CN201063195Y - 直流合成场测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流合成场测量装置，它包括至少一台下位机单元、上位机单元和PC机，每台下位机单元的通讯模块分别与上位机单元的通讯模块实现通讯，上位机的单片机与PC机相连，其特点是：下位机单元由合成场传感器、信号处理电路、单片机、通讯模块、A/D芯片和电源模块组成，合成场传感器的输出端与信号处理电路输入端相连，信号处理电路的输出端分别与单片机和A/D芯片相接，A/D芯片输出与单片机相连接，单片机还与通讯模块相连接，电源模块分别给单片机、A/D芯片和通讯模块提供电源。本实用新型采用全数字化显示，具有友好的人机界面，是一种有统计分析功能的直流输电工程合成场测量装置，能便捷、有效、准确地测量直流输电工程的合成场强。

Description

直流合成场测量装置

技术领域

本实用新型属于直流输变电工程电磁环境领域，具体地讲是一种直流合成场测量装置。

背景技术

近年来我国直流输电线路建设快速发展，直流输电线路周围的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。合成场是直流输电线路和换流站的主要电磁环境参数，随着我国对高压直流输电工程环境影响评价工作的开展，对合成场的监测，已成为一项重要工作。

目前国内外对直流输电工程直流合成场测量方法都没有明确的规定。国内没有厂家生产直流合成场测量装置，国外只有日本理音公司生产过单台模拟的直流合成场测量装置，日本理音的这种合成场测量装置通过指针显示，读数不方便，且只能单台测量，不能给出统计值。而直流合成电场的大小受外界环境影响变化较大，特别是风速的影响。为客观地测量直流合成场的大小，掌握其分布规律，必须采取统计方法，对大量的测量数据进行统计分析。因此开发具有统计功能的装置来测量直流合成场具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种实现多台、同时、大数据量地测量直流合成场强，并实时传送到PC机上进行统计分析，真实反映合成场强的大小和分布的直流合成场测量装置，以克服现有单台模拟测量装置不能全面反映合成场强真实情况的不足。

为了实现上述目的，本实用新型包括至少一台下位机单元、上位机单元和PC机(计算机)，每台下位机单元分别与上位机单元实现通讯，上位机与PC机相连，其特点是：下位机单元由合成场传感器、信号处理电路、单片机、通讯模块、A/D(模/数转换)芯片和电源模块组成，合成场传感器的输出端与信号处理电路输入端相连，信号处理电路的输出端分别与单片机和A/D芯片相接，A/D芯片输出与单片机相连接，单片机还与通讯模块相连接，电源模块分别给单片机、A/D芯片和通讯模块提供电源。

所述的上位机单元由通讯模块、单片机、显示屏、操作键盘和电源模块组成，单片机分别与通讯模块、显示屏、操作键盘和PC机相连，电源模块给单片机、通讯模块提供电源。

上述合成场传感器为电机带动的快门式合成场传感器或磁震式合成场传感器。

上述通信模块为串口通信模块或无线通信模块。

采用本实用新型的直流合成场测量装置，能便捷、有效、准确地测量直流输变电工程的合成场强的大小。为直流输变电工程环境评价提供了科学数据监测依据。同时，本实用新型采用全数字化显示，具有友好的人机界面，是一种有统计分析功能的直流输电工程合成场测量装置，能便捷、有效、准确地测量直流输电工程的合成场强。

附图说明

图1是本实用新型直流合成场测量装置的电路方框图。

图2是本实用新型的下位机单元极性判断电路原理图。

图3是本实用新型的下位机单元幅值处理电路原理图。

图4是本实用新型的另一种下位机单元极性判断电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

本实用新型包括：至少一台下位机单元、上位机单元和PC机(图1)，每台下位机单元的通讯模块分别与上位机单元的通讯模块相连，上位机的单片机与PC机相连。所述的下位机单元由合成场传感器、信号处理电路、单片机、通讯模块、A/D芯片和电源模块组成，合成场传感器的输出端分别与信号处理电路输入端相连，信号处理电路的输出端分别与单片机和A/D芯片相连，A/D芯片另一端与单片机相连，单片机再与通讯模块相连，电源模块分别与单片机、A/D芯片、通讯模块相连。所述的上位机单元由通讯模块、单片机、显示屏、操作键盘和电源模块组成，单片机分别与通讯模块、显示屏、操作键盘和电源模块和PC机相连，电源模块与通讯模块相连。

本实用新型的下位机单元的信号处理电路由幅值放大电路、极性判断电路(图2)和幅值处理电路(图3)构成，其中幅值放大电路将合成场传感器传来的微弱交流信号经3级放大10000倍达到伏级信号，再经过整流滤波成直流电压信号，以供A/D芯片采样。极性判断电路将放大后的交流信号经LM393与零电平相比较产生方波信号，送至D触发器的D端，D触发器的CLK端连接到直流无刷电机的转速方波输出端(传感器相位信号)，根据D触发器的输出Q端的电平高低来判断直流电压的极性；A/D芯片：为了提高精度，减小体积，本实用新型采用12位的串口A/D转换芯片A/D7895，同时用ADR421提供2.5伏的电源基准，根据0-50kV/m的测量范围，本实用新型理论上能够达到12V/m的精度，若要进一步提高精度应采用24位的A/D芯片；单片机：下位机主要功能是采样A/D值和直流电压的正负极性，用PIC2051单片机即可满足要求；电源模块：采用宽范围单端输入双端输出的带隔离型的模块，将锂电池电压转换为±5伏电压为单片机和运算放大器供电。通信模块：由于上下位机之间最长距离可达50m，故选用485通信。

本实用新型的下位机单元工作原理是：从传感器引出的两根电压信号经运算放大器放大后。此时信号分成两路，一路经过RC低通滤波后与整流电路相连，再经过RC滤波后与AD7895芯片的第二脚相连，AD7895芯片的4、5、6和7脚与单片机的p1.0、p1.1、p1.2和p1.3相连；另一路信号与LM393相连，LM393的1脚经过电阻R6后与U4E的11脚相连，U4E的10脚与4013的D端相连，直流无刷电机的转速方波输出端经过R7后与U4A的1脚相连，U4A的2脚与4013的CLK端与相连，4013的Q端与单片机的P3.3端相连。单片机的RXD和TXD端分别与通信模块485的1脚和4脚相连。电源模块的1脚和2脚与锂电池相连，锂电池的6脚经过100uH的电感后分别与单片机、AD7895、TL084和通信模块485的VCC端相连，锂电池的6脚经过100uH的电感后与TL084的VSS端相连。

上述极性判断电路也可以由一个加入光敏电阻的整形电路来产生与转换后的电场交流信号相位一致的同步信号，电场信号和同步信号经乘法器产生带有极性的合成信号，该信号经过低通滤波正负直流电压，正电压表示正极，负电压表示负极(图4)。

本实用新型上位机单元主要有单片机模块，它的主要功能是将下位机来的数据送给PC机，另外还将下位机来的数据在本单元的液晶上显示，采用8051作为控制器；通信模块有两种，一种是485通信模块，与下位机之间通信，另一种是CH431，它将8051的串行通信转换成标准的USB接口，直接同PC机相连；液晶显示接口用来连接液晶屏；电源模块7805将锂电池电压转换成+5V电压，给单片机、液晶屏和其他芯片供电。

本实用新型PC机单元的显示界面上的实时显示窗口实时显示从下位机单元传来的数据；数据排序窗口将实时显示窗口的数据按小到大的顺序排列；特征值窗口给出了满足合成场环境评价的80％、95％、平均值和最大值；分布曲线图给出了合成场的分布曲线，可以直观地了解合成场的分布规律；另外PC机单元的软件可选择采样100组数据的时间，还可将实时显示窗口、数据排序窗口和特征值窗口的数据以表格形式保存。

本实用新型在测量时，线路、换流站的地面合成场强测量的测点间距为5m，顺序测至极导线地面投影点外或换流站围墙外50m处止或根据实际情况测量至合理范围。场磨应使用1m×1m的金属板作为接地参考平面，并将其可靠接地。

本实用新型的PC机安装的软件按10个测点地面合成场强测量数据统计，每个测点数据：每次采样100个数据，采样间隔时间可设定，按大小排列，给出最大值、95％值也就是第95个、80％值也就是第80个，并绘出10个测点的分布曲线，以方便对直流线路或换流站的环境评价。另外本实用新型采用低功耗电机和元件，用锂电池供电，便于长时间野外测量和携带。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种直流合成场测量装置，它包括至少一台下位机单元、上位机单元和PC机，每台下位机单元分别与上位机单元实现通讯，上位机与PC机相连，其特点是：下位机单元由合成场传感器、信号处理电路、单片机、通讯模块、A/D芯片和电源模块组成，合成场传感器的输出端与信号处理电路输入端相连，信号处理电路的输出端分别与单片机和A/D芯片相接，A/D芯片输出与单片机相连接，单片机还与通讯模块相连接，电源模块分别给单片机、A/D芯片和通讯模块提供电源。

2.如权利要求1所述的直流合成场测量装置，其特征在于：上位机单元由通讯模块、单片机、显示屏、操作键盘和电源模块组成，单片机分别与通讯模块、显示屏、操作键盘和PC机相连，电源模块给单片机、通讯模块提供电源。

3.如权利要求1所述的直流合成场测量装置，其特征在于：合成场传感器为电机带动的快门式合成场传感器或磁震式合成场传感器。

4.如权利要求1所述的直流合成场测量装置，其特征在于：通信模块为串口通信模块或无线通信模块。

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