CN101368996A - 一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的数据采集系统，包括电力系统一次侧模拟量测量设备、模数转换单元、采集数据传输单元和同步采样脉冲信号生成单元，其中所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号生成单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将各路数据结果同时读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定通讯协议打包后，通过同步串口将数据传送至数据汇总单元，其中同步串口数据通过光信号传输。该系统精度高、抗干扰能力强、降低了测量装置占地和成本；可实现对电力系统多路交流或直流模拟量的同步测量。

Description

一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的数据采集系统

技术领域

本发明属于电力电子应用技术领域，主要涉及可重构型静态无功补偿(SVC)/直流融冰复合装置的数据采集系统。

背景技术

为解决输电线路覆冰灾害造成的损失，国内外关于输电线路融冰进行了大量的分析研究工作。其中基于电力电子整流技术的直流融冰方案具有非常广泛的发展应用空间，其主要原理是将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压提供直流电流来加热导线使线路覆冰融化。

由于冰灾发生的时间和频度都较小，专用的直流融冰设备经济性较差。为提高设备的利用率，开发了兼顾直流融冰和静止无功补偿两种用途可重构的电力电子装置，即可重构型SVC/直流融冰复合装置。根据需要，经过简单的主接线重构，即可方便的进行运行模式的改变。

本发明的数据采集系统针对可重构型SVC/直流融冰复合装置两种运行工况所设计，保证装置在两种不同运行工况下都能稳定，可靠运行。

电力系统数据采集一般是通过电压互感器、电流互感器等完成一次设备电参数的采集，信号经调理、数模转换后送往中央控制单元。传统方法是数模转换单元与中央控制单元集中布置，信号调理单元将模拟电信号送入中央控制单元。由于一次设备与中央控制单元采用的是电耦合或电磁耦合方式，因此存在一次设备和测量二次设备的绝缘问题，同时要求设计的数据采集系统具有极强的抗干扰能力，增加了系统的设计难度。且调理单元与中央控制单元需就近布置，空间位置安排局限性大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、抗干扰能力强的可重构型SVC/直流融冰复合装置用数据采集系统。该系统可以同时对SVC/直流融冰复合装置的多路模拟量进行测量，并将数字化的测量结果及同步采样信号通过光纤发送到SVC/直流融冰复合装置的控制保护单元，从而实现多路模拟量的同步测量。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的数据采集系统，包括电力系统一次侧模拟量测量设备、模数转换单元、采集数据传输单元和同步采样脉冲信号生成单元，其中所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号生成单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将各路数据结果同时读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定通讯协议打包后，通过同步串口将数据传送至数据汇总单元，其中同步串口数据通过光信号传输。

所述的采集数据传输单元包括同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部，所述同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部将来自模数转换部分的同步串行数据转换为光信号。

所述的数据汇总单元包括同步串口时钟接收部和同步串口数据接收部，其将光信号的同步串行数据恢复为晶体管-晶体管逻辑电路TTL信号。

所述的同步采样脉冲信号生成单元包括同步采样脉冲信号生成部和同步采样脉冲信号发送部，所述同步采样脉冲信号生成部将同步采样脉冲信号转换为光信号发送到数据汇总单元；所述同步采样脉冲信号发送部将同步采样脉冲信号同时发送至模数转换部分。

所述的中央控制部的采样数据结果发送至采样同步串口，其物理通道采用光纤。

所述的数据汇总单元对控制保护单元的接口采用同步串口，数据传输顺序灵活配置。

本发明所设计的优点：

1.易于实现多路被测模拟量的同步采样；

2.模数转换输出的数据通过光纤传输，满足不同系统绝缘要求；

3.多路采样数据通过同步串口发送，减少了通讯光纤的数量；

4.测量精度高，范围宽；

5.电路实现简单，抑制干扰的能力强；

6.与控制保护单元接口通道顺序可灵活配置。

附图说明

图1是依据本发明的数据采集系统的构成框图；

图2是依据本发明的数据采集系统的模数转换部的电路图；

图3是依据本发明的数据采集系统的电光转换部的电路图；

图4是依据本发明的数据采集系统的数据汇总单元硬件示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括信号调理单元(A)、模数转换及数据传输换单元(B)、数据汇总单元(C)以及同步采样脉冲信号生成单元(D)。数据采集系统要完成的功能是在同步采样脉冲信号的同步下，对一次侧PT/CT输出的多路模拟量进行模数转换，并将数字化的测量结果通过两根光纤使用同步串口协议发送到平台下的地面控制中心。

图1中的(B)为模数转换部分的构成图，它由多个模数转换部和中央控制部组成，模数转换部的电路图参见图2。被测交流模拟量输入端经过放大器U1、U2缓冲和阻容滤波后进入模数转换器AD1的输入端。模数转换器AD1可以将模拟量转化为数字量，模数转换单元在同步采样脉冲信号的控制下，周期性的启动采样和模数转换过程；中央控制部不断的监视模数转换过程是否结束，当它确定模数转换过程已经完成后，采用串行的方式将各路模数转换结果按照指定的通讯协议打包后，通过同步串行口将数据发送出去。

中央控制部单元电路采用复杂可编程逻辑器件CPLD，可以是满足速度要求的任何型号的处理芯片，它的电路设计和工作原理均为常规技术。模数转换器AD1可以采用具有低功耗、高精度、良好抗干扰能力的任意一款模数转换器。

图1中的(B)中的(1)为数据传输部分构成图，它由同步串口时钟发送部、同步串口数据发送部组成，其为电光转换电路。主要完成从模数转换部输出数据信息的传输，它将中央控制部同步串口的数据端和时钟端TTL电平信号经过电光转换电路变为光信号，再通过光纤将光信号传送到数据汇总单元的光电转换部(2)，由数据汇总单元光电转换部(2)最后将光信号经过光电转换电路还原为同步串口的数据和时钟。

图3所示的是上述电光转换电路。它将电流信号的强弱转变为光信号的强弱，TTL高电平使光发射管导通发光，TTL低电平使光发射管截止不再发光，这样就使TTL电平输入转变为光信号的输出。

图1中的(D)为同步采样脉冲信号生成单元，它由同步采样脉冲信号生成部、同步采样脉冲信号发送部组成。同步采样脉冲信号生成部产生模数转换单元和数据汇总单元所需的采样同步脉冲，设计了硬件锁相环电路，以实现定点采样。

图1中的(C)为数据汇总单元，板内采用两片高性能数字信号处理器DSP，通过双端口RAM进行数据交互。如图4所示是依据本发明的数据采集系统的数据汇总单元硬件示意图。

本实施例的数据采集系统，可以适用于多数电力系统的模拟量测量系统。可以同时对多路模拟量进行测量，消除了被测量采样不同步的问题。根据模数转换及数据传输模块的布置方式不同，还可满足高压/超高压系统的绝缘要求。

已经根据优选的实施例描述了本发明。显然，在阅读和理解了上述详细说明书后能做出多种修正和替换。本发明意欲的是本申请构建成包括了落入附属的权利要求书或其等同物的范围之内的所有这些修正和替换。

Claims (6)

1.一种可重构型静态无功补偿/直流融冰复合装置的数据采集系统，包括电力系统一次侧模拟量测量设备、模数转换单元、采集数据传输单元和同步采样脉冲信号生成单元，其中所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号生成单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将各路数据结果同时读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定通讯协议打包后，通过同步串口将数据传送至数据汇总单元，其中同步串口数据通过光信号传输。

2.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于：所述的采集数据传输单元包括同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部，所述同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部将来自模数转换部分的同步串行数据转换为光信号。

3.根据权利要求2所述的数据采集系统，其特征在于：所述数据汇总单元包括同步串口时钟接收部和同步串口数据接收部，其将光信号的同步串行数据恢复为晶体管-晶体管逻辑电路TTL信号。

4.根据权利要求3所述的数据采集系统，其特征在于：所述的同步采样脉冲信号生成单元包括同步采样脉冲信号生成部和同步采样脉冲信号发送部，所述同步采样脉冲信号生成部将同步采样脉冲信号转换为光信号发送到数据汇总单元；所述同步采样脉冲信号发送部将同步采样脉冲信号同时发送至模数转换部分。

5.根据权利要求4所述的数据采集系统，其特征在于：所述的中央控制部的采样数据结果发送至采样同步串口，其物理通道采用光纤。

6.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于：所述的数据汇总单元对控制保护单元的接口采用同步串口，数据传输顺序灵活配置。

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