一种二次设备智能测试扩展IO装置的制作方法

一种二次设备智能测试扩展io装置
技术领域
1.本实用新型涉及电力测控领域，尤其涉及一种高性能二次设备智能测试扩展io装置。


背景技术：

2.电力二次设备装置的数字量信号（开入开出信号，即io信号）和模拟量信号（模拟量输入、模拟量输出）的数量根据变电站的要求配置，数量由十几个到几百个不等。传统的测试仪器无法同时具备足够多的数字量输入、数字量输出、直流模拟量输入以及直流模拟量输出接点，导致测试和检修时间大大增加，尤其是在变电站停电检修时间紧的情况下，容易出现检修不全面甚至错误的情况。
3.目前，市场上存在的继电保护测试仪，其数字量和模拟量数量有限，不能满足同时测试数字量和模拟量的要求。因此，迫切需要一种能够同时满足数字量和模拟量同时测试的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高性能二次设备智能测试扩展io装置，以解决现有继电保护测试仪数字量和模拟量数量有限，不能满足同时测试数字量和模拟量要求的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种二次设备智能测试扩展io装置，包括：电源模块、主控单元、背板模块、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元以及模拟量输出单元，所述主控单元通过背板模块上的高速总线与数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元连接，所述数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元与背板模块的连接为可拆卸连接，所述电源模块通过背板模块与主控单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元电连接。
7.进一步地，所述主控单元包括控制单元、数据处理单元、通讯管理单元、第一内部高速总线、第一内部b码模块、外部b码模块、光电通讯单元和测试接口，所述控制单元与数据处理单元和第一内部高速总线连接；所述数据处理单元与第一内部高速总线、第一内部b码模块、外部b码模块连接；所述通讯管理单元与第一内部高速总线、数据处理单元、控制单元、光电通讯单元和测试接口连接，所述第一内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。
8.进一步地，所述数字量输入单元包括第一数字量采集及控制单元、第二内部高速总线、第二内部b码模块及高压数字量输入信号变换单元，所述第一数字量采集及控制单元与第二内部高速总线、第二内部b码模块、高压数字量输入信号变换单元相连接，所述第二内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。
9.进一步地，所述数字量输入单元为强电开入扩展io单元。
10.进一步地，所述数字量输出单元包括第二数字量采集及控制单元、第三内部高速
总线、第三内部b码模块和快速动作接点，所述第二数字量采集及控制单元与第三内部高速总线、第三内部b码模块、快速动作接点相连接，所述第三内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。
11.进一步地，所述快速动作接点采用一对反向串联的igbt模块。
12.进一步地，所述模拟量输入单元包括第一模拟量采集及控制单元、第四内部高速总线、第四内部b码模块和直流模拟量输入信号变换单元，所述第一模拟量采集及控制单元与第四内部高速总线、第四内部b码模块、直流模拟量输入信号变换单元相连接，所述第四内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。
13.进一步地，所述模拟量输出单元包括第二模拟量采集及控制单元、第五内部高速总线、第五内部b码和直流模拟量输出信号变换单元，所述第二模拟量采集及控制单元与第五内部高速总线、第五内部b码、直流模拟量输出信号变换单元相连接，所述第五内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。
14.进一步地，所述数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元的数量总和不超过14。
15.相比于现有技术，本实用新型所达到的有益效果为：
16.1）扩展io单元与背板模块可拆卸连接，可方便的根据实际需要增减扩展io单元，从而实现io端口的增减，使得io端口扩展灵活；
17.2）主控单元完成了集中计算与逻辑运算，扩展io单元主要进行信息传递，使装置的软件设计更加简化，提高了装置的运行的可靠性；
18.3）通过主控单元控制的内部b码对时，能够有效保证多路数据采集时间同步，并且准确完成定时触发动作或输出；
19.4）数字量输入单元采用强电开入扩展io单元，强电开入扩展io单元具备直流强电信号兼容能力，能够兼容24v/48v/110v/220v四种输入信号，仅需要通过对主控单元进行相应设置，而不需要更换强电开入扩展io单元；
20.5）数字量输出单元中的快速动作接点采用一对反向串联的igbt模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例的一种二次设备智能测试扩展io装置的系统整体框图；
22.图2是本实用新型实施例的主控单元结构框图；
23.图3是本实用新型实施例的数字量输入单元结构框图；
24.图4是本实用新型实施例的数字量输出单元结构框图；
25.图5是本实用新型实施例的模拟量输入单元结构框图；
26.图6是本实用新型实施例的模拟量输出单元结构框图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
28.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
29.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种二次设备智能测试扩展io装置，包括：电源模块1、主控单元2、背板模块3和四种类型的扩展io单元。其中，四种类型的扩展io单元包括数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7。四种类型的扩展io单元的数量可以根据需求进行灵活配置，总和不超过14。
30.主控单元2用于实现数据的集中处理与逻辑运算。主控单元2通过背板模块3与数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7连接。背板模块3上设置有高速总线，主控单元2通过背板模块3上的高速总线与数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7进行数据通讯。
31.数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7与背板模块3的连接为可拆卸连接。
32.电源模块1通过背板模块3为主控单元2、数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7进行供电。
33.在优选实施例中，数字量输入单元4为强电开入单元，数字量输出单元5为快速开出单元。
34.如图2所示，主控单元2包括控制单元201、数据处理单元202、通讯管理单元203、第一内部高速总线204、第一内部b码模块206、外部b码模块205、光电通讯单元207和调试接口208。其中第一内部高速总线204与背板模块3上的高速总线连接。
35.控制单元201与数据处理单元202连接，完成外部对时源解码结果读取以及内部对时总线同步管理；控制单元201与通讯管理单元203连接，完成上位机测试配置解析以及测试数据上送管理；控制单元201与第一内部高速总线204连接，完成与扩展io单元通讯，向扩展io单元下发指令，以及扩展io单元上送数据解析；数据处理单元202与通讯管理单元203、控制单元201、第一内部高速总线204、第一内部b码模块206及外部b码模块205连接，完成b码对时管理、扩展io单元上送数据处理以及主控单元2上送数据处理；通讯管理单元203与第一内部高速总线204、光电通讯单元207、数据处理单元202、控制单元201及调试接口208连接，完成主控单元2功能配置、扩展io单元数据上送节拍管理以及主控单元2数据上送管理；第一内部高速总线204与控制单元201、数据处理单元202及通讯管理单元203连接，为各个扩展io单元数据上送及控制下发提供通路。
36.外部对时源发送的标准b码对时信息，通过外部b码模块205发送至数据处理单元202，经数据解析后转发至控制单元201，作为系统主时基，通过数据处理单元202以及第一内部b码模块206向各个扩展io单元发送标准格式b码对时信息，完成系统时间同步管理。通讯管理单元203负责维持主控单元2与各个扩展io单元中的内部高速总线通讯管理。测试配置通过以太网报文经过调试接口208，发送至通讯管理单元203，经过数据处理单元202解析完成后，转发至控制单元201，完成测试系统测试配置。扩展io单元产生的测试数据，经过第一内部高速总线204传输至主控单元2，测试数据经过数据处理单元202处理后，转发至控制单元201，控制单元201根据通讯规约组织形成上送报文，上送报文经过通讯管理单元203转发至光电通讯单元207，完成测试数据上送。
37.如图3所示，数字量输入单元4，在本实施例中为强电开入单元，包括第一数字量采集及控制单元401、第二内部高速总线402、第二内部b码模块403及高压数字量输入信号变换单元404。第一数字量采集及控制单元401与第二内部高速总线402、第二内部b码模块
403、高压数字量输入信号变换单元404相连接，第二内部高速总线402与背板模块3上的高速总线连接。
38.第一数字量采集及控制单元401采集由高压数字量输入信号变换单元404变换而来的信号，并根据主控单元2配置的电压等级（24v/48v/110v/220v）完成多路高压数字量信号的判定，随后组织上送数据并根据第二内部b码模块403为数据标定时间戳，最后通过第二内部高速总线402将数据上送至主控单元2。
39.如图4所示，数字量输出单元5，在本实施例中为快速开出单元，包括第二数字量采集及控制单元501、第三内部高速总线502、第三内部b码模块503和快速动作接点504。第二数字量采集及控制单元501与第三内部高速总线502、第三内部b码模块503、快速动作接点504相连接，第三内部高速总线502与背板模块3上的高速总线连接。
40.第二数字量采集及控制单元501解析由主控单元2发送而来的定时触发命令，根据第三内部b码模块503精准触发快速动作接点504，完成接点闭合或断开操作。
41.在优选实施方式中，快速动作接点504中，每路接点均采用一对反向串联的igbt模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。
42.如图5所示，模拟量输入单元6，包括第一模拟量采集及控制单元601、第四内部高速总线602、第四内部b码模块603和直流模拟量输入信号变换单元604。其中，第一模拟量采集及控制单元601与第四内部高速总线602、第四内部b码模块603、直流模拟量输入信号变换单元604相连接，第四内部高速总线602与背板模块3上的高速总线连接。
43.第一模拟量采集及控制单元601采集由直流模拟量输入信号变换单元604变换而来的直流模拟量信号，并根据主控单元2配置的直流模拟量类型（4
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20ma/0
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5v）完成多路直流模拟量信号的判定，随后组织上送数据并根据第四内部b码模块603为数据标定时间戳，最后通过第四内部高速总线602将数据上送至主控单元2。
44.如图6所示，模拟量输出单元7，包括第二模拟量采集及控制单元701、第五内部高速总线702、第五内部b码703和直流模拟量输出信号变换单元704。其中第二模拟量采集及控制单元701与第五内部高速总线702、第五内部b码703、直流模拟量输出信号变换单元704相连接，第五内部高速总线702与背板模块3上的高速总线连接。
45.第二模拟量采集及控制单元701解析由主控单元2发送而来的定时触发命令，根据第五内部b码703精准触发直流模拟量输出信号变换单元704，完成直流模拟量信号的输出。
46.其中，直流模拟量输出信号变换单元704中，每路输出均支持直流模拟量类型（4
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20ma/0
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5v）的自动配置。
47.本实用新型的一种二次设备智能测试扩展io装置，扩展io单元与背板模块可拆卸连接，可方便的根据实际需要增减扩展io单元，从而实现io端口的增减，使得io端口扩展灵活；主控单元完成了集中计算与逻辑运算，扩展io单元主要进行信息传递，使装置的软件设计更加简化，提高了装置的运行的可靠性；通过主控单元控制的内部b码对时，能够有效保证多路数据采集时间同步，并且准确完成定时触发动作或输出；数字量输入单元采用强电开入扩展io单元，强电开入扩展io单元具备直流强电信号兼容能力，能够兼容24v/48v/110v/220v四种输入信号，仅需要通过对主控单元进行相应设置，而不需要更换强电开入扩展io单元；数字量输出单元中的快速动作接点采用一对反向串联的igbt模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。
48.以上已以较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。