CN103326464A - 一种电能质量连续录波数据的传输和存储方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能质量长时间无缝录波数据传输和存储的方法；该方法的步骤如下：第一步：开发适配器:开发可以适应电能质量长时间录波的大数据量连续采集和传输的适配器。第二步：进行系统建模:包括（1）建立数据采集和传输的模型；（2）确立数据传输时的传输方式；（3）确立数据存入模式；第三步：数据采集和存储：包括（1）进行电压、电流信号的调理和隔离；（2）进行波形的离散采集；（3）进行采集数据的存储。本发明在采集电能质量电压、电流的同时，通过数据传输模块，将数据分块批量传输到嵌入式处理器的内存中，并经过缓冲和处理后，大批量传输存入存储介质中。

Description

一种电能质量连续录波数据的传输和存储方法

技术领域

本发明涉及一种可以应用在电力发、供电和用户方的电能质量长时间连续录波的数据存储中的电力系统电能质量高级应用中电能质量长时间录波的数据存储过程中的数据传输方法。 

技术背景

电能质量长时间连续录波设备需要快速的数据传输和存储技术和方法，其存储数据要求实时连续一个月左右的数据。一般的电力录波设备存在两个不同的技术差别，第一是连续录波的密度和时间不够，第二是数据格式与电能质量分析所需数据格式不同，不方便用于电能质量数据分析。 

一般录波设备采用计算机直接插入采集板卡采集信号，然后进行存储的方法，不能满足多路信号输入的要求。 

随着电网对电能质量的要求越来越高和用电设备品种的增多和革新，各种影响电网的设备大量增加，就需要对各种电网的运行工况进行详细和长时间连续的电能质量参数分析，这就需要电能质量实时连续监测设备，实现电能质量数据的采集、传输和存储是满足此设备的关键技术的迫切需求。 

在电力录波和电力电能质量长时间无缝连续录波设备等需要长时间连续录波的系统中，需要将采集到的电压、电流数据快速传输至计算机的存储介质中，采用USB和网络方式，存在可靠性不高和建立链路时间较长的问题，不能满足数据的连续性，采用并行接口或串行接口的方式，其采集和传输速度不能满足电能质量长时间无缝录波的要求，因而采用带有批量传输的传输方式和连续采集、循环传输的方法，是迫切的需求。 

发明内容

本发明的目的就在于提供一种能够满足电能质量长时间连续录波的需求的电能质量长时间无缝录波数据的传输和存储的方法。 

在采集电能质量电压、电流的同时，通过数据传输模块，将数据分块批量传输到嵌入式处理器的内存中，并经过缓冲和处理后，大批量传输存入存储介质中。 

电能质量的连续数据采集和传输采用环形采集指针和传输指针称快传输的方法。 

本发明的技术方案：一种电能质量长时间无缝录波数据传输和存储的方法，其步骤如下： 

第一步：开发适配器:开发可以适应电能质量长时间录波的大数据量连续采集和传输的适配器。

第二步：进行系统建模:包括（1）建立数据采集和传输的模型；连续采集的数据在传输时，不能打断数据采集的过程，以保持采集数据的连续性，数据采集过程为最高优先级，必须保证连续和等间隔的数据采集。（2）确立数据传输时的传输方式；（3）确立数据存入模式。 

第三步：数据采集和存储：包括（1）进行电压、电流信号的调理和隔离；（2）进行波形的离散采集；（3）进行采集数据的存储。 

电能质量的连续数据采集和传输采用环形采集指针和传输指针称快传输的方法。 

  

本发明的有益效果为：本发明的优点为：1、可以连续采集电能质量的数据，大批量传输和存储数据，满足电能质量长时间连续无缝录波的大数据量存储要求。2、采用电能质量数据批量传输模块，结合采集传输块的传输方式，在数据传输时，不会干扰采集的过程，可以提高采集的精度和采集间隔的准确度。3、电能质量长时间无缝连续录波数据的传输方法，将采集和传输过程在硬件和软件上均为各自独立存取的模式，互相联络少，可以大大提高系统的传输可靠性。

本发明实施时产生的技术效果有：1、电能质量长时间连续录波的数据传输方法，可以快速的将采集数据传输并存入固态硬盘中，可以满足高速、准确传输和存储要求。2、通过采集指针和传输指针的应用，批量传输采集的数据，可以满足电能质量录波的采集间隔随频率而调整采集间隔的要求，采集过程不受传输过程的影响，采集宽度精确、可靠。3、采用电能质量数据批量传输模块传输数据，可以避免采集设备DSP和A/D与存储设备嵌入式计算机之间的相互干扰，提高整体的可靠性。4、电能质量长时间无缝录波数据的传输与存储方法，可以大大提高数据的传输和存储速度，在传输过程中，如果出现传输数据的数量错误，可以要求二次传输，以提高数据传输的可靠性。 

附图说明

图1为本发明实施例硬件结构示意图； 

图2为本发明实施例数据采集流程示意图；

图3为本发明实施例数据传输示意图；

图4为本发明实施例数据存储示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1、2、3，4对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

第一步：开发适配器 

开发可以适应电能质量长时间录波的大数据量连续采集和传输的适配器。该适配器由三部分组成，1)DSP数据采集装置。2）双口RAM的FIFO组成的PCI通讯模块。3）嵌入式处理器和大容量存储介质。如图1所示。本实施实例的DSP采用TI的TMS320F2812处理器，具有1MB的16bit内存，高速传输模块为石家庄惠世科技有限公司的PQ360型高速通讯模块，存储介质为三星SATA固态硬盘，固态硬盘的容量为512G，嵌入式处理器为TC8900 ARM11嵌入模块。

第二步：进行系统建模 

1、建立数据采集和传输的模型

DSP通过A/D变换器采集模拟信号，然后转换为数字信号，并将数字信号变换为Q15的数据格式，存储在DSP的内部存储器中，连续采集一秒钟后，将DSP内部存储器存储的一秒数据通过数据总线传输至PCI通讯模块。

连续采集的数据在传输时，不能打断数据采集的过程，以保持采集数据的连续性，数据采集过程为最高优先级，必须保证连续和等间隔的数据采集。 

2、确立数据传输时的传输方式 

为了高速传输数据，采用双口RAM的FIFO组成的PCI模块，在传输数据时，DSP将数据直接写入双口RAM中，一次连续写入64K BYTE组成的一个数据块；在嵌入式处理器通过PCI总线取出数据并保存在其内存中后，DSP和嵌入式处理器按此数据传输方式依次分块传输一秒钟的数据，数据传输完成后，等待下一个一秒数据的传输过程。

其实现传输过程的硬件配置要求为：双口RAM的FIFO组成的PCI模块，大于1Gbyte内存的嵌入式计算机，容量应大于512G的高速固态硬盘。 

3、确立数据存入模式 

嵌入式处理器数据通过双口RAM的PCI模块读取，一次读取32K BYTE的数据块，并将该数据暂存入嵌入式计算机的内存中，进行数据格式转换处理，而不直接存入固态硬盘的存储介质中，待内存数据存储达到一分钟数据时，再批量存入固态硬盘，以提高传输效率。

第三步：进行数据采集和存储 

1、进行电压、电流信号的调理和隔离，电压信号经过调理后，采用线性光耦隔离，将经过隔离的信号送A/D采集，电流信号需通过电磁或霍尔传感器隔离采集送A/D。

2、进行波形的离散采集吗，采集波形应将一个整周波分为256个等间隔，也就是每周波均匀的采集256个点，这个整周波各点间采集的间隔，是跟随电网的频率变化而变化的。 

3、进行采集数据的存储 

通过A/D采集到的数据，存放在DSP处理器的内存中，为环形连续存放。

本发明实施例中各模块和单元的功能； 

电能质量数据采集模块由DSP处理器和A/D变换电路及暂态存储器组成，DSP通过A/D变换器采集模拟信号，然后转换为数字信号，存储于其内部存储器中。电能质量数据批量传输模块可以实现批量接收数据采集模块的数据，成批传输至嵌入式处理器的内存。嵌入式处理器是主控制器，具有2G的内存，支持硬盘存储。存储介质为固态硬盘存储器，可以海量存储电能质量数据。

本发明实施例中进行数据采集和暂存；通过A/D采集到的数据，存放在DSP处理器的内存中，采集的数据为连续逐个存放，并以块的方式（每块64k）存放于DSP处理器的暂态存储器中。如图2所示。 

本发明实施例中进行数据传输时，电能质量数据批量传输模块每次接收8块DSP暂态存储器中的数据，并将数据输送至嵌入式处理器的内存中。如图3所示。 

本发明实施例中进行数据的存储时，（1）数据的磁存储是指将嵌入式计算机内存存储的数据存入固态硬盘等存储介质中。（2）数据的存储过程为，当嵌入式处理器内存中的数据容量达到1分钟的数据量时，打开SATA固态硬盘接口，批量存入数据，然后关闭硬盘接口,如图4所示。 

Claims (1)

1.一种电能质量长时间无缝录波数据传输和存储的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

第一步：开发适配器:开发可以适应电能质量长时间录波的大数据量连续采集和传输的适配器；

第二步：进行系统建模:包括（1）建立数据采集和传输的模型；连续采集的数据在传输时，不能打断数据采集的过程，以保持采集数据的连续性，数据采集过程为最高优先级，必须保证连续和等间隔的数据采集；（2）确立数据传输时的传输方式；（3）确立数据存入模式；

第三步：数据采集和存储：包括（1）进行电压、电流信号的调理和隔离；（2）进行波形的离散采集；（3）进行采集数据的存储。

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