数字化变电站校验仪可行性分析报告

录 深圳市星龙科技有限公司 . 错误 !未定义书签。 可行性分析报告 . 错误 !未定义书签。 (第一版） . 错误 !未定义书签。 1 项目实施的背景和意义 . 1 1.1 项目对深圳市经济、社会和科技发展等有效需求。 . 1 1.2 项目的先进性、重要性、必要性、可行性。 . 2 1.2.1 先进性 . 2 1.2.2 重要性 . 3 1.2.3 必要性 . 4 1.2.4 可行性 . 4 1.3 项目在行业发展中的地位和作用； . 5 1.4 项目预期实现的经济和社会效益。 . 5 1.4.1 社会经济意义 . 5 1.4.2 预计经济效益 . 6 1.4.3 预计社会效益 . 6 2 数字化变电站校验仪技术发展趋势及国 内外发展现状 . 7 2.1 数字化变电站校验仪相关技术的发展趋势； . 7 2.2 国外发展现状 . 7 2.3 国内发展现状 . 7 2.4 我司目前状况 . 8 2.5 深圳市相关行业技术与国内外先进水平的差距； . 8 2.6 相关技术在知识产权、市场需求方面的情况。 . 9 第 ii 页 3 项目主要研究内容 . 9 3.1 项目涉及的技术领域， 拟解决的关键技术问题； . 9 3.2 拟采用的 技术原理、 技术方法、技术路线 以工艺流程； . 10 3.2.1 技术原理及关键技术内容 . 10 3.2.2 技术路线 . 18 3.2.3 主要创新点 . 19 1) 使用可编程时钟芯片和高性能的同步采样 AD 实现准同步算法 . 19 3.3 项目相关技术参照行业标准： . 22 4 项目预期目标 . 23 4.1 项目在技术进步、工艺创新方面可实现的预期成果 . 23 4.1.1 数字电能表校验 . 23 4.1.2 数字继电保护校验 . 23 4.1.3 数字交流采样校验 . 24 4.1.4 光电互感器校验 . 24 4.2 项目形成的产业前景，培养的技术人才 . 24 4.3 项目对解决产业发展问题的预期贡献 . 24 4.4 二年期内的可考核技术指标和社会经济效益指标。 . 25 5 项目实施方案 . 27 5.1 实现预期目标所需的组织管理方式； . 27 5.1.1 岗位设置安排情况表 . 30 5.1.2 技术团队架构图 . 31 5.2 项目技术实施步骤； . 31 5.3 项目科技资源综合利用； . 32 5.4 阐述项目成果产业化策略； . 33 5.4.1 营销管理 . 33 5.4.2 营销策略 . 33 5.5 阐述项目研发资金的筹集与投入 . 34 第 iii 页 5.5.1 项目研发资金筹集与投入 . 34 5.5.2 项目研发费用支出明细 . 34 5.6 阐述项目知识产权和技术标准的对策措施。 . 35 6 项目计划进度 . 36 6.1 XL800 系列项目计划简介 . 36 6.2 XL800 系列数字化变电站设备校验仪阶段项目计划目标 . 38 7 现有工作基础和条件 . 40 7.1 电测技术领域的已有研发基础、主要研究成果。 . 40 7.2 项目实施具备的研发经费、实验平台等支撑条件情况。 . 42 7.3 近三年承担的国家、省、市相关科技计划项目完成情况 . 43 7.4 与其它企业、科研院所、大专院校的合作情况 . 43 8 研发团队 . 43 8.1 XL800 系列研发团队的规模和结构， . 43 8.2 XL800 系列项目核心研发人员的人员情况 . 44 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 1 页 1 项目实施的背景和意义 1.1 项目对 深圳市经济 、 社会和科技 发展等有效需求。 变电站自动技术经过 十几年的发展已经达到了一定的水平，大大提高了电网建设的自动化水平，增强了调度自动化水平以及减低了造价，但是技术的发展是永无止境的， 国内的光电互感器，智能开关、以及数字继电保护、数字电能表已日趋成熟。数字化变电站的成为主流只是时间问题，目前数字化变电站的研究已经如火如荼，其检测和校验工具的研究是保证这些自动化保护符合技术标准的重要手段，只有开发出有效的功能齐全的检验工具，才能够进一步能够推进自动化设备生产厂家不断完善自己的产品。 “数字化变电站设备校验装置”主要应用于检验数字变电站的二次设备以及一次的光电互 感器的性能参数、精度、以及功能是否满足要求。是保证数字变电站的二次设备以及一次的光电互感器的安全可靠性，功能齐全的重要技术手段，最终必将提高电网安全运行，保证用电的可靠性，具有重要的社会意义。 目前数字化的继电保护、数字电能表、交流采样装置、光电互感器一般采用厂家自己的测试工具、或者非权威的测试手段，厂家自己的测试工具一般功能简单、性能较低、无法实现更高一级的量值传递，从技术上来讲，需要有第三方的厂家联合电力工业研究院共同开发权威的校验工具，建立起规范的检验标准。 建议权威的经过认证的校验工具和技术检验规范 有利于 : 协调各种厂家之间的技术认定，由于数字变电站自动化装置是由很多厂家共同提供产品，假如没有一个统一的校验工具，则无法联通时，难以界定哪方厂家的技术有问题。 促进各自动化设备厂家完善自身产品，有了功能丰富的和权威的校验方法后， 自动化厂家容易找到自身产品缺陷，不断完善功能，提高产品质量和可靠性 提高现场验收效率，有了此校验工具，可以大大提高现场验收的效率， 节约人工成本 培养数字化变电站方面人才，本校验工具本身对于 IEC-61850-9-1 的协议 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 2 页 有标准的输出和测试功能，便于学习协议，同时对于电力工业研 究所、高等院校可以把校验仪作为培养数字电能表、数字继电保护、光电互感器校验仪人才的重要试验平台。 降低验收和检验人员的专业要求 假如 没有本套测试工具，验收人员必须具备非常强的专业知识，一般要经过专 家讨论验收方法，过程也相当复杂，对现场验收的要求很高，提高了人力成本。 同时 开发 数字化变电站校验 ,也具有重要的经济意义未年几年按照一年一个供电局 4 台采购量，参考销售价格 20 万一台。全国市县大概每年 有 8 亿左右的市场容量。 我司就算按市场占有率 5%计算，一年销售额 4 千万，实现利税800 万左右 。 具有一定的经济意义 1.2 项目的先 进性、重要性、必要性、可行性。 1.2.1 先进性 国际电工委员会 TC57 工作组动员了数百 位 专家历经十年提出了 一个世界、一种技术、一个标准 ,过程全数字化。今后全世界的变电站自动化 设备 的厂家协议将 统一为 IEC61850 的协议框架。 毫无疑问再经过几年几十年，数字化变电站必将成为主流，目前基于 IEC61850 协议 的数字化变电站校验仪装置国内外鲜有厂家投入力量研究。我司提出了全套的校验方法，并作了大量的调研工作 ，部分功能已经可以到现场使用了。整个项目的平台具有相当的先进性。 产品先进性 基于 IEC61850 的硬件测试工具，目前国内外还没有成套的产品， 我司率先投入研发此类产品，时机合适。 硬件平台先进性 使用 ADI 公司高性能的 blackfin DSP 平台， BF531 具有两个 400MPIS 的双 DSP 功能、同时可以作为 32bit MPU 使用，配套 1ppm 的电阻 分压网络、 0.005%准确度的零磁 通 互感器、使用 OP1632D 差分输入输出的运放作为信XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 3 页 号调理和 100KSPS 24Bit 的高性能 ADS1278 AD，配置两个光纤以太网口 和两个 RJ45 的电以太网口。 软件平台先进性 使用 Labview 作为工控机软件平台 Labview 具有非常丰富友好的界面和强大 的 数学 工具 。使用 LabView 后会让我们的开发的产品更美观 功能更强大 ，可以直接利用软件库，降低开发的工作量，同时利用现成的库，提高软件的运行可靠性 使用 VDK RTOS 作为嵌入式 DSP 开发的操作系统 ， VDK RTOS 实时多任务操作系统 是 嵌入式 DSP的操作系统， VDK为 ADI公司嵌入式的高性能 RTOS平台，任务调度实时性优于 0.1mS，保证系统平台的实时性的要求。 技术先进 性 a）校验过程全自动，设置完毕后，点击启动命令，自动 完成各种检验点和校验功能的检定并自动生成报表 b）检定先进 使用模拟源的动态数据作为检验数字来源，能够反映出数字二次设备的现场使用情况。 c) 溯源先进性 建立了 0.05%级的数字溯源技术，自主开发使用高精度的 AD 转换， 通过 AD 转换，和已有的 0.01 级的模拟基准实现量传。 d） 功能配置先进性 测试功能可以选择相关的国标和行业标准，也可以根据用户的自己的需求编辑测试点和测试要求。 1.2.2 重要性 基于 IEC61850 协议的数字化变电站将成为未来变电站最重要的技 术之一。目前尽管国内外的电力设备厂家 已经 大力投入到数字化变电站的研究开发中去，但是 还 没有一个有效的测试工具， 这 必将阻碍数字化变电站设备产 业 的发展，同时也限制了数字化变电站的推广使用，目前数字化变电站的验收耗时耗力同时也无法做出权威的验收结论。 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 4 页 数字 化 变电站还发展 还需要 相关的测试规范，工程规范，按照规范，检验规范必须要跟着发展，而这些技术的发展制定，都 离 不开校验仪，所以数字化变电站校验仪对于推进数字化变电站建设，推进数字化变电站的技术发展具有非常重要的意义 . 1.2.3 必要性 IEC61850 协议的制定为电力系统自动 化厂家带来了广阔市场空间和无限发展潜力，谁抓得早、抓得准、抓得住，谁就赢得发展先机，赢得主动，最终赢得市场。目前在数字化变电站校验技术滞后 于 数字化变电站的建设，目前国内电力工业研究院均面临着现场如何验收的问题，广东电力工业研究所主动找到我司合作数字电能表校验部分，其他光电互感器校验、数字交流采样校验、数字继电保护校验也 将 逐降和我司合作开展，所以目前基于 IEC61850 的数字化 变 电站校验仪的开发非常迫切，非常有必要。 1.2.4 可行性 市场可行性 项目主要应用于供电局、电厂、电力局、研究所、高校等供电局领域。在今后的 10 年内每个市县供电局均应该配置全套的数字测试仪多套。按照全国 2000个市县计算，平均一年配置一套，则年需求 2000 4 10 万 = 8 亿 ，电力研究所领域、 高校也需要这样的产品，因此我们认为市场上是可行的 。 技术可行性 目前己解决了相关核心技术，并且己研制了部分核心产品，其中数字电能表的校验已经可以实现校验功能了，因此我们认为技术上是可行的。 政策可行性 作为电网公司 十一五 科技发展规划中列出的提高电网自动化水平的五大XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 5 页 重点技术课题之一，数字化变电站必然在 十一五 中后期在各电压等级变电站中 推广应用，现在数字化变电站已经成为了各级电网、电力公司关注的焦点 ，因此我们认政策上是可行的。风险很小。 1.3 项目在行业发展中的地位和作用； 数字化变电站校验仪对于保证数字化变电站的设备符合功能和性能的要求有重要意义，由于数字化校验是一个新技术，国内外做此研究的不多，我司未来研发成功将是本行 业 在数字化变电站校验上的一个里程碑。 本系列校验装置的研发成功，将对数字化变电站的发展将产生深远的影响，主要表现在以下几方面： 解决了目前变电站自动化设备的产品的验收和型式试验的难题。 建 立了数字计量的量传方法，实现了数字电能、数字交流采样的溯源 软件 具备自动检定和生成报表功能，大大减低了检验人员的工作量 提高检验结果的可信度为 统一各个厂家的技术接口提供技术手段，实现电力设备的无缝链接 . 综上所述，本平台的成功研发，将是数字化变电站发展道路中的一个里程碑。 1.4 项目预期实现的经济和社会效益。 1.4.1 社会经济意义 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业 ， 国家出台了一系列内需投资政策，其中 4 万亿投资计划中，未来 2 3 年电网投资将达到 1.2 万亿的 规模 ， 作为国民经济的基础产业 ，电力工业 行业能 有效 的 拉动 国民 经济 的 增长 。而且市场空间是巨大的 。 数字化变电站将成为电力投资的重头戏之一，数字化变电站设备校验装置也将成为其中的重要一环，把数字数字化变电站设备校验装置做好了，是保证数字变电站的二次设备以及一次的光电互感器、性能参数、精度、以及功能 达标的 重要手段。 对 提高电网安全运行，保证用电的可靠性，具有重要的 意义 。 同时数字化变电站的发展也必然 拉动 内需。促进经济的发展 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 6 页 1.4.2 预计经济效益 项目主要应用于供电领域。供电局、电厂、电力局、研究所、高校等供这是最大的潜 在用户。在今后的 3-5 年内每个市县供电局均应该配置全套的变电站数字化测试仪多套。按照全国 2000 个市县计算，平均一年配置一套，则年需求 : 2000 4 10 万 = 8 亿 （最终价） 电力研究所领域： 31 省每个省必须在近 1-2 年配置不少于 1 套的数字化变电站校验仪，大概近两年需求 : 31 4 20 万 = 2480 万 (现在市场价为 30 万 ) 高校的需求也有一定的数量。 综上所述，本项目产品未来 3-5 年的市场需求约为 30 亿元左右，市场前景广阔。具有良好的经济效益 1.4.3 预计 社会效益 降低人工 检定的成本 数 字 变电站 测试 仪 能够自动测试、自动 生成 报表 .可以大大降低人工的降低成本，同时扩大检定点，防止个别死区测试出现。 一般来讲，一台电能表要是把全部的检定点和影响量全人工检定需要一周时间，而使用本测试设备只需要 15 分钟的设置时间，大约 4-6 个小时的自动检定时间就可以了，大大节约人工成本。今后数字化变电站全面推广后，全国将有超过 1 万人在做自动化设备的安装、检定、校验、测试等。大大节约人工成本 有助于推动数字化变电站的发展 数字化变电站的发展除了一次和二次设备厂家的努力外也离不开检验设备厂家的作用，假如 没有校验厂家的产品的完善，数字化变电站要大规模推广也无从谈起 。 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 7 页 2 数字化变电站校验仪技术发展趋势及国内外发展现状 2.1 数字 化变电站 校验仪 相关技术的 发展趋势； 随着光电互感器技术的逐渐成熟，基于 IEC61850 的数字化变电站建设步伐必将加快， 从事 数字化变电站校验的 设备生产 厂家未来也会相应增加 ,同时电力科学研究院、各个省的电力工业研究所一定会投入大量的人力物力，制定相关的配套标准，为数字化设备厂家提供验收、测试标准规范，也会 推动 测试仪厂家不断完善自己产品。未来也会有更多的测试仪厂家加入这个领域。 2.2 国 外发展现状 国外目前主要是对 IEC61850 协议本身来测试的研究比较多，目前瑞士实验室被授予全球 IEC 61850 标准的测试认证机构，从事 IEC61850 协议测试的厂家不少比如 STRI 公司， OMICRON 公司， ABB 公司等，国外第一个对基于 IEC61850变电站进行测试的 InControl Tech 公司，这种测试一般是用来做型式试验的，实验室就是一个模拟的变电站，测试非常复杂，不利于作为现场的验收工具，也不利于对从事单一设备的厂家的测试，因为国内很多厂家并不能把整个数字化变电站做了下来，只能做其中的一个 设备，比如光电互感器或者继电保护装置，这要求有适合于中小企业的测试和验收工具，目前国外暂无相关产品。 2.3 国内发展现状 华中理工大学开发光电互感器校验仪已在在武汉高压研究所使用，这套装置成本高，体积大。在现场使用非常麻烦。 装置由安捷伦的 3458A 万用表，工控机组成，软件使用 Labview，基本没有属于自己的核心部件，技术含量低，应用不灵活。 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 8 页 北京浩霆科技也研发出 HTETC-I 型 新型多功能互感器校验仪 ，具有自主知识产权，但是测量精度低，软件粗糙。需要额外的一台电脑 . 南京新宁光电研发 XT765 数字电能 表校验仪，他们的使用捏合的数字源，无法做量传不能作为校验工具， 数字交流采样校验仪暂时无相关产品，数字继电保护测试仪北京博电有相关报道，但未见产品 . 2.4 我司目前 状况 我司从 2008 年 8 月开始对市场调研、项目可行性论证、对关键技术如高精度 8个通道的严格同步的交流采样技术 (0.02%)，光纤以太网的刷新速度 (10uS)，电能和功率以及有效值的等时间间隔的算法验证、以及基于 LabView8.0 软件实现自动化校验装置的管理通信显示功能的技术可行性 验证 。 到目前硬件平台的初版，以及针对数字电能表的部分校验功能，已取得阶 段性成果。尚需完成数字电能表的全面功能，数字光电互感器的校验功能、数字继电保护的校验功能 . 2.5 深圳市相关行业技术与国内外先进水平的差距； 深圳第一座数字化变电站 110 千伏五村数字化变电站 于 2008 年中旬 竣工。这一变电站将数字化电网的概念首次应用于变电系统，是目前国内数字化改造最彻底、数字化程度最高的变电站 ， 高压室内不见技术人员踪影，只有一台台小巧的智能化开关柜正在高速运转。 以前的传统开关柜设备，好比体积臃肿的 大哥大 （砖头机），如今的设备就像新式手机，不仅体积变小，而且功能更多 。 但是目前数字化变电站 的主要厂家是国电南瑞、许继、南京新宁、广州伟钰等。深圳目前主要是深南瑞从事这方面的研究， 在数字化变电站校验仪的方面我司是国内研究比较早的厂家之一，也是国内起点最高的一个厂家了，目前有国内有从事数字化变电站校验研发的，一般只是考虑测试功能，没有考虑到量值传递，而测试仪器最重要的功能之一就是能实现溯源，无法量传的产品没有意义 。 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 9 页 2.6 相关技术在知识产权、市场需求方面的情况。 数字化变电站的验收、检验还需要新的 配套 标准，目前国内外在这方面尚属空白。 IEC61850 协议国内引用过来时更名为 DL/T 860 协议 ，但是这只是 标准 技术协议 ，要是实施数字化变电站还需要一些配套的标准， 我司将联合广东电力工业研究所争取在未来 2-3 年制定出广东省内的数字电能表验收规范。数字化变电站设备校验装置中的光电互感器校验、数字交流采样校验仪、 数字 继电保护检验仪等产品我司拥有独立的自主知识产权。 3 项目 主要研究内容 3.1 项目涉及的技术领域， 拟解决的 关键 技术问题 ； 本项目涉及到一个数字电测仪表的校验领域，属于一个全新的领域，但是很多技术原理和校验方法可以参照模拟电测仪表的方法，属于应该属于新型的测量和计量仪器。拟解决的技术问题如下 高精度 的模拟量采集 我们产品的整体精度为 0.05%,这要求我们的交流 AD 采集模块精度要到达 0.02%级，目前国内只有深圳科陆、思达等厂家能够做到 0.02%的交流采样 ，我司能够做到 0.05%级没有问题，我们通过如下方法解决这个问题，使用 1ppm 的电子分压器， 0.005%的零磁通互感器、以及 OPA1632 带差分输入输出的高性能运算放大器作为信号调理和高达 100KSPS 24Bit 的 8 路高精度的 AD 采集芯片 ADS1278 ， 采用 准同步算法，来到达这个指标 光纤以太网远程快速 DMA 传输 光纤以太网的远程 DMA 传输 速度 要等到 10uS 才比较理想，以最高一个周波要送 200 点，假如远程 DMA 不做优化则大大浪费 CPU 的资源，因为采样算法，光纤输出是有一颗 CPU 通过 RTOS 来调度的，而一个 IEC61850的标准帧里面共有 111Byte数字，这就要求 CPU 100uS之内必须要把 111Byte的协议帧通过远程 DMA 传送到以太网芯片上， 这 会大大提高 CPU 的负荷XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 10 页 能力，在本项目中由于 111Byte 中 需要变化就是 6 个通道的模拟量 12Byte，以及采样计数 2 个字节共 14Byte，在本项目在初始化时候就 把 111Byte 协议中不变的数字先传 送到远程 DMA，而后只是更改 14Byte 的变化数据后， 使能芯片内部当地 DMA 自动发送协议帧，这样 CPU 有原来要传送 111Byte变为 14Byte 大大地减低了 CPU 的负荷。 IEC61850-9-2 协议的掌握。 IEC61850 是一套非常复杂的协议，目前我们已经能够实现IEC61850-9-1 协议，并和多个厂家联调过，但对于 IEC61850-9-2 协议目前尚 未 深入研究， IEC61850-9-2 更复杂。 3.2 拟采用的 技术原理 、 技术方法 、 技术路线以工艺流程； 3.2.1 技术原理及关键技术内容 3.2.1.1 数字电能表检验系统构成 1) 虚 负荷检定原理 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 11 页 图 3-1 数字电能表校验仪虚负荷检定原理图 原理介绍 工控机 (PC)控制 XL803 标准功率源输出 3U3I 的模拟量，数字电能表校验仪把模拟量通过 AD 转成符合 IEC 61850-9-1 的数字量 D0,n-1，并直接通过以太网转给被检的数字电能表，被检的数字电能表和和数字电能表校验仪同时根据 D0,n-1计算电能并产生脉冲输出，对比 M1 和 M2 脉冲计算被检电能表的电能误差 . 数字 电能 表 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOut以太网信号 Pin电能脉冲信号 (M1) EternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 来自合并单元 （实负荷检定） 脉冲输出， 用于校验自身精度 送给 COM3000 做量传 串口 XL803 标准功率源 RS232 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 12 页 2、实负荷检定原理 图 3-2 数字电能表实负荷检定原理图 原理介绍 在现场光电互感器的合并单元 (必需具备两个光纤接口 )，根据现场的实际测量值通过 IEC61850-9-1 协议同时发给数字电能表和数字电能表校验仪。数字电能表根据其算法计算产生电能脉冲 M1，数字电能表校验仪也根据协议和算法产生脉冲 M2，对比 M2 和 M1 计算实际的电能误差。 3、虚拟检定原理 数字 电能 表 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOutPin电能脉冲信号 (M1) EternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 脉冲输出， 用于校验自身精度 送给 COM3000 做量传 串口 M2 以太网信号 以太网信号 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 13 页 图 3-3 数字电能表虚拟检定原理图 原理介绍 不需要 XL803 标准源也不需要实负荷，通过数字模拟光盘事先产生的IEC61850-9-1 协议的数字信号，把这个数字信号通过以太网送给网络电能表，网络电能表计算产生电能脉冲 M1，网络电能表校验仪根据这个数字信号计算电能产生脉冲 M2，对比 M2 和 M1 计算实际的电能误差。 数字 电能 表 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOutPin电能脉冲信号 (M1) EternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 脉冲输出， 用于校验自身精度 送给 COM3000 做量传 串口 M2 以太网信号 以太网信号 以太网信号 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 14 页 3.2.1.2 数字交流采样检验系统构成 图 3-4 数字交流采样电能表校验仪原理图 原理介绍 工控机 (PC)控制 XL803 标 准功率源输出 3U3I 的模拟量，数字交流采样校验仪把模拟量通过 AD 转成符合 IEC 61850-9-1 的数字量 D0,n-1，并直接通过以太网转给被检的网络交流采样校验仪，被检的数字交流采样和数字交流采样校验仪同时根据 D0,n-1计算 U、 I、 P、 Q、 COS，同时工控机通过交流采样终端协议，读取交流采样终端的 U、 I、 P、 Q、 COS。 并和同数字交流采样校验仪算出来的 U、 I、 P、 Q、 COS。做比对得出误差值，最后形成报表 数字交流采样 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOut以太网信号 PinEternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 来自合并单 元 （实负荷检定） 串口 XL803 标准功率源 RS232 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 15 页 3.2.1.3 数字继电保护检验系统构成 图 3-5 数字继电保护测试仪原理图 原理介绍 继电保护测试仪通过以太网发出数字模拟的电压电流信号给数字继电保护， 测试仪 通过 IO 口读取继电保护的跳闸信号，也可以通过以太网 GOOSE信息读取跳闸信号，进而判断继电保护的动作是否正确。 3.2.1.4 光电互感器检验系统构成 1).电压校验原理图 数字继电保护测试 仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOut以太网信号 IOIO、EternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 串口 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 16 页 图 3-6 光电互感器电压校验仪原理图 原理介绍 被 检验 光电 PT，接受校验仪 送 过来的同步信号，并在同步信号的控制下，把光电转换后 的数字量通过以太网传给校验 仪 ，校验同时通过 AD 采集 标准电压互感器的模拟信号，并转换为数字量和被检 PT 通过 以太网传递过来的数字信号 使用 FFT 计算出比差和角差 模拟电压 光电互感器数字交流采样 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOutIOEternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 串口 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 17 页 2).电流校验原理图 图 3-7 光电互感器电流压校验仪原理图 原理介绍 电流校验和电压校验的原理是一样的，唯一不同的是标准信号取电流标准互感器的信号而已。 3.2.1.5 软硬件 硬件： 使用一个统一的硬件平台。 软件： 1、 数字电能表校验管理软件 ； 2、 数字交流采样校验管理软件 ； 模拟电压 光电互感器数字交流采样 校验仪 RS232 DSP 板（ （ BF531） 华北工控机 640*480 液晶显示 键盘 串口 /USB 接口 EternetOutIOEternetAD 转换 3U3I Pout(M2) 串口 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 18 页 3、 数字继电保护测试软件软件 ； 4、 光电互感器校验软件软件 ； 5、 其他软件 ； 3.2.2 技术路线 1） 为 提高产品的测量长期稳定性，要使用稳定 性 更好的材料以及 优良的 制造工艺，为此，电压分压器采用 1ppm 的金属氧化膜电阻分压，同时使用 PGA205 放大器跟随，以减小分布电容造成的相移，电流使用零磁通互感器，相关的电容均使用温度 性能 更好的 CBB 电容，布线各个高压回路相互隔离并保证有足够的距离，降低串扰， PCB 对于输入信号采用差分并行 走线，减小共模干扰，以及通道串扰。 参考电压是 2ppm 的参考电压，测量 AD 使用24Bit 100LK SPS 8 个通道 AD,同时使用换档来降低噪音 2 ) 为了提高设备在现场使用的可靠性采用如下措施 对采集前端和电源前端采取多重抗干扰措施 采用功率电阻、压敏电阻、 TVS 以及电子保护器确保传导性干扰信号 (脉冲群和浪涌 )不会通过电源或者采集前端侵入敏感脆弱器件，保护 CPU、AD、 MEM、 OP 等敏感器件 CPU 采用总线在运行中不出总线，使用内部的 RAM CPU 采用总线不出芯片方案，提高 CPU 自身抗干扰能力，由于总线在芯片内具有很强的抗干扰能力 多重 WatchDog 技术 IO 保护 对于容易损坏的 IO 口全部用高集成化的贴片 TVS 统一保护， 3) 为提高设备无故障工作时间，要研究元件老化的规律，对设备的密封方式，温度与湿度交互作用方式进行试验研究，并进行如下的高可靠性设计： 元器件选择 对于 IC、插座等器件尽可能使用工业芯片，插座使用菲尼克斯插座。尽量使用焊接技术 (因为我们电流小、振动小焊接反而比压接可靠 )。 软件 DEBUG 技术用于故障诊断，远程下载用于程序更新。 防尘防潮 XL800 系列可行性分析报告 深圳市星龙科技有限公司 第 19 页 PCB 最后均要防尘防潮处理 冗余设计 无论对 于 PCB 布线还是间距，以及热设计，耐压设计，要留于充分的余量，对于一些关键地方使用双重硬件作为冗余 数据可靠性 块数据存储全部使用 CRC16 校验。采用大容量的 NVRAM，对于经常需要更新的数据如电能脉冲用于 NVRAM 备份记录，累计一段时间暂存到Flash。对于 Flash 数据的写入进行校验，并记录擦写时间，为 Flash 的健康状态做初步检测。文件数据可靠性使用基于 YAFFS 日记式文件系统原理，同时用 NVRAM 备份 FAT 区。 4) 算法验证 大部分的算法我们通过 Matlab 来验证后，再在 blackfin 平台上运 行，可以节约反复调试的时间 5) 测试验证 利用广东电力工业局研究院的设备，和技术