專利名稱：發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)，具體說就是一種發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置主要用于發(fā)電廠、變電站及配電站等場所，當(dāng)發(fā)電機(jī)、變壓器 組發(fā)生故障時，保護(hù)裝置動作切除故障及切除故障的斷路器重新合閘的故障過程中，監(jiān)錄 裝置可記錄故障發(fā)生前后一段時間內(nèi)的電流、電壓的變化過程以及保護(hù)和開關(guān)量的動作時 序，并將記錄的故障數(shù)據(jù)保存，為事故后故障分析提供依據(jù)?，F(xiàn)有的故障錄波裝置主要有以 下不足之處裝置可記錄的模擬量通道和開關(guān)量通道數(shù)不夠，模擬量和開關(guān)量的采樣不同 步，采集頻率不高；裝置的主要功能是記錄故障數(shù)據(jù)，在實(shí)時監(jiān)測方面功能不足；無穩(wěn)態(tài)數(shù) 據(jù)記錄功能，不能記錄長期的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)；采用工業(yè)控制計算機(jī)為數(shù)據(jù)采集或記錄分析 的主體，其體積大、功耗高，帶有風(fēng)扇用于散熱，可靠性不高；發(fā)電廠或變電站在設(shè)備檢修后 需要做大量的電氣試驗，一般錄波裝置不具備電氣試驗功能，需使用專用的電氣試驗儀器。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有多通道、高采集頻率的故障錄波及電氣試驗 功能的發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由主機(jī)箱和擴(kuò)展機(jī)箱組成的，主機(jī)箱連接 擴(kuò)展機(jī)箱，主機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊、DSP數(shù)據(jù)采集單元、管理單元、 人機(jī)界面、外部通訊和電源模塊，DSP數(shù)據(jù)采集單元分別連接模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS 模塊和管理單元，管理單元連接人機(jī)界面和外部通訊，擴(kuò)展機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單 元、DSP數(shù)據(jù)采集單元和電源模塊，模擬量單元、開關(guān)量單元連接DSP數(shù)據(jù)采集單元。本實(shí)用新型發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置，所述的模擬量通道、開關(guān)量通道接入路數(shù)多，其 中模擬量96路、開關(guān)量192路，并可根據(jù)需要擴(kuò)展。全部模擬量、開關(guān)量信號同步采集，采集 頻率10K/S，采集脈沖可與GPS脈沖同步。數(shù)據(jù)采集單元采用付利葉算法計算DFT，實(shí)時計算 模擬量的幅值和相位，當(dāng)電力系統(tǒng)的頻率發(fā)生波動時，數(shù)據(jù)采集單元自動調(diào)整采樣時間間 隔，避免頻率泄漏，保證計算的準(zhǔn)確和適應(yīng)性。本實(shí)用新型組態(tài)和安裝靈活，適應(yīng)場所多，在 接入量少時可只用一個主機(jī)箱，獨(dú)立組屏或與其它裝置一起安裝，也可以作為便攜式裝置 使用。接入量多時，加一個擴(kuò)展機(jī)箱即可。具有故障測距功能，在安裝在變電站場所時，當(dāng)線 路發(fā)生短路故障時，裝置可記錄故障數(shù)據(jù)，利用故障前后的電壓、電流及阻抗參數(shù)測量出故 障短路位置，以方便線路檢修。本實(shí)用新型電氣試驗軟件支持多種電氣試驗功能，包括用 于測試發(fā)電機(jī)參數(shù)的各種特性試驗和勵磁系統(tǒng)試驗；變壓器組的試驗功能，以測試變壓器 的空載特性、短路特性、負(fù)載特性及勵磁涌流特性；斷路器的開關(guān)特性試驗；PT/CT試驗等。 支持多種通訊方式(RS485、以太網(wǎng)等)，支持多種通訊協(xié)議(103協(xié)議、M0DBUS協(xié)議等)可 與故障信息子站、故障信息處理系統(tǒng)、DCS等進(jìn)行通訊。
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本實(shí)用新型的機(jī)箱面板圖；圖3為本實(shí)用新型的機(jī)箱內(nèi)部配置圖；圖4為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集單元原理圖；圖5為本實(shí)用新型的模擬量信號為交流電流時的模擬量單元原理圖；圖6為本實(shí)用新型的模擬量信號為交流電壓時的模擬量單元原理圖；圖7為本實(shí)用新型的模擬量信號為直流電壓時的模擬量單元原理圖；圖8為本實(shí)用新型的模擬量信號為直流電流時的模擬量單元原理圖；圖9為本實(shí)用新型的模擬量信號為轉(zhuǎn)速時的模擬量單元原理圖；圖10為本實(shí)用新型的開關(guān)量信號為無源時的開關(guān)量單元原理圖；圖11為本實(shí)用新型的開關(guān)量信號為有源時的開關(guān)量單元原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 結(jié)合圖1，本實(shí)用新型發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置，它是由主機(jī)箱和擴(kuò)展機(jī)箱 組成的，主機(jī)箱連接擴(kuò)展機(jī)箱，主機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊、DSP數(shù)據(jù)采 集單元、管理單元、人機(jī)界面、外部通訊和電源模塊，DSP數(shù)據(jù)采集單元分別連接模擬量單 元、開關(guān)量單元、GPS模塊和管理單元，管理單元連接人機(jī)界面和外部通訊，擴(kuò)展機(jī)箱包括模 擬量單元、開關(guān)量單元、DSP數(shù)據(jù)采集單元和電源模塊，模擬量單元、開關(guān)量單元連接DSP數(shù) 據(jù)采集單元。實(shí)施例2 結(jié)合圖2-圖11，本實(shí)用新型發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置由一個或兩個機(jī)箱組 成，兩個機(jī)箱分別為主機(jī)箱和擴(kuò)展機(jī)箱。每一機(jī)箱可采集48路模擬量和64路開關(guān)量(擴(kuò) 展機(jī)箱可達(dá)128路開關(guān)量)，管理單元板安裝在主機(jī)箱，各機(jī)箱的數(shù)據(jù)采集單元通過通訊線 與管理單元連接。主機(jī)箱可采集模擬量48路，開關(guān)量64路，在發(fā)電機(jī)組或變壓器組需要采 集的模擬量和開關(guān)量路數(shù)少時，可只安裝主機(jī)箱。兩個機(jī)箱可采集模擬量96路，開關(guān)量192 路，適用于電氣量和保護(hù)開關(guān)量較多的機(jī)組或變壓器組。機(jī)箱采用19寸6U高度鋁合金機(jī) 箱，每一機(jī)箱包括以下插件，管理單元插件(僅主機(jī)箱)、數(shù)據(jù)采集單元插件、模擬量采集插 件單元、開關(guān)量采集單元插件、電源單元插件，各插件通過背板連接。數(shù)據(jù)采集單元通過數(shù) 據(jù)通訊線與管理單元間通訊。管理單元包括工控主板、硬盤、顯示接口、通訊接口等，管理單 元安裝在管理單元板上，核心為嵌入式工控模塊，此工控模塊采用低功耗、高性能的CPU，模 塊上集成了顯示芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、USB控制器等，具有豐富的外圍接口。主機(jī)箱前面板安裝有 液晶顯示器，管理單元通過LVDS數(shù)據(jù)線控制顯示。管理單元通過通訊線與主機(jī)箱及擴(kuò)展機(jī) 箱的數(shù)據(jù)采集單元通訊，實(shí)時讀取采集波形和計算數(shù)據(jù)，監(jiān)測電氣量和開關(guān)量的異常變化， 以啟動故障錄波。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集模擬量和開關(guān)量，數(shù)據(jù)采集單元采用TI公司的 高性能32位浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器TMS320C6713，為運(yùn)算核心，該芯片包含兩組并行運(yùn)算處 理單元，在200M主頻下，運(yùn)算速度可達(dá)1600MIPS/1200MFL0PS，運(yùn)算速度極快，數(shù)字信號處 理能力強(qiáng)。采用MAX1270型CPLD芯片來控制A/D采集及其它組合與時序邏輯。采用6片 8通道同步采樣A/D芯片MAX1320，完成48路模擬量同步采集。數(shù)據(jù)采集單元可同步采集48路模擬量(模擬量由模擬量單元通過背板提供)，128路開關(guān)量(開關(guān)量單元通過背板提 供)，采集頻率達(dá)到10K/S。數(shù)據(jù)采集單元可實(shí)時計算全部模擬量的相量(幅值、相角)及 各生派生參數(shù)如有功、無功、功率因數(shù)、正序、負(fù)序、零序等。模擬量單元完成模擬量信號的 隔離、轉(zhuǎn)換、濾波和放大。每一模擬量單元可處理12路模擬量信號，這些模擬量信號包括 交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流、轉(zhuǎn)速等。開關(guān)量采集單元完成無源或有源開關(guān)量 信號的光電隔離、電平轉(zhuǎn)換及繼電器輸出控制功能。每一開關(guān)量采集單元可采集32路開關(guān) 量信號，可控制兩路繼電器的輸出。電源單元輸入交直流200V，為機(jī)箱其它單元提供電源 (5V、士 15V、24V)等。本實(shí)用新型系統(tǒng)軟件包括在線監(jiān)測軟件、系統(tǒng)配置軟件、電氣試驗軟件、數(shù)據(jù)分 析軟件。在線監(jiān)測軟件作為裝置的系統(tǒng)軟件，完成以下工作初始化數(shù)據(jù)采集單元，設(shè)置系 統(tǒng)參數(shù)，啟動數(shù)據(jù)采集單元工作；接收數(shù)據(jù)采集單元傳送的波形、相量數(shù)據(jù)，記錄穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)， 并實(shí)時顯示；判斷電氣量、開關(guān)量是否發(fā)生變化及變化是否引發(fā)故障記錄，是則記錄故障數(shù) 據(jù)；維護(hù)故障數(shù)據(jù)，在線路發(fā)生故障時測量短路位置；向信息子站或其它控制系統(tǒng)傳送數(shù) 據(jù)。電氣試驗軟件完成各種電氣試驗數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析計算、數(shù)據(jù)比較等功能。數(shù)據(jù)分析 用于分析記錄的故障波形，可同軸或異軸分析比較波形、分析諧波、分析矢量、計算各種派 生參數(shù)(有功、無功、功率因數(shù)、序量等)、測量故障線路短路位置。實(shí)施例3 本實(shí)用新型提供一種具有多通道、高采集頻率的故障錄波及電氣試驗 功能的裝置，它具有以下特征分布式數(shù)據(jù)采集，裝置可記錄和采集模擬量通道96路，開關(guān) 量通道192路，模擬量和開關(guān)量同步采樣，采集頻率達(dá)到10K/S ；裝置功能綜合集成了故障 錄波和實(shí)時監(jiān)測功能，實(shí)時監(jiān)測包括模擬量監(jiān)測、開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測、模擬量通道波形監(jiān)測、 矢量圖監(jiān)測等；裝置提供了穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)記錄功能，可記錄長達(dá)3個月的電氣量數(shù)據(jù)，并且可對 電氣量的變化趨勢、故障等進(jìn)行統(tǒng)計和分析。裝置的數(shù)據(jù)單元采用嵌入式、低功耗、無風(fēng)扇 的工控模塊，采用電子盤代替硬盤，而不是采用笨重的工控機(jī)，主機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性大為 增加。裝置支持各種電氣試驗功能，包括發(fā)電機(jī)啟動時的各種電氣試驗(空載試驗、短路 試驗、勵磁試驗、同期試驗等)，變壓器試驗(勵磁涌流試驗、空載試驗、短路試驗、負(fù)載試驗
權(quán)利要求一種發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置，它是由主機(jī)箱和擴(kuò)展機(jī)箱組成的，其特征在于主機(jī)箱連接擴(kuò)展機(jī)箱，主機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊、DSP數(shù)據(jù)采集單元、管理單元、人機(jī)界面、外部通訊和電源模塊，DSP數(shù)據(jù)采集單元分別連接模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊和管理單元，管理單元連接人機(jī)界面和外部通訊，擴(kuò)展機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、DSP數(shù)據(jù)采集單元和電源模塊，模擬量單元、開關(guān)量單元連接DSP數(shù)據(jù)采集單元。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種具有多通道、高采集頻率的故障錄波及電氣試驗功能的發(fā)變組綜合監(jiān)錄裝置。它是由主機(jī)箱和擴(kuò)展機(jī)箱組成的，主機(jī)箱連接擴(kuò)展機(jī)箱，主機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊、DSP數(shù)據(jù)采集單元、管理單元、人機(jī)界面、外部通訊和電源模塊，DSP數(shù)據(jù)采集單元分別連接模擬量單元、開關(guān)量單元、GPS模塊和管理單元，擴(kuò)展機(jī)箱包括模擬量單元、開關(guān)量單元、DSP數(shù)據(jù)采集單元和電源模塊，模擬量單元、開關(guān)量單元連接DSP數(shù)據(jù)采集單元。本實(shí)用新型電氣試驗軟件支持多種電氣試驗功能，支持多種通訊方式，支持多種通訊協(xié)議，可與故障信息子站、故障信息處理系統(tǒng)、DCS等進(jìn)行通訊。
文檔編號G01R31/08GK201607499SQ20102014123
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者何經(jīng)偉, 國際平, 林海濤, 王懷君 申請人:哈爾濱國力電氣有限公司