǎng)模塊。
[0030] 所述的手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，它包括：
[0031] 步驟1、測(cè)試交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)，首先由報(bào)文輸出口輸出以太網(wǎng)報(bào)文，通過(guò)LCD和 鍵盤設(shè)置報(bào)文格式為IEC61850-9-1或IEC61850-9-2,設(shè)置采樣率為每周波80幀或256幀報(bào) 文;發(fā)送的報(bào)文連續(xù)輸出到被測(cè)交換機(jī)的某個(gè)網(wǎng)口，經(jīng)過(guò)交換機(jī)的傳輸從另一個(gè)交換機(jī)網(wǎng) 口輸出，將該口接回到測(cè)試系統(tǒng)的報(bào)文輸入口，形成一個(gè)閉環(huán)；
[0032] 步驟2、測(cè)試裝置連續(xù)發(fā)送報(bào)文，并記錄每幀發(fā)送報(bào)文的時(shí)刻和采樣序號(hào)；報(bào)文接 收口實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)文，并記錄報(bào)文接收時(shí)刻；
[0033] 步驟3、測(cè)試裝置接收到一幀報(bào)文后，記錄接收時(shí)刻為tl，解析報(bào)文的采樣序號(hào)，根 據(jù)采樣序號(hào)，索引到本幀報(bào)文從"報(bào)文輸出口"發(fā)送的時(shí)刻t2,計(jì)算出本幀報(bào)文的交換機(jī)幀 延時(shí) ΔΤ AT = tl_t2;
[0034] 步驟4、連續(xù)接收并計(jì)算每幀的幀延時(shí)，得到一定時(shí)間內(nèi)交換機(jī)幀延時(shí)的波動(dòng)幅 度：
[0035] Amp = Δ T_max- Δ T_min ；
[0036] 步驟5、計(jì)算幀延時(shí)穩(wěn)定度
[0038] 式中:N為統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)樣本總個(gè)數(shù)；If為N個(gè)樣本的均值。
[0039] 它還包括從流量仿真口輸出設(shè)定流量的報(bào)文到交換機(jī)，以測(cè)試仿真交換機(jī)在不同 的網(wǎng)絡(luò)流量下的工作狀態(tài)。過(guò)程層交換機(jī)的延時(shí)時(shí)間不僅要在網(wǎng)絡(luò)低流量時(shí)穩(wěn)定并滿足設(shè) 計(jì)指標(biāo)，也要在網(wǎng)絡(luò)高流量時(shí)同樣達(dá)標(biāo)，因而測(cè)試裝置配置有"流量仿真口"，從該網(wǎng)口輸出 設(shè)定流量的報(bào)文到交換機(jī)，以仿真交換機(jī)不同的網(wǎng)絡(luò)流量條件。
[0040] 所有測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果，均在LCD上波形化顯示，并實(shí)時(shí)刷新和統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)單明了易操 作。
[0041] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0042] 1、低功耗手持式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸延時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)便捷測(cè)試；
[0043] 2、傳輸延時(shí)測(cè)試原理和接線簡(jiǎn)單；
[0044] 3、采用ARM+DSP+FPGA，以高精度恒溫晶振提供運(yùn)行時(shí)序，保證發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文時(shí) 標(biāo)的準(zhǔn)確性，保證測(cè)試的實(shí)時(shí)及快速性；
[0045] 4、準(zhǔn)確度高，延時(shí)時(shí)間測(cè)試誤差小于50nS;
[0046] 5、網(wǎng)絡(luò)流量仿真功能，保證交換機(jī)延時(shí)測(cè)試的全面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，它包括FPGA模塊，其特征在于:FPGA模塊 與流量仿真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口連接，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)同步總線與ARM+DSP處理器連 接，ARM+DSP處理器與人機(jī)操作終端連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于:所述 人機(jī)操作終端為L(zhǎng)CD和鍵盤。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于:ARM+ DSP處理器采用鋰電池組提供電源。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于:恒溫 晶振與FPGA模塊連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于:所述 流量仿真口、報(bào)文輸出口和報(bào)文接收口分別為第一光纖以太網(wǎng)模塊、第二光纖以太網(wǎng)模塊 和第三光纖以太網(wǎng)模塊。6. 如權(quán)利要求1-5所述的手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在 于它包括： 步驟1、測(cè)試交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)，首先由報(bào)文輸出口輸出以太網(wǎng)報(bào)文，通過(guò)LCD和鍵盤 設(shè)置報(bào)文格式為IEC61850-9-1或IEC61850-9-2,設(shè)置采樣率為每周波80幀或256幀報(bào)文;發(fā) 送的報(bào)文連續(xù)輸出到被測(cè)交換機(jī)的某個(gè)網(wǎng)口，經(jīng)過(guò)交換機(jī)的傳輸從另一個(gè)交換機(jī)網(wǎng)口輸 出，將該口接回到測(cè)試系統(tǒng)的報(bào)文輸入口，形成一個(gè)閉環(huán)； 步驟2、測(cè)試裝置連續(xù)發(fā)送報(bào)文，并記錄每幀發(fā)送報(bào)文的時(shí)刻和采樣序號(hào)；報(bào)文接收口 實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)文，并記錄報(bào)文接收時(shí)刻； 步驟3、測(cè)試裝置接收到一幀報(bào)文后，記錄接收時(shí)刻為tl，解析報(bào)文的采樣序號(hào)，根據(jù)采 樣序號(hào)，索引到本幀報(bào)文從"報(bào)文輸出口"發(fā)送的時(shí)刻t2,計(jì)算出本幀報(bào)文的交換機(jī)幀延時(shí) Δ T AT = tl-t2； 步驟4、連續(xù)接收并計(jì)算每幀的幀延時(shí)，得到一定時(shí)間內(nèi)交換機(jī)幀延時(shí)的波動(dòng)幅度： Amp= Λ T_max- Λ T_min ； 步驟5、計(jì)算幀延時(shí)穩(wěn)定度式中:N為統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)樣本總個(gè)數(shù);if為N個(gè)樣本的均值。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的手持式交換機(jī)報(bào)文傳輸延時(shí)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在 于:它還包括從流量仿真口輸出設(shè)定流量的報(bào)文到交換機(jī)，以測(cè)試仿真交換機(jī)在不同的網(wǎng) 絡(luò)流量下的工作狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK106027334SQ201610517278
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】高吉普, 王宇, 張歷, 孟令雯, 辛明勇
【申請(qǐng)人】貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院