本發(fā)明涉及智能硬件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手持式虛擬回路測試儀。

背景技術(shù)：

隨著智能電移到了現(xiàn)網(wǎng)的建設(shè)，有越來越多的數(shù)字化變電站在全國的電網(wǎng)建設(shè)或投運(yùn)。數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，采集部分與開入開出等組件安裝在現(xiàn)場，以高速光纖或以太網(wǎng)與保護(hù)裝置進(jìn)行連接。數(shù)字站內(nèi)，所有的電纜連接變成了少量的通信線，也就是說站內(nèi)裝置的電氣連接從電纜硬連接變成了數(shù)字通訊。變電站運(yùn)營前的調(diào)試、日常的維護(hù)手段相應(yīng)地發(fā)生了巨大的變化。

傳統(tǒng)站時代，通常用CAD端子排圖、二次回路圖等來描述站內(nèi)設(shè)備的二次電氣連接，現(xiàn)場施工與調(diào)試是按照CAD圖紙，用電纜將這些裝置連接起來，并進(jìn)行回路檢測，以確保電氣連接的正確性。但在數(shù)字站時代，生產(chǎn)調(diào)試人員所熟悉的端子排沒有了，代之以看不到、摸不著的虛擬端子排與虛擬的電氣連接，原有的回路測試手段完全用不上，需要有一種新的手?jǐn)鄟眚炞C虛擬端子排電氣連接的正確性。

目前，在數(shù)字站一般采用如下方式來驗證虛擬端子排連接的正確性：一人在現(xiàn)場直接短接物理觸點（如：開關(guān)位置、刀閘位置等）或直接施加模擬量，其他人分別在保護(hù)裝置處、后臺監(jiān)控處、故障錄波處等需要監(jiān)視的部位，分別觀察各裝置的顯示與反應(yīng)。這種方式需要多人協(xié)調(diào)工作，效率低下，不直觀，最重要的是，這種方式往往并不能完全反應(yīng)全部的虛擬電氣連接，存在測試上的盲點。這種測試方法自動化程度低，工作量大，不能滿足生產(chǎn)要求。因此，有必要設(shè)計一種手持式虛擬回路測試儀提高測試效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是提供一種自動化程序高，攜帶方便，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)高效率調(diào)試、維護(hù)要求的虛擬回路測試儀。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，提供一種用于手持式虛擬回路測試儀，其包括：

主控電路，采用ARM芯片配合嵌入式的操作系統(tǒng)；

協(xié)處理控制電路，采用FPGA芯片，與主控電路連接，受主控電路控制；

存儲電路，與主控電路連接，用于保存數(shù)據(jù)，能在掉電后也能確保數(shù)據(jù)不丟失；

USB接口電路，與主控電路連接，提供2個USB接口，能連接U盤和鼠標(biāo)，用于數(shù)據(jù)

存儲和文件讀取及方便人機(jī)交互的操作；

人機(jī)接口電路，與主控電路連接，包括鍵盤、顯示及觸摸屏電路，作為必要的人機(jī)交互

界面，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及結(jié)果顯示；

以太網(wǎng)通信電路，與主控電路連接，用于與PC機(jī)數(shù)據(jù)通信，作為一種補(bǔ)充的操作方式，實現(xiàn)通過PC機(jī)對儀器的實時操作、結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)分析及保存；優(yōu)選的，所述的以太網(wǎng)通信電路的速度為10/100/1000Mbps自適應(yīng)。

鋰電池電量測量電路，與協(xié)處理控制電路連接，受主控電路控制實時測量鋰電池的電流消耗狀況和電壓，以估算電池剩余的使用時間；

實時時鐘電路，與協(xié)處理控制電路連接，受主控電路控制實現(xiàn)實時時鐘的設(shè)定和讀取；

測試通信電路，與協(xié)處理控制電路連接，實現(xiàn)主控電路與外部被測裝置的通訊；所述的測試通訊電路包括光纖串口、B碼類型和SFP通信模塊接口；所述的SFP通信模塊接口能自動適應(yīng)5種形式的SFP接口通信模塊：（1）155Mbs 1310nm的光纖網(wǎng)口模塊，（2）1.25Gps 850nm的光纖網(wǎng)口模塊，（3）100Mbps的SFP接口以太網(wǎng)模塊，（4）10/100/1000Mbps自適應(yīng)的SFP接口以太網(wǎng)模塊，（5）1000Mbps的SFP接口以太網(wǎng)模塊。

具體的，所述的SFP通信模塊接口有3個，均能讀取SFP接口的光纖網(wǎng)口模塊的光功率；所述的5種形式的SFP接口通信模塊能以任意組合形式插入在所述的3個SFP通信模塊接口中。

通信指示燈電路，與協(xié)處理控制電路連接，受協(xié)處理控制電路控制，實時顯示測試通信電路的連接及通信等狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述的協(xié)處理控制電路與通信指示燈電路之間信號通過光耦隔離傳遞；所述的通信指示燈電路采用串行轉(zhuǎn)并行方式驅(qū)動指示燈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：所述測試儀自動化程度高，攜帶方便，通信接口兼容性高，能夠快速完成數(shù)字化變電站裝置之間虛擬回路的調(diào)試和維護(hù)。

附圖說明

圖1是所述測試儀組成結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明所提出的測試儀可對數(shù)字化變電站全站配置的保護(hù)、測控裝置等裝置與裝置之間的通訊連接進(jìn)行測試，與描述全站配置的SCD文件進(jìn)行匹配，已驗證實際裝置的互聯(lián)配置是否正確。

如圖1，該實施例中虛擬回路測試儀包括主控電路及與主控電路連接的協(xié)處理控制電路、存儲電路、USB接口電路、人機(jī)接口電路、以太網(wǎng)通信電路、串口調(diào)試電路，還有與協(xié)處理控制電路連接的鋰電池電量測量電路、實時時鐘電路、測試通信電路和通信指示燈電路。

其中，主控電路采用ARM芯片配合嵌入式的操作系統(tǒng)實現(xiàn)，ARM 控制器與DSP相比，具有外圍接口豐富等優(yōu)點，協(xié)處理控制電路采用FPGA實現(xiàn)，F(xiàn)PGA具有配置靈活、IO口多、適合做實時控制和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等優(yōu)點，將需實時處理的測試通信電路由FPGA控制。ARM與FPGA通過總線連接，ARM采用DMA方式與FPGA交互數(shù)據(jù)。

存儲電路采用Nand Flash，用于存儲數(shù)據(jù)；由ARM通過Usb Hub將自身的一個Usb接口擴(kuò)展出2個供外部使用的USB接口，連接U盤和鼠標(biāo)，用于數(shù)據(jù)存儲和文件讀取及方便人機(jī)交互的操作。

鍵盤、顯示及觸摸屏電路，作為必要的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及結(jié)果顯示。其中，鍵盤由ARM通過SPI總線連接鍵盤顯示芯片ZLG7289B實現(xiàn)。ZLG7289B可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，按鍵是否有鍵按下、取消、鍵的識別等工作全部交給該芯片完成，一旦有按鍵事件發(fā)生，ZLG7289B通過中斷通知主控電路處理，從而大大減輕了ARM的工作。ARM自帶有LCD電路，完成人機(jī)界面的顯示。ARM芯片通過另外一個USB接口與USB觸摸屏連接，完成人機(jī)界面的操作。觸摸屏與大小相同的LCD顯示屏疊裝，實現(xiàn)顯示與觸控位置對應(yīng)。

以太網(wǎng)通信電路，用于與PC機(jī)數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)通過PC機(jī)對儀器的操作、結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)分析及保存，這種操作方式是鍵盤、顯示及觸摸屏人機(jī)界面的一種補(bǔ)充操作方式。

鋰電池電量測量電路，采用IIC接口的LTC2942IDCB芯片實時測量鋰電池的電流消耗狀況和電壓，以估算電池剩余的使用時間。實時時鐘電路，采用IIC接口的PCF8563芯片，實現(xiàn)實時時鐘的設(shè)定和讀取。手持式設(shè)備受尺寸、電池放置位置、電磁兼容等限制，鋰電池電量測量電路與實時時鐘電路之間的距離可能會較遠(yuǎn)，將IIC總線直接與ARM連接可能PCB走線比較長，可能會造成IIC數(shù)據(jù)讀取偶爾不穩(wěn)定。為此采用間接操作方式，先將ARM通過IIC總線與FPGA連接，F(xiàn)PGA另外輸出兩根IO線模擬IIC總線與鋰電池電量測量電路與實時時鐘電路連接，以獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

測試通信電路，包括光纖串口、B碼類型和SFP通信模塊接口，與協(xié)處理控制電路連接，實現(xiàn)主控電路與外部被測裝置的通訊。FPGA與SFP通信模塊接口之間采用SGMII方式連接，并采用IIC總線訪問SFP通信模塊的內(nèi)部寄存器，讀取SFP通信模塊的狀態(tài)，以判斷SFP通信模塊的類型（光口或以太網(wǎng)口）、通信速度、光功率（僅限于SFP光纖通信模塊）等。根據(jù)SFP通信模塊的類型，F(xiàn)PGA自動在SGMII與SERDES之間切換（SGMII與SERDES物理層上一樣，協(xié)議上SERDES與SGMII略有不同），從而能自動適應(yīng)5種形式的SFP接口通信模塊：（1）155Mbs 1310nm的SFP接口光纖網(wǎng)口模塊，（2）1.25Gps 850nm的SFP接口光纖網(wǎng)口模塊，（3）100Mbps的SFP接口以太網(wǎng)模塊，（4）10/100/1000Mbps自適應(yīng)的SFP接口以太網(wǎng)模塊，（5）1000Mbps的SFP接口以太網(wǎng)模塊。因為，SGMII的接口速率高達(dá)1.25Gbps，因此必須選用帶高速IO類型的FPGA。

通信指示燈電路，受協(xié)處理控制電路控制，通過亮燈、閃爍、改變閃爍的頻率等方式實時顯示測試通信電路的連接及通信等狀態(tài)。每個通信口的發(fā)送、接收各自對應(yīng)一個指示燈，對應(yīng)的通信燈指示燈比較多。為了節(jié)省FPGA的IO口和減少PCB的走線，采用串行轉(zhuǎn)并行方式只需少量幾根FPGA的IO口擴(kuò)展出更多的IO。串行轉(zhuǎn)并行擴(kuò)展可以選用8位的移位寄存器74HC595，多片移位寄存器串接可以擴(kuò)展出更多的IO線。

串口調(diào)試電路采用RS-232通信方式，在測試儀運(yùn)行時向終端輸出關(guān)鍵信息，便于廠家跟蹤測試儀的運(yùn)行狀態(tài)，還能用于升級程序。

上述主控電路、協(xié)處理控制電路、存儲電路、USB接口電路、鍵盤、顯示及觸摸屏電路、以太網(wǎng)通信電路、串口調(diào)試電路，鋰電池電量測量電路、實時時鐘電路、測試通信電路等設(shè)置在同一塊電路板上，其作為本測試儀的主控板。由于硅膠鍵盤的按鍵位比較多，為了方便操作，鍵與鍵之間需留有足夠的空間，因此硅膠鍵盤的實際占用面積較大，而作為一款手持式設(shè)備從便攜方面考慮勢必不能太大，為節(jié)約空間，將硅膠鍵盤物理觸點單獨設(shè)計一塊電路板，采用插針連接的方式將該鍵盤板扣置在主控板上，主控板與鍵盤板之間采用3mm高的塑料墊片支撐，并鎖上螺絲緊固。同理，通信指示燈電路也單獨設(shè)計一塊電路板，采用插針連接方式，放置在主控板靠通信接口的上方，指示燈的位置與通信接口一一對應(yīng)。

上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，除此之外，本發(fā)明還可以有其他實現(xiàn)方式。也就是說，在沒有脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換也應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。