CN106932632A - 多点同步测量微电流的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及同步精确测量技术领域，公开了一种多点同步测量微电流的系统，包括：相互采用无线通信连接的一个时钟控制器，若干个同步采集器和后台主机。数据采集前，时钟控制器向所有同步采集器发出时钟同步命令；时钟同步后，同步采集器进行信号采样，采集信号无线通信上传给后台主机；后台主机接收所述同步采集器采集的信号，进行分析处理，还用于设置和控制远程的时钟控制器。本发明不依赖于卫星通讯和有线通讯；适用于复杂地理环境，监测范围广；安装过程对被检测设备没有任何影响，安装位置灵活；检测精度高。值得在微信号远程实时在线监测应用领域广泛推广。
Description
技术领域
本发明涉及精确测量技术领域，尤其涉及到一种多点同步测量微电流的系统。
背景技术
对于许多系统，例如电力系统，控制系统等需要准确的测量。但是对于复杂的控制系统，则需要多点同步测量。而多点同步测量的关键是“时钟”同步。
目前为了多个设备的时钟“同步”，主要有以下几种方式：
1、依靠卫星时钟同步。每个独立的设备为了统一“时钟”可以依靠卫星提供时钟对时，其时钟精度高。缺点是：依靠卫星对时时间长，如果检测设备多，由于对时时间长，不能达到及时测量的效果。一般用于定时检测；卫星接收设备成本高，并且适用于空旷地域，对于有建筑的地方和室内的设备，这种方法不适用且受天气影响较大。
2、为了卫星时钟同步的不足，在室内和室外卫星信号不好的地方，采用多个设备有线连接，采用同步通讯的方式统一时钟。缺点是：有些设备之间本身为了避免相互影响，不允许有物理连接，并且测量设备架设复杂，有些多点测量设备之间距离较长，或者测量设备之间有隔离物，也不适合架设物理连接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多点同步测量微电流的系统，以克服现有测量方案的不足，不受环境和物理空间影响。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多点同步测量微电流的系统，包括：
一个时钟控制器，包括同步时钟单元和无线通信单元，用于当要进行数据采集前，所述同步时钟单元通过所述无线通信单元，向位于不同采集位的各个同步采集器发出时钟同步命令和同步采样命令；
所述同步采集器，所述同步采集器内设有采集时钟模块、采样传感器和无线通信模块，所述同步采集器通过所述无线通信模块与所述时钟控制器通信连接；
所述采集时钟模块根据所述时钟同步信号进行时钟同步，所述时钟控制器与采集时钟模块时钟同步校验完成后，所述时钟控制器发出同步采样命令，所述采集时钟模块收到所述同步采样命令后，控制所述采样传感器进行信号采样；采集信号通过所述无线通信模块上传给后台主机；
所述后台主机，分别与所述时钟控制器、同步采集器无线通信连接，用于设置和控制远程的所述时钟控制器；用于接收所述同步采集器采集的信号，进行分析处理。
优选的，所述时钟控制器设有蓄电池和太阳能系统，所述太阳能系统作为时钟控制器的后备电源。
最优的，所述时钟控制器、同步采集器均采用速率2.4G时钟模块。
优选的，多个同步采集器所采集的信号，分时上传给所述后台主机。
所述时钟控制器、同步采集器、后台主机的均接入GSM/GPRS无线网络，通过GSM/GPRS无线网络通信。
所述同步采集器内部设有蓄电池，所述蓄电池作为同步采集器的电源。为了降低功耗，同步采集器平时处于休眠状态，每隔一定时间所有同步采集器自身唤醒，检测有无时钟控制器发出的启动采样命令。如没有，则继续休眠；如有“时钟同步命令”则与时钟控制器进行时钟校正。直到收到时钟控制器发出的“同步采样命令”时，在这个命令时钟宽度内开始采样。
本发明有益效果在于：
1.实现微信号远程实时在线监测。
2.监测范围广，适用于复杂地理环境。
3.设备成本低：不依赖于卫星通讯和有线通讯。避免了卫星传输中电离层中电离子和对流层中水离子的影响。
4.所有设备都是开口-闭合式。不需要剪断或拆接被检测信号设备，不需要停电安装；安装过程对被检测设备没有任何影响；安装位置灵活。
5.检测精度高。采用速率2.4G模块，时钟精度可达2.4*10-9秒。高于卫星时钟纳秒级精度。
6.时钟同步时间短：最短同步时间可达2.4*10-9秒。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明多点同步测量微电流的系统的结构示意图。
图2本发明的同步采集器的结构框图。
图3为本发明的时钟同步原理图。
图4为本发明具体实施例的结构图。
具体实施方式
如图1、图2所示，多点同步测量微电流的系统，包括：
一个时钟控制器1，包括同步时钟单元10和无线通信单元11，当要进行数据采集前，同步时钟单元10通过无线通信单元11，向位于不同采集位的各个同步采集器2发出时钟同步命令和同步采样命令；
同步采集器2内设有采集时钟模块20、采样传感器21和无线通信模块22，同步采集器通过无线通信模块22与时钟控制器1通信连接；
后台主机3分别与时钟控制器1、同步采集器2无线通信连接，后台主机3设置和控制远程的时钟控制器1，包括设置时钟控制器1自动发出命令的时间间隔、采样时钟周期，或者直接向时钟控制器1发出启动信号，启动时钟控制器与同步采集器2的时钟同步校验。
采集时钟模块20根据时钟同步信号进行时钟同步，时钟控制器1与采集时钟模块20时钟同步校验完成后，时钟控制器1发出同步采样命令，采集时钟模块20收到同步采样命令后，控制采样传感器21进行信号采样；采样传感器21采集信号通过无线通信模块22上传给后台主机；多个同步采集器所采集的信号，分时上传给所述后台主机。后台主机3接收同步采集器采集的信号，进行分析处理。
时钟控制器设有蓄电池和太阳能系统，太阳能系统作为时钟控制器的后备电源。
时钟控制器、同步采集器均采用速率2.4G时钟模块。
同步采集器2内部设有蓄电池，蓄电池作为同步采集器的电源。为了降低功耗，同步采集器平时处于休眠状态，每隔一定时间所有同步采集器自身唤醒，检测有无时钟控制器发出的启动采样命令。如没有，则继续休眠；如有“时钟同步命令”则与时钟控制器进行时钟校正。直到收到时钟控制器发出的“同步采样命令”时，在这个命令时钟宽度内开始采样。
根据需要可以设置“时钟”周期，一般设置为“秒”级或者“分钟”级，最短时钟周期可达2.4*10-9S。
图3是时钟同步原理图，从同步原理图可以看出，尽管同步采集器被唤醒时间不同，最终都可以在“相同”时间进行采样工作。
具体实施例：
如图4所示，多点同步测量微电流的系统包括：3个避雷器漏电流同步采集器41、42、43，分别“卡”在避雷器接地排51、52、53上，1个电压相位采集器和1个后台主机。电压相位采集器既作为电压相位的同步采集器，同时与时钟控制器集成为一体。后台主机接入GSM/GPRS无线网络，与避雷器漏电流同步采集器、电压相位采集器网线通信。
(一)电压相位采集器，实现以下功能：
采集一相电压相位，自动匹配和计算传输线路中的三相电压相位。
与避雷器漏电流传感器之间采用2.4G抗干扰通讯模块进行通讯；
向3个避雷器漏电流同步采集器41、42、43发出时钟同步命令并完成与线路A,B,C每一相避雷器漏电流传感器的时钟同步；
向3个避雷器漏电流同步采集器41、42、43发出同步采样命令；
具有GSM/GPRS功能，可以用短信方式进行故障信息播报；
与后台管理机使用有线/无线连接，并接收后台管理命令。
电压相位采集器内部设有蓄电池，蓄电池作为同步采集器的主用电源。电压相位采集器还设有太阳能系统，太阳能系统作为时钟控制器的后备电源。
(二)3个避雷器漏电流同步采集器，各实现以下功能：
接收时钟控制器命令，与时钟控制器进行时钟校正；收到时钟控制器发出的“同步采样命令”时，采集避雷器漏电流值和相应波形，分时上传给主机。
与主机之间采用2.4G抗干扰通讯模块进行通讯。
(三)后台主机，实现以下功能：
对电压相位采集器进行命令发送和参数设置；
对由电压相位采集器发来的包括避雷器漏电流同步采集器的数据进行计算容性电流和阻性电流，判断线路避雷器的工作状态；
统计线路避雷器的雷击次数以及相关避雷器相关状态参数整理分析；
对于避雷器工作状态，可以用短信方式进行故障信息播报。
上述具体实施例的主要性能指标如下：
电压环境等级：5V—550KV
微电流等级:10uA～50mA
测量精度：±5％+5uA
监测项目：过压脉冲、全电流、阻性电流、容性电流、有功功率，谐波分析
电流测量方式：非接触测量。
工作环境：-20℃～+75℃
通信方式：2.4G无线通讯和GPRS/GSM
与已有技术比较，本发明具有以下两个特点：
1.改进了现有设备的时钟“同步”方式。现有设备为了达到“同步”，采用每个设备之间用有线连接，有线连接的缺点是各个采样点之间距离较远和采样点之间有隔离物时，有线连接无法进行。而采用无线时钟同步方式则可以克服这个缺点。
2.改进了设备安装方式：
现有的安装方式是：首先断开避雷器接地排，然后把避雷器电流监测设备串入接地排中。缺点是：(1)更改电网设备，不利于电网安全。(2)一旦串入的检测设备出现问题，会影响避雷器的功能，直至影响整个电网的安全。而发明是“卡”住避雷器接地排，理论上不“接触“电网，运行中的电网不需要任何更改。所以对电网安全没有任何影响。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种多点同步测量微电流的系统，其特征在于，包括：
一个时钟控制器，包括同步时钟单元和无线通信单元，用于当要进行数据采集前，所述同步时钟单元通过所述无线通信单元，向位于不同采集位的各个同步采集器发出时钟同步命令和同步采样命令；
所述同步采集器，所述同步采集器内设有采集时钟模块、采样传感器和无线通信模块，所述同步采集器通过所述无线通信模块与所述时钟控制器通信连接；
所述采集时钟模块根据所述时钟同步信号进行时钟同步，所述时钟控制器与采集时钟模块时钟同步校验完成后，所述时钟控制器发出同步采样命令，所述采集时钟模块收到所述同步采样命令后，控制所述采样传感器进行信号采样；采集信号通过所述无线通信模块上传给后台主机；
所述后台主机，分别与所述时钟控制器、同步采集器无线通信连接，用于设置和控制远程的所述时钟控制器；用于接收所述同步采集器采集的信号，进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的多点同步测量微电流的系统，其特征在于，所述时钟控制器设有蓄电池和太阳能系统，所述太阳能系统作为时钟控制器的后备电源。
3.根据权利要求1所述的多点同步测量微电流的系统，其特征在于，所述时钟控制器、同步采集器均采用速率2.4G时钟模块。
4.根据权利要求1所述的多点同步测量微电流的系统，其特征在于，多个同步采集器所采集的信号，分时上传给所述后台主机。
5.根据权利要求1所述的多点同步测量微电流的系统，其特征在于，所述时钟控制器、同步采集器、后台主机的均接入GSM/GPRS无线网络，通过GSM/GPRS无线网络通信。
6.根据权利要求1所述的多点同步测量微电流的系统，其特征在于，所述同步采集器内部设有蓄电池，所述蓄电池作为同步采集器的电源。
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