[发明专利]基于光纤通信的轨道交通直流变送器数字化装置

说明书

本发明公开一种基于光纤通信的轨道交通直流变送器数字化装置，包括信号调理模块：接收直流牵引网一次侧的模拟信号，将其调节至适配于ADC转换器输入范围的模拟信号，并传输至ADC转换器；ADC转换器：将调节之后的模拟信号转化为数字信号，并传输至FPGA芯片；FPGA芯片：控制所述ADC转换器的数据转化频率，对接收到的数字信号添加时标信息，根据IEC61850‑SV协议编码后形成带时标的采样数据，并将带时标的采样数据通过光纤接口传输给继电保护装置和测控装置；FPGA芯片通过B码接口与时钟模块连接；MCU模块：接收FPGA芯片传输的带时标的采样数据，并上传至后台监视系统。本发明的有益效果是：减少数据处理环节，降低采样数据的精度损耗，同时解决了厂家输出标准不统一的问题。

技术领域

本发明涉及变送器领域，尤其涉及一种基于光纤通信的轨道交通直流变送器数字化装置。

背景技术

城市轨道交通直流牵引供电系统中，直流变送器主要用于采集线路直流电流和直流电压，并将采集的数据提供给后端保护、测控装置使用，其采集的是模拟电压电流信号，输出的是标准模拟电流信号。变送器的性能直接决定整个直流牵引供电系统的安全性和可靠性。

目前，轨道交通直流变送器的主要实现方法为：通过电阻分压将直流牵引网一次侧电压调理到变送器ADC输入范围，或通过分流器将直流牵引网一次侧电流调理到ADC输入范围，然后将ADC采集的数据转换为标准的模拟信号输出。

存在的问题：

1.目前变送器输出形式多样性，传统变送器需将采集的模拟电压、电流信号，经AD转换后，在由DA转化为标准模拟信号输出，但由于各厂家输出标准不统一，对轨道交通系统升级改造存在一定的不便；

2.现有变送器存在测量精度损耗；

3.站间采样数据的同步性差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于光纤通信的轨道交通直流变送器数字化装置，主要解决现有变送器存在测量精度损耗和采样数据的同步性差的问题。

本发明提出一种基于光纤通信的轨道交通直流变送器数字化装置，包括信号调理模块：通过电压接口和电流接口接收直流牵引网一次侧的电压模拟信号和电流模拟信号，将其调节至适配于ADC转换器输入范围的电压模拟信号和电流模拟信号，并传输至ADC转换器；

ADC转换器：接收并将所述信号调理模块调节之后的电压模拟信号和电流模拟信号转化为电压数字信号和电流数字信号，并传输至FPGA芯片；

FPGA芯片：通过SPI协议控制所述ADC转换器(204)及其数据转化频率，对接收到的电压数字信号和电流数字信号添加时标信息，根据IEC61850-SV协议编码后形成带时标的采样数据，并将所述带时标的采样数据通过光纤接口A和光纤接口B传输给继电保护装置和测控装置；

所述FPGA芯片通过B码接口与时钟模块连接，用于校准所述直流变送器数字化装置的时间；

MCU模块：与所述FPGA芯片与MCU之间采用SPI协议通讯，接收所述FPGA芯片传输的带时标的采样数据，并通过光以太网上传至后台监视系统。

进一步改进在于：所述信号调理模块为opa277运算放大器。

进一步改进在于：所述电流接口与所述直流牵引网一次侧之间通过分流器连接。

进一步改进在于：所述光纤接口A和光纤接口B采用SC型接口，所述光纤接口A和光纤接口B将所述带时标的采样数据以数字信号的形式通过光模块传输至继电保护装置和测控装置。

进一步改进在于：所述时钟模块每秒发送一个帧脉冲和10MHz基准时钟。

进一步改进在于：所述FPGA芯片为EPM240T100I5N型芯片。