与常规 继 电 保 护 与 控 制 设 备 相 比，智 能 变 电站的智能化继电保护和控制设备在信息传输上发生了较大 的 变 化，传 统 的 电 缆 已 被 光 纤 所 代 替。由于数字信 息 实 现 标 准 化，继 电 保 护 和 控 制 等 二次设备 间 的 信 息 共 享 和 互 操 作 性 也 有 很 大 的 提高。另外，智能化继电保护和控制设备的部分原理和结构也发生明显变化。设备的实现方式和应用方式的改变，使得原有的检测和考核方法、项目和标准已经不能适用于智能化继电保护和控制设备，对该类设备的检测提出了新的要求。
文献［１－２］对国内市场上微机型继电保护测试仪的现状 进 行 了 研 究，指 出 国 内 厂 家 生 产 的 许多产品在质量、结 构、续 航 等 方 面 存 在 不 足，进 口测试仪的整机性能好，硬件可靠、精度高且使用寿命长，但是价格昂贵。文献［３－６］从不同的使用环境对测试仪 提 出 了 功 能 上 应 该 满 足 的 要 求，共 同点是支持以太网通信、遵 守ＩＥＣ６１８５０规 约 以 及产品小型化。文献［７－１０］对以太网的通信技术作了介绍。ＩＥＣ６１８５０的作用、使用方法以及前景在文献［１０－１３］中有清晰的介绍。文献［１４－１５］介绍了光纤中色散对信号的影响以及补偿方案。
基于此，研制出便携式智能变电站继电保护测试仪，它具 备 性 能 稳 定、结 构 紧 凑、使 用 方 便 的特点，能够应用于智能变电站任一具有光纤接口的设备的报文检测中。
１ 测试仪的功能要求
１．１ 实现人机操作
测试仪装配有一块薄膜晶体显示屏（ＴＦＴＬ－ＣＤ），能直接在屏幕上进行参数调整和指令发送，具有界面友好、人机交互性强的特点。
１．２ 以太网通信
测试仪通过 光 纤 以 太 网 口 与 设 备 相 连 通，构成数据交换通道，实现对智能化二次设备的准确、有效地功能检测和性能考核。
１．３ 遵循ＩＣＥ６１８５０规约
测试仪发送的 ＳＶ 报文遵循ＩＥＣ６１８５０这一全球通用标 准，能 够 与 任 意 的 保 护 测 控 装 置 进 行通讯，增大了测试仪的应用范围。
１．４ 光补偿
测试仪通过 光 纤 与 被 测 装 置 相 连，输 出 光 信号。光信号在传输过程中会有衰弱，同时，测试仪使用年限较长以后，光纤端口的光信号也会减弱，
这可能使得 信 号 畸 变，从 而 影 响 到 测 试 仪 的 正 常使用。故测试仪光纤以太网口需要进行光补偿，使得光信号能够顺利完整地传送给被测装置。
１．５ 双操作模式
测试仪的操 作 采 用２种 方 式：便 捷 的 界 面 操作，使用者可以在触摸屏上面用手指或者别的物体点击功能按钮才操作测试仪；可靠的按键操作，使用者可以 通 过 实 体 按 键 来 进 行 操 作，实 体 按 键以其机械性 能 给 人 以 直 接 的 反 馈，使 用 者 能 够 十分明确自己是否进行了操作。２种操作模式既给了不同使用 习 惯 的 用 户 以 不 同 的 选 择，也 是 一 种保障，当一种操作模式无法进行的时候，另外一种能够起到后备的作用，顺利完成使测试任务。
２ 测试仪硬件设计
２．１ 总体设计
便携式智能变电站继电保护报文测试仪主机产生遵循ＩＥＣ６１８５０规约的ＳＶ 报文，通过光纤经以太网口传 送 给 被 测 装 置，从 而 实 现 对 智 能 化 二次设备的报文检测工作。
２．２ 硬件设计
测试仪主机 硬 件 结 构 如 图１所 示，由 主 机 芯片、以 太 网 模 块、开 关 量 模 块、显 示 模 块 以 及ＴＦＴＬＣＤ模块构成。
２．２．１ 主机芯片
测试 仪 主 机 采 用 ３２ 位 ＡＲＭ 微 控 制 器 的ＳＴＭ３２Ｆ１系列芯 片，由 ＳＴ 公 司 出 品，其 内 核 是Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３。该芯片体积小、功耗低、高性能，支持Ｔｈｕｍｂ（１６位）／ＡＲＭ（３２位）双指令集，能很好的兼容８位／１６位器件，大量使用寄存器，指令执行速度快。
２．２．２ 以太网模块
以太 网 模 块 为 ＥＮＣ２８Ｊ６０，测 试 仪 全 面 支 持ＩＥＣ６１８５０规约，具有光纤以太网端 口，能 够 输 出基于ＩＥＣ６１８５０９－１或ＩＥＣ６１８５０９－２的报文。测试仪的光纤以太网接口可以接受和发送 ＳＶ 报文，测试时，将测试仪与被测装置或者光交换机连接，能够实现和被测装置之间的信息交换。
２．２．３ 开关量模块
开关量模块为按键，按键动作时，通过将输入电平转换成数字信号、光电隔离等过程，按键动作这一指令传至 ＡＲＭ 芯片进行处理。
２．２．４ 显示模块
显示模块为 ＬＥＤ指示灯模块，显示测试仪的开关状态以及与被测装置的连接状态。当测试仪启动时，开关指示灯会亮，当测试仪与被测装置连接上并且ＩＰ匹 配 成 功、能 够 进 行 通 信 时，通 信 指示灯将被点亮。
２．２．５ ＴＦＴＬＣＤ模块
ＴＦＴＬＣＤ模块显示部分功能指 令，包 括 参 量值的调整以及发送报文的指令。当这些参量的值调整改变或 者 别 的 指 令 被 操 作 时，这 些 信 息 将 会传送给 ＡＲＭ 芯片进行处理。ＴＦＴＬＣＤ模块结构如图２所示。
结合上述各功能模块的结构特点，依 据 紧 凑化原则，设计出如图３所示的电路元件分布图。
３ 测试仪软件设计
测试仪软件流程如图４所示。测试仪采用 Ｃ语言编 程，根 据 功 能 划 分 主 要 分 为 ３ 个 部 分：通信、人机交互和ＩＥＣ６１８５０规约。
３．１ 通信
小型 开 源 ＴＣＰ／ＩＰ 协 议 栈 Ｌｉｇｈｔ ＷｅｉｇｈｔＩＰ（即 ＬＷＩＰ）有无操作系统的支持都可以运行，在保持 ＴＣＰ协议主要功能的基础上能减少对 ＲＡＭ的占用。
３．２ 人机交互
测试仪采用 ＴＦＴＬＣＤ触摸屏，图形用户界面（ＧＵＩ）能够实现人机互动。
３．３ ＩＥＣ６１８５０
ＩＥＣ６１８５０标准是电力系统自动化领域**的全球通用标准。测试仪输出的报文遵守这一规约能够大大提高它的适用范围。
４ 装置测试
测试仪完成之后，需要对它的功能进行测试，检测是否达到预定要求。
４．１ 装置样机
测试仪结构如图５所示，尺寸为１００ｍｍ×８０ｍｍ×２５ｍｍ。
４．２ 使用测试
将测试仪与 被 测 装 置 连 接，立 即 能 够 得 到 连接成功的提示。通过在操作界面上选择不同的幅值和频率，测试仪向装置发送不同的 ＳＶ 报文，从
而实现对设备性能和功能的检测。测试仪发送的报文形式如图６所示。
４．３ **点
继电保护报文测试仪**采用 ＡＲＭ 芯片作处理器，确保强大计算能力的同时，降低了功率损耗，从而实现测试仪整体设计的简化以及轻量化、小型化目标。同 时，操 作 界 面 的 功 能 简 化 使 得 工作人员能够容易熟悉使用方法。
５ 结束语
便携式智能变电站继电保护报文测试仪按照ＩＥＣ６１８５０规约格 式，通 过 光 纤 输 出 ＳＶ 报 文，对智能化二次 设 备 进 行 准 确、有 效 地 功 能 检 测 和 性能考核，能够大幅度提高继电保护保护检修调试人员的工作效率。此外，测试仪采用高性能 ＡＲＭ处理器，运算速度快，计算能力强，人机界面友好，并且还十分轻便，有助于完成作业任务，便于作业人员携带。便携式智能变电站继电保护报文测试仪的操作简 单，降 低 了 误 操 作 的 可 能 性。电 源 电压为５Ｖ 直流电压，可以直接使用 ＵＳＢ接口或者干电池供电，提高了测试仪的使用性。
