一种特高压宽频域电晕电流信号的高速传输系统技术方案

一种特高压宽频域电晕电流信号的高速传输系统，第一USB通讯接口模块、第一光端机接收模块位于特高压当地端，第一USB通讯接口模块的输入端与特高压当地端测量系统的输出端相连，第一USB通讯接口模块的输出端与第一光端机接收模块的输入端相连；第二光端机接收模块、第二USB通讯接口模块和安全位置测量端上位机位于安全位置测量端，第一光端机接收模块的输出端和第二光端机接收模块的输入端之间通过光纤和光纤绝缘子相连，第二光端机接收模块的输出端与第二USB通讯接口模块的输入端相连，第二USB通讯接口模块的输出端连接安全位置测量端上位机。该系统可以实现特高压直流试验线路高压侧的宽频域电晕电流数据的高速传输和安全测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术电力系统特高压输电
，具体涉及一种信号数据高速远距离传输技术，特别是关于一种适用于特高压环境下宽频域电晕电流信号的高速远距离安全可靠传输技术。
技术介绍
近年来，随着我国经济的不断发展，各行业生产及居民日常生活用电量大增，除了加大发电量外还必须不断提高电力的输送能力。我国资源和用电负荷分布不均更加加剧了特高压电网的建设需要。特高压电网具有输电距离长、输送功率大、线路损耗低等一系列优点，是实现我国“西电东送、南北互供、全国联网”的战略目标的必然选择。为进一步提高我国电能输送能力，已经建设完成部分±800kV直流输电工程，同时国家电网公司目前已启动± IlOOkV特高压直流输电线路的研究工作。·特高压直流输电线路的研究需要配套的测量系统，而电晕电流测量系统工作环境的特殊性以及电晕信号数据量大的特点就要求将数据安全可靠高速的传输到安全位置测量端进行进一步处理。传统的数据采集传输方式不能满足特高压直流试验线路电晕电流在线监测的需要，需要引进新的技术完成特高压环境下高压当地端数据安全可靠的传输。数字化光纤传输技术是目前各种通信手段中最有发展前途的通信方式之一，它是以光载波载送信息，以光纤为传输介质传送光载信息的通信方式，将光纤传输技术引入宽频域电晕电流信号的高速传输是很有意义的。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的上述问题，本技术公开了一种宽频域电晕电流信号的高速传输系统，解决了在特高压直流试验线段高压侧进行电晕电流采集并将所采集的电晕电流信号通过光纤高速传输到安全位置测量端实现信号远距离测量。本技术具体采用以下技术方案。—种特高压宽频域电晕电流信号的高速传输系统，包括第一、第二 USB通讯接口模块，第一、第二光端机收发模块，光纤和光纤绝缘子，测量系统高压当地端、安全位置测量端上位机；其特征在于所述第一 USB通讯接口模块、第一光端机接收模块位于特高压当地端，所述第一USB通讯接口模块的输入端与特高压当地端测量系统的输出端相连，所述第一 USB通讯接口模块的输出端与第一光端机接收模块的输入端相连，所述第一光端机通过第一 USB通讯接口模块接收特高压当地端测量系统所测量的宽频域电晕电流信号数据并对所述电晕电流信号进行光电转换；所述第二光端机接收模块、第二 USB通讯接口模块和安全位置测量端上位机位于安全位置测量端，所述第一光端机接收模块的输出端和第二光端机接收模块的输入端之间通过光纤和光纤绝缘子相连，所述第二光端机接收模块的输出端与第二 USB通讯接口模块的输入端相连，第二 USB通讯接口模块的输出端连接安装位置测量端上位机，所述第二光端机接收模块将第一光端机接收模块传输的光信号进行光电转换后通过第二 USB通讯接口模块输入至安全位置测量端上位机，从而完成特高压宽频域电晕电流信号从特高压当地端测量系统向安全位置测量端上位机的高速传输。本技术具有以下技术效果一方面通过USB接口实现数据的高速传递，具有即插即用的特点，对上位机适应性强，可扩展能力好；另一方面，采用数字化光纤传输系统来实现高压侧电晕电流数据向低压侧测量端的传递，具有频带宽、衰减少的优点，并且有效距离大，可满足各种需求；最后，采用特殊通讯光纤绝缘子进行高压有效隔离，保护光纤中的数据传输不受特高压特殊电磁环境的影响，保证电晕电流数据高速、安全、可靠的传输。本技术可以满足特高压直流宽频域电晕电流测量数据高速传输的要求，达到高速、安全、可靠的实时传输宽频域电晕电流数据的目的。 附图说明图I是本技术的系统结构框图；图2是本技术中USB通讯接口模块结构图；图3是本技术中的光端机收发模块结构图；图4是本技术中的光纤和光纤绝缘子连接示意图；图5是本技术中的FX2在SLAVE FIFO自动工作模式示意图；图6FPGA与FX2同步读写连接示意图；图7是Slave FIFO读写时序状态图；图8是数据发送端模块框图；图9是数据接收端模块框图；图10是传输协议的数据格式；图11是数据异步通信软件流程图。其中，I-第一 USB通讯接口模块,2-第一光端机接收模块,3-光纤和光纤绝缘子，4-第二光端机接收模块，5-第二 USB通讯接口模块，6-FPGA控制芯片，7-USB2. O芯片，8-USB接口，9-USB接口，10-FPGA芯片，11-光收发模块，12-低压端连接金具，13-低压测量端光纤转接盒，3-光纤绝缘子，14-光纤绝缘子延长金具，15-高压测量端光纤转接盒，16-光纤绝缘子固定伸缩弹簧，17-光纤绝缘子与室外光纤连接接口，18-光纤绝缘子与测量系统光纤连接接口，19-均压环，20-绝缘子。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术的技术方案做进一步详细说明。本技术为一种宽频域电晕电流信号的高速传输系统，如图I所示，它是由以下几部分组成第一 USB通讯接口模块I、第一光端机接收模块2、光纤和光纤绝缘子3、第二光端机接收模块4、第二 USB通讯接口模块5。其中USB通讯接口模块I又是由FPGA控制芯片6，USB2. O芯片7以及USB接口 8构成。光端机收发模块2又是由USB接口 9，FPGA芯片10以及光收发模块11构成。如图2所示为本技术中USB通讯接口模块结构图。包括FPGA控制芯片6，USB2. O芯片7以及USB接口 8。第一、第二 USB通讯接口模块负责实现第一或第二光端机收发模块与USB主机之间的数据传输，是构成USB功能设备的必需器件，负责解析USB协议，进行数据的编码和解码等操作。对特高压当地端而言电晕电流测试系统充当USB主机；而安全位置测量端PC机充当USB主机。USB通讯接口模块主要是FPGA通过USB2. O芯片实现USB通信接口。主要包括FPGA芯片及USB2. O芯片以及相应的电源模块。选用的USB2. O芯片其自带的智能SIE可以硬件处理USB2. O协议，同时所具有的GPIF接口(GeneralProgrammable Interface)和主/从端点FIFO (8位或16位数据总线)为微处理器操作提供了无缝连接接口。 如图3所示为本技术的光端机收发模块结构图，包括USB接口 9，FPGA芯片10以及光收发模块11。光端机收发模块成对出现，第一光端机收发模块安装在特高压当地端，第二光端机收发模块安装在安全位置测量端。光端机收发模块一边连接USB接口，另一边连接光纤。受USB协议的限制，光收发端机不能简单的将USB信号单纯的做光电转换后实现光接口的信号传输，必须经过对USB包进行解析。本地端和远程端光收发机通过自定协议进行数据交换。光端机收发模块主要包括USB物理接口、光收发模块、FPGA控制模块和相应的电源模块。USB物理模块的主要作用是将USB差分信号转换为常用的CMOS电平信号；光收发模块的作用是完成光电转换作用；FPGA控制模块式传输系统中的核心部分，其主要功能为1)对USB物理接口模块发来的USB差分信号进行解包、重新处理；2)对光收发模块发送来的信号进行分析、处理。FPGA控制模块连接USB物理接口和光收发模块，其两端的数据接口分别为USB通信总线和光收发通信总线。光纤和光纤绝缘子主要用于特高压当地端和安全位置测量端之间的通讯和数据传输。由于特高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压宽频域电晕电流信号的高速传输系统，包括第一、第二USB通讯接口模块，第一、第二光端机收发模块，光纤和光纤绝缘子；其特征在于：所述第一USB通讯接口模块、第一光端机接收模块位于特高压当地端，所述第一USB通讯接口模块的输入端与特高压当地端测量系统的输出端相连，所述第一USB通讯接口模块的输出端与第一光端机接收模块的输入端相连；所述第二光端机接收模块、第二USB通讯接口模块和安全位置测量端上位机位于安全位置测量端，所述第一光端机接收模块的输出端和第二光端机接收模块的输入端之间通过光纤和光纤绝缘子相连，所述第二光端机接收模块的输出端与第二USB通讯接口模块的输入端相连，第二USB通讯接口模块的输出端连接安全位置测量端上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元庆，袁海文，陆家榆，吕建勋，夏文岳，李炼炼，郭剑，鞠勇，赵录兴，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，袁海文，
类型：实用新型
国别省市：