CN102621376B - 一种高低电位多电学参量高精度同步测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高低电位多电学参量高精度同步测量方法及装置，本发明的装置由光纤连接高电位采集测量模块和低电位采集测量模块组成。本发明的方法是，采用光电传输技术对高低电位进行物理隔离，获取电学参量数据，利用高电位采集测量模块和低电位采集测量模进行数据采集，使高电位采集测量模块采集记录数据，高电位多个电学参量的波形数据通过光纤传输到低电位采集测量模块中，由低电位采集测量模块记录和存储，通过修正光纤、高电位采集测量模块内部电路、低电位采集测量模块内部电路的固定延时值，实现高低电位多个电学参量波形数据的高精度同步测量。方法构思新颖，简便易行，装置结构合理，能满足高低电位电学同步测量的高精度要求。

Description

—种高低电位多电学参量高精度同步测量方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及高电压测量技术，尤其是一种高低电位多电学参量高精度同步测量方法及装置。

背景技术

[0002] 在高压放电试验物理机理的研究中，通常需要对比分析高、低不同电位状态下的电压、电流、电场等特征参量的变化规律，为了获取研究的要求特征参量，需要一种能对高低电位端多电学参量同步进行测量的装置。但据申请人所知，现有的测量装置难以实现在保证绝缘可靠的情况下的高精度同步测量多电学参量的工作任务。

[0003] 众所周知，传统的高电位电压测量装置，主要是利用分压器或电流互感器，测量二次侧电压或电流信号，通过变化比例来测算高电压处的电压或电流信号。如中国专利文献(专利号:CN200610061943.0)公开的《高频高压测量装置》，其主要由分压器、数据采集单元、数据处理及显示单元构成，其能对瞬态变化的高压信号进行测量。申请人在研究中发现该装置存在明显的不足:一是只能测量高电位端的电压信号，不能测量高电位端的电流、电场信号，二是根本没有考虑不同电位端的多个电学信号之间的高精度同步测量问题，因而其不能实现对不同电位端的多个电学信号进行高精度同步测量的工作。

[0004] 据申请人所知，传统的高电位电流测量装置，主要利用高压电流互感器，或者电流传感器与光电隔离传输装置进行测量。如中国专利文献公开的《一种测量高压电流的装置及其方法》(专利号:CN200810117062.5)提出:高压测量部分采集测量高压电路电阻两端压降信号，通过光缆与地面接收部分通讯，地面接收部分将信号通过电缆传输给监控系统。该方法是针对电流传感器对地绝缘处理复杂、材料消耗巨大，无源光电式电流互感器一致性差、调校复杂，以及Rogowski空心线圈动态范围受限制经补偿后仍存在不足的问题提出。申请人认为，中国专利文献公开的《一种测量高压电流的装置及其方法》(专利号:CN200810117062.5)虽具有一定的可行性，但也存在一定的不足:其既没有考虑同时测量多个电学参量，也没有考虑对不同电位端的多个电学信号参量进行同步测量问题，因而也是无法实现对不同电位端的电学信号参量的高精度同步测量的工作任务的。

发明内容

[0005] 本发明的目的是，为了克服上述的现有测量技术存在的不足，提出一种高低电位多电学参量高精度同步测量方法及装置。

[0006] 本发明的技术解决方案是:一种高低电位多电学参量高精度同步测量方法，采用光电传输技术对高低电位进行物理隔离，获取电学参量数据，其特征在于:利用由高电位采集测量模块和低电位采集测量模块构成的采集装置进行数据采集，采用低电位多个待测电学信号中的一路作为触发信号，触发低电位采集测量模块，低电位采集测量模块在被触发的同时产生并输出外触发信号，外触发信号通过光电转换输送到高电位采集测量模块，用于触发高电位采集测量模块，使高电位采集测量模块采集记录数据，高电位多个电学参量的波形数据通过光纤传输到低电位采集测量模块中，由低电位采集测量模块记录和存储，通过修正光纤、高电位采集测量模块内部电路、低电位采集测量模块内部电路的固定延时值，实现高低电位多个电学参量波形数据的高精度同步测量，固定延时值的修正方法为:

[0007] I)高电位采集测量模块、低电位采集测量模块同时采集标准方波发生器输出的同一方波信号，查看低电位采集测量模块的工控机显示的波形数据，比较方波信号上升沿，计算出高电位采集结果相比低电位采集结果的延时At ;

[0008] 2)由高电位采集测量模块、低电位采集测量模块测量不同电位端的多个电学参量时，高电位采集测量模块测量波形数据点对应时间轴坐标t均须减去△ t，能实现高电位采集测量模块与低电位采集测量模块的高精度同步。

[0009] 其特征在于，低电位采集测量模块发出高电平信号，使得高电位采集测量模块的锂电池组处于工作状态，否则锂电池组处于待机状态，从而实现远程控制高电位采集测量模块的电源工作状态。

[0010] 其特征在于，光纤用于高低电位之间的物理隔离。

[0011] 实现上述方法的装置是:一种高低电位多电学参量高精度同步测量装置，采用光纤，其特征在于，由光纤连接高电位采集测量模块和低电位采集测量模块组成同步观测系统，高电位采集测量模块包括同轴衰减器、采集板卡、微型机主板、光纤收发器、网络传输模块、电源管理模块、锂电池 组；在高电位采集测量模块(I)中，所述的同轴衰减器与采集板卡相连接，采集板卡与微型机主板、光纤收发器相连接，网络传输模块与微型机主板、光纤收发器相连接，电源管理模块与锂电池组、微型机主板、光纤收发器相连接；低电位采集测量模块包括同轴衰减器、采集模块、工控机、以太网传输模块、光纤收发器、电源远程控制模块；在低电位采集测量模块中，所述的采集模块与同轴衰减器、工控机、光纤收发器相连接，光纤收发器与电源远程控制模块、以太网传输模块相连接，所述的以太网传输模块与工控机、光纤收发器相连接。

[0012] 其特征在于，低电位采集测量模块预先设定一采集通道为触发信号源

[0013] 本发明具有的以下优点和积极效果，采用光电传输方法实现了高低电位物理安全隔离，具有高低电位电学参量测量高精度同步的特点。

[0014] I)本发明实现高电位端与低电位端电学信号的高精度同步采集，有利于深入分析高低电位电学特征的机理。

[0015] 2)本发明采用模块设计具有较强的适应能力，远程电源控制适用于远距离控制高电位采集测量模块在工作状态与待机状态直接切换。

[0016] 本发明的方法构思新颖，简便易行，本发明的装置结构合理，能满足高低电位电学同步测量的高精度要求，适用于高低电位多电学参量同步测量的高压试验。

附图说明

[0017] 图1本发明的装置结构框图

[0018] 图2本发明的装置工作原理框图

具体实施方式

[0019] 下面，以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明:[0020] 如图1所示，本发明提出的一种高低电位多电学参量高精度同步测量装置，采用光纤连接高电位采集测量模块I和低电位采集测量模块9组成同步观测系统。高电位采集测量模块I与低电位采集测量模块9通过光纤相互连接，光纤用于高低电位之间的物理隔离。高电位采集测量模块I用于采集高电位端的各电学参量波形。高电位采集测量模块I的组成部分包括同轴衰减器2、米集板卡3、微型机主板5、光纤收发器4、网络传输模块6、电源管理模块7、锂电池组8。其中，同轴衰减器2与采集板卡3相连接，采集板卡3与微型机主板5、光纤收发器4相连接，网络传输模块6与微型机主板5、光纤收发器4相连接，电源管理模块7与锂电池组8、微型机主板5、光纤收发器4相连接；低电位采集测量模块9用于采集低电位端各电学参量波形，低电位采集测量模块9的组成部分包括同轴衰减器10、采集模块11、工控机12、以太网传输模块13、光纤收发器14、电源远程控制模块15,所述的米集模块11与同轴衰减器10、工控机12、光纤收发器14相连接，光纤收发器14与电源远程控制模块15、以太网传输模块13相连接，以太网传输模块13与光纤收发器14、工控机12相连接。低电位采集测量模块9预先设定一采集通道为触发信号源。

[0021] 如图1、图2所示，本发明提出的一种高低电位多电学参量高精度同步观测方法，采用光电传输技术实现高低电位之间的物理隔离，由光纤、高电位采集测量模块I和低电位采集测量模块9组成高低电位同步观测系统。其中，高电位采集测量模块和低电位采集测量模块构成的采集装置进行数据采集，利用低电位多个待测电学信号中的一路触发高低电位多电学参量高精度同步观测系统的低电位采集模块9，低电位采集测量模块9同时产生外触发信号并将所产生的外触发信号通过光纤收发器14转换为光信号，由光纤送至高电位采集测量模块I，光信号由高电位采集测量模块I中的光纤收发器4转换为电信号，该电信号触发高电位采集测量模块I采集记录高电位电学信号，通过修正光纤及采集模块内部电路的固有延时，实现高低电位多路电学信号高精度同步触发采集。固有延时的修正方法为: [0022] I)高电位采集测量模块1、低电位采集测量模块9同时采集标准方波发生器输出的同一方波信号，查看低电位采集测量模块9处的工控机12显示的波形数据，比较方波信号上升沿，计算出高电位采集结果相比低电位采集结果的延时At ;

[0023] 2)实际测量中高电位采集测量模块1、低电位采集测量模块9测量不同电位端的多个电学参量，高电位采集测量模块I测量波形数据点对应时间轴坐标t均须减去△ t，能实现高电位采集测量模块I与低电位采集测量模块9的高精度同步；

[0024] 上述同步测量方法中，为了实现远程控制高电位采集测量模块I的锂电池组8工作状态，当低电位采集测量模块9发出高电平信号，高电位采集测量模块I中的锂电池组8转换为工作状态，否则锂电池组8处于待机状态。

[0025] 在高电位采集测量模块I中，触发信号由光纤传入光纤收发器4转换为电信号触发采集板卡3，实现高电位电学信号的采集，微型机主板5用于控制采集板卡3，采集板卡3的波形数据通过网络传输模块6传输，再由光纤收发器4转换为光信号经光纤传输至低电位模块9，电源远程控制信号通过光纤传送至光纤收发器4转换为电学信号，控制电源管理模块7，实现对微型机主板5和锂电池组8的控制管理。

[0026] 在低电位采集测量模块9中，低电位电学信号通过同轴衰减器10传送至采集模块11，由多路信号中的一路触发采集模块11，实现低电位多路信号的同步采集，采集信号直接送至工控机12用于显示和存储操作，采集模块11触发同时输出触发信号至光纤收发器14，转换为光信号经光纤传输至高电位采集测量模块I，表征高电位电学参量波形数据的光信号通过光纤传送至光纤收发器14后，转换为电学信号，通过以太网传输模块13送至工控机12用于显示和存储操作，电源远程管理模块15输出电源控制信号并显示高电位工作状态，控制信号通过光纤收发器14转换为光信号经光纤传送至高电位采集测量模块I。

[0027] 本发明的装置工作流程如下:低电位采集测量模块9预设某一采集通道为触发信号源，若该通道电信号通过同轴衰减器10传输至采集模块11，采集模块11随即开始采集低电位端所有通道处待测电学信号，在采集模块11被触发的同时产生触发电平信号，该信号经光纤收发器14转换为光信号，由光纤传送至高电位采集测量模块I中的光纤收发器4，转换成触发电平信号送至采集板卡3，用于触发采集板卡3，采集板卡3随即开始采集记录高电位处所有信号采集端口的输入信号，高电位采集测量模块I采集到的信号数据通过微型机主板5送至网络传输模块6，由网络传输模块6送至光纤收发器4，转换为光信号，通过光纤传送至低电位采集测量模块9的光纤收发器14，转换为电信号后，再通过以太网传输模块13送至工控机12用于显示和存储，采集模块11采集数据直接传送至工控机12用于显示和存储，通过修正同步测量系统固有延时后，能够实现高、低电位多电学参量波形的高精度同步测量。

[0028] 远程电源管理实现流程:通过低电位采集测量模块9的电源远程控制模块15选择电源工作状态，然后控制信号通过光纤收发器14转换为光信号，该光信号经光纤传输至高电位采集测量模块I中的光纤收发器4，转换为电信号，该电信号传送至电源管理模块7，电源管理模块7随即发出指令，通过微型机主板5控制高电位采集测量模块I进入相应的待机或正常工作状态。

Claims (4)

1.一种高低电位多电学参量高精度同步测量装置，采用光纤，其特征在于，由光纤连接高电位采集测量模块(I)和低电位采集测量模块(9)组成同步观测系统，高电位采集测量模块(I)包括同轴衰减器(2)、采集板卡(3)、微型机主板(5)、光纤收发器(4)、网络传输模块(6)、电源管理模块(7)、锂电池组(8);在高电位采集测量模块(I)中，所述的同轴衰减器(2)与采集板卡(3)相连接，采集板卡(3)与微型机主板(5)、光纤收发器(4)相连接，网络传输模块(6 )与微型机主板(5 )、光纤收发器(4 )相连接，电源管理模块(7 )与锂电池组(8 )、微型机主板(5)、光纤收发器(4)相连接；低电位采集测量模块(9)包括同轴衰减器(10)、采集模块(11)、工控机(12)、以太网传输模块(13)、光纤收发器(14)、电源远程控制模块(15)；在低电位采集测量模块(9)中，所述的采集模块(11)与同轴衰减器(10)、工控机(12)、光纤收发器(14)相连接，光纤收发器(14)与电源远程控制模块(15)、以太网传输模块(13)相连接，所述的以太网传输模块(13)与工控机(12)、光纤收发器(14)相连接；低电位采集测量模块(9)预先设定一采集通道为触发信号源。

2.一种采用权利要求1所述的同步测量装置进行高低电位多电学参量高精度同步测量方法，采用光电传输技术对高低电位进行物理隔离，获取电学参量数据，其特征在于:利用由高电位采集测量模块(I)和低电位采集测量模块(9)构成的采集装置进行数据采集，采用低电位多个待测电学信号中的一路作为触发信号，触发低电位采集测量模块(9)，低电位采集测量模块(9)在被触发的同时产生并输出外触发信号，外触发信号通过光电转换输送到高电位采集测量模块(I )，用于触发高电位采集测量模块(I )，使高电位采集测量模块(I)采集记录数据，高电位多个电学参量的波形数据通过光纤传输到低电位采集测量模块(9 )中，由低电位采集测量模块(9 )记录和存储，通过修正光纤、高电位采集测量模块(I)内部电路、低电位采集测量模块(9)内部电路的固定延时值，实现高低电位多个电学参量波形数据的高精度同步测量，固定延时值的修正方法为: O高电位采集测量模块(I)、低电位采集测量模块(9)同时采集标准方波发生器输出的同一方波信号，查看低电位采集测量模块(9 )处理的由工控机显示的波形数据，比较方波信号上升沿，计算出高电位采集结果相比低电位采集结果的延时Λ t ； 2)由高电位采集测量模块(I)、低电位采集测量模块(9 )测量不同电位端的多个电学参量时，高电位采集测量模块(I)测量波形数据点对应时间轴坐标t均须减去Λ t，能实现高电位采集测量模块(I)与低电位采集测量模块(9)的高精度同步。

3.根据权利要求2所述的一种采用权利要求1所述的同步测量装置进行高低电位多电学参量高精度同步测量方法，其特征在于，低电位采集测量模块(9)发出高电平信号，使得高电位采集测量模块(I)中的锂电池组(8)处于工作状态，否则锂电池组(8)处于待机状态，从而实现远程控制高电位采集测量模块(I)的电源工作状态。

4.根据权利要求2所述的一种采用权利要求1所述的同步测量装置进行高低电位多电学参量高精度同步测量方法，其特征在于，光纤用于高低电位之间的物理隔离。