CN103513095A - 一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置，包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的交流信号输入给上位机。本发明能够实时监测和记录故障指示器测试信号以及动作和复归状态。

Description

一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置
技术领域
本发明涉及一种采集装置，具体讲涉及一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置。
背景技术
虽然起配电线路中大量使用线路故障指示器，且其制造企业数目众多，但国内外还没有统一的指示器标准和技术规范，致使配网系统中使用的故障指示器所采用的故障报警依据不尽相同，产品的技术水平差异很大，在线路发生故障时，指示器动作正确率低，易发生漏报、误报等现象。
2010年，国家电网公司颁布了企业标准《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》，对故障指示器的功能、性能指标和测试方法进行了统一规定，规定了多种功能、性能的测试项目。尽管先进的故障指示器检测技术普遍采用程控或PLC控制发生交流电压、电流，再通过升压变压器、升流线圈产生架空线路电压、电流信号，对挂在升流线圈上的故障指示器进行检测。但上述检测系统为开环系统，需要人工记录检测结果并进行判断，其费时费力，且信号输出精度较低，时间控制精度较低，实用性差，难以实现自动化的检测，不能满足《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》提出的故障指示器功能、性能、效率测试的需求。
本发明人通过大量研究发现，故障指示器检测系统需要进一步改进实用性、实现自动化，需要解决以下技术问题：
（1）能够自动采集和判断故障指示器动作状态，构成闭环检测系统；
（2）提高交流电压、电流输出幅值和精度；
（3）提高信号输出时间控制精度；
（4）设计测试项目完备、人机界面友好的自动检测软件。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置，能够实时监测和记录故障指示器测试信号以及动作和复归状态。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置，所述装置包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的交流信号输入给上位机。
所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
所述交流电压测量模块包括电压互感器、第一信号调理电路和频率测量电路；所述电压互感器将高电压等级的交流电压信号转换为二次交流电压信号，所述第一信号调理电路采集所述二次交流电压信号，对二次交流电压信号进行调理后，将调理后的二次交流电压信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器；所述频率测量电路采集经过电压互感器转换得到的二次交流电压信号，进行频率测量后，测量结果输入给所述FPGA。
所述交流电流测量模块包括电流互感器和第二信号调理电路；所述交流电流测量模块将高电流等级的交流电流信号转换为二次交流电流信号，所述第二信号调理电路采集所述二次交流电流信号，对二次交流电流信号进行调理后，将调理后的二次交流电流信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器，所述AD转换器将二次交流电流信号转换为数字电流信号后，并将数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA。
所述数据采集模块包括AD转换器、FPGA、故障指示器信息接收模块和GPS/B码接收模块；所述AD转换器将接收的二次交流电压信号和二次交流电流信号分别转换为数字电压信号数字电流信号，并将数字电压信号和数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA；所述FPGA对数字电压信号和数字电流信号各自的频率、有效值和相位分别进行计算，计算结果输入到微处理器模块；所述FPGA接收所述故障指示器信息接收模块和所述GPS/B码接收模块分别发出的故障指示器状态信息和时间信息，并将接收的故障指示器状态信息和时间信息自动存储到录波存储器中；所述故障指示器信息接收模块接收控制采集装置输入的故障指示器动作信息和复归信息；所述GPS/B码接收模块通过外接GPS天线接收GPS同步时间信息，或通过外部输入的IRIG-B电信号或光信号接收同步时间信息。
所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流信号、故障指示器状态信息和时间信息。
所述微处理器模块接收FPGA输入的计算结果和测量模块采集的交流信号，通过与上位机通讯将计算结果和交流信号发送给上位机。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明使用电流互感器测量故障指示器检测系统输出的电流信号，其输出端连接数据采集装置电流互感器信号输入端；使用测试线并联测量故障指示器检测系统输出的电压信号，测试线连接数据采集装置电压信号输入端；
2.测量输入信号经信号变换和AD转换器转换为数字信号；数据采集装置使用微处理器模块定时采集数字信号，并计算信号的有效值、频率、最大值、最小值、峰峰值等参数。在计算和分析的同时，数据采集模块中的FPGA自动将采集的原始数据保存到录波存储器模块内，录波数据可用于事后分析，例如频谱分析等；
3.数据采集装置具有通讯接口，可以从故障指示器检测系统的控制采集装置获取故障指示器动作和复归实时信息；
4.数据采集装置能够实现对测试输出和反馈信息的完整监测和记录。
附图说明
图1是配电线路故障指示器检测用数据采集装置结构框图；
图2是测量模块结构框图；
图3是数据采集模块结构框图；
图4是配电线路故障指示器检测用数据采集装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图4，本发明提供一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置，所述装置包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的交流信号输入给上位机。
如图2，所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
所述交流电压测量模块包括电压互感器、第一信号调理电路和频率测量电路；所述电压互感器将高电压等级的交流电压信号转换为二次交流电压信号，所述第一信号调理电路采集所述二次交流电压信号，对二次交流电压信号进行调理后，将调理后的二次交流电压信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器；所述频率测量电路采集经过电压互感器转换得到的二次交流电压信号，进行频率测量后，测量结果输入给所述FPGA。
所述交流电流测量模块包括电流互感器和第二信号调理电路；所述交流电流测量模块将高电流等级的交流电流信号转换为二次交流电流信号，所述第二信号调理电路采集所述二次交流电流信号，对二次交流电流信号进行调理后，将调理后的二次交流电流信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器，所述AD转换器将二次交流电流信号转换为数字电流信号后，并将数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA。
如图3，所述数据采集模块包括AD转换器、FPGA、故障指示器信息接收模块和GPS/B码接收模块；所述AD转换器将接收的二次交流电压信号和二次交流电流信号分别转换为数字电压信号数字电流信号，并将数字电压信号和数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA；所述FPGA对数字电压信号和数字电流信号各自的频率、有效值和相位分别进行计算，计算结果输入到微处理器模块；所述FPGA接收所述故障指示器信息接收模块和所述GPS/B码接收模块分别发出的故障指示器状态信息和时间信息，并将接收的故障指示器状态信息和时间信息自动存储到录波存储器中；所述故障指示器信息接收模块接收控制采集装置输入的故障指示器动作信息和复归信息；所述GPS/B码接收模块通过外接GPS天线接收GPS同步时间信息，或通过外部输入的IRIG-B电信号或光信号接收同步时间信息。
所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流信号、故障指示器状态信息和时间信息。
所述微处理器模块接收FPGA输入的计算结果和测量模块采集的交流信号，通过与上位机通讯将计算结果和交流信号发送给上位机。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述装置包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的交流信号输入给上位机。
2.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
3.根据权利要求2所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述交流电压测量模块包括电压互感器、第一信号调理电路和频率测量电路；所述电压互感器将高电压等级的交流电压信号转换为二次交流电压信号，所述第一信号调理电路采集所述二次交流电压信号，对二次交流电压信号进行调理后，将调理后的二次交流电压信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器；所述频率测量电路采集经过电压互感器转换得到的二次交流电压信号，进行频率测量后，测量结果输入给所述FPGA。
4.根据权利要求2所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述交流电流测量模块包括电流互感器和第二信号调理电路；所述交流电流测量模块将高电流等级的交流电流信号转换为二次交流电流信号，所述第二信号调理电路采集所述二次交流电流信号，对二次交流电流信号进行调理后，将调理后的二次交流电流信号输入给所述数据采集模块中的AD转换器，所述AD转换器将二次交流电流信号转换为数字电流信号后，并将数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA。
5.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述数据采集模块包括AD转换器、FPGA、故障指示器信息接收模块和GPS/B码接收模块；所述AD转换器将接收的二次交流电压信号和二次交流电流信号分别转换为数字电压信号数字电流信号，并将数字电压信号和数字电流信号输入给所述数据采集模块的FPGA；所述FPGA对数字电压信号和数字电流信号各自的频率、有效值和相位分别进行计算，计算结果输入到微处理器模块；所述FPGA接收所述故障指示器信息接收模块和所述GPS/B码接收模块分别发出的故障指示器状态信息和时间信息，并将接收的故障指示器状态信息和时间信息自动存储到录波存储器中；所述故障指示器信息接收模块接收控制采集装置输入的故障指示器动作信息和复归信息；所述GPS/B码接收模块通过外接GPS天线接收GPS同步时间信息，或通过外部输入的IRIG-B电信号或光信号接收同步时间信息。
6.根据权利要求3所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流信号、故障指示器状态信息和时间信息。
7.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器检测用数据采集装置，其特征在于：所述微处理器模块接收FPGA输入的计算结果和测量模块采集的交流信号，通过与上位机通讯将计算结果和交流信号发送给上位机。
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