CN202189104U - 一种便携式电量记录系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种便携式电量记录系统，包括PC机和至少两台波形记录仪，波形记录仪具备GPS信号接收接口、CAN总线接口、以太网接口等，波形记录仪通过CAN总线或硬接线并联后分别与PC机连接。本实用新型具有适应性强、测量精度高、成本本低、体积小，通过CAN总线或硬接线发送同步启动报文或脉冲信号便于在复杂环境下组织大量测点同步实时记录等优点，同时，用户可根据需录波信号的性质、动态范围随意更换变换器插件组合的方法，实现了一台机箱当作多台机箱使用的作用，为用户的使用最大限度提供便利。本实用新型改变了以往不同录波仪数据相互孤立的缺点，为数据的深度处理提供了必要的条件。

Description

一种便携式电量记录系统

技术领域：

本实用新型涉及电力系统通信领域，具体涉及一种便携式电量记录系统。

背景技术：

电力系统、电子、铁道等行业的科研、生产及试验现场需要对大量的电气量进行实时测量，测量量的性质、范围、数量都有不同的要求，而且随着行业的发展对大量测点的数据同步、协同记录等提出了更高的要求。电气量的传统测量设备很多，例如开关量采集仪、电流采集仪、电压采集仪等，由于应用场合的复杂性，用户对设备的对采集通道种类、测量范围、测量通道数量以及设备的便携性都有不同的要求，因此各设备厂商设计出一系列的产品，这必然都使得单台设备的适用性大受限制，用户不得不重复购置同类型的其他设备，从而增加成本，降低工作效率。

实用新型内容：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种便携式电量记录系统，对电网适应性强、测量精度高、成本本低、体积小、便于在复杂环境下同步实时记录。

本实用新型提供的一种便携式电量记录系统，其改进之处在于，所述系统包括PC机和数量不少于两台的波形记录仪；

所述波形记录仪通过CAN总线或硬接线并联，与所述PC机通过局域网连接。

本实用新型提供的第一优选方案的系统，其改进之处在于，所述波形记录仪包括机箱、电路背板、电源插件、主板插件、信号测量插件；所述主板插件包括GPS信号接收接口。

本实用新型提供的第二优选方案的系统，其改进之处在于，所述波形记录仪的型号为ADF1024。

本实用新型提供的第三优选方案的系统，其改进之处在于，所述波形记录仪的所述电路背板通过1组欧式32针接口与所述电源插件、模拟量插件板、小信号测量插件板或开关量插件板连接；所述电路背板通过2组欧式64针接口与所述主板插件连接。

本实用新型提供的第四优选方案的系统，其改进之处在于，所述波形记录仪的所述主板插件包括DSP芯片、ARM芯片和FPGA芯片；所述DSP芯片的数量为3个。

本实用新型提供的第五优选方案的系统，其改进之处在于，所述FPGA芯片的型号为EP1C6Q240I；所述DSP芯片的型号为TMS32VC5416；所述ARM芯片的型号为AT91RM9200。

本实用新型提供的第六优选方案的系统，其改进之处在于，模拟量插件板的电路包括依次相连的霍尔传感器、信号放大器和可变变比信号放大器。

本实用新型提供的第七优选方案的系统，其改进之处在于，小信号测量插件板的电路包括：

由信号调理放大器、隔离放大器和可变变比信号放大器依次连接而成的电路；以及

由所述可变变比信号放大器通过隔离电源与信号调理放大器连接而成的电路所组成的电路。

本实用新型提供的第八优选方案的系统，其改进之处在于，开关量插件板的电路为：

光电隔离电路I和信号驱动电路串联而成的电路；

或极性变换电路、限流电路、光电隔离电路II和所述驱动电路依次连接而成的电路。

与现有技术比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型具有适应性强、测量精度高、成本本低、体积小、便于在复杂环境下组织大量测点同步实时记录等优点。

选配插件。用户可根据需录波信号的性质、动态范围随意更换变换器插件组合的方法，实现了一台机箱当作多台机箱使用的作用，为用户的使用最大限度提供便利。

同步触发。aDF1024便携式波形记录仪可以通过硬接线、CAN总线或者网络实现同步触发。满足测量通道较多一台波形记录仪不能满足测量要求、且各个测量点数据需要同时启动录波的应用环境。多台波形记录仪中的任何一台的任何一个通道满足触发条件即启动所有测量通道的录波。

GPS同步。GPS同步技术的应用为不同测点的分析仪记录数据提供同步时标，改变了以往不同录波仪数据相互孤立的缺点，为数据的深度处理提供了必要的条件。

录波数据存储灵活。波形记录仪本体带有大容量的硬盘/CF卡(可选配)存储介质，可以将数据实时存入硬盘/CF卡，在波形分析后台在线的情况下实时将数据通过网络传输至后台PC。

附图说明

图1为本实用新型提供的整体示意图。

图2为本实用新型提供的ADF1024主板插件的内部结构示意图。

图3为本实用新型提供的模拟量输入板内部框图。

图4为本实用新型提供的小信号输入板内部框图。

图5为本实用新型提供的开关量输入板内部框图。

图6为本实用新型提供的4路电压、8路电流、8路开关量配置方式。

图7为本实用新型提供的4路电压、4路电流、16路开关量配置方式。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，本实用新型同样适用于波形记录仪为1个的情况下。

如图1所示，本实施的便携式电量记录系统包括PC机、GPS接收天线和4个波形记录仪；4个波形记录仪通过CAN总线或硬接线并联，并通过以太网与所述PC后台管理机连接，并通过GPS天线接收GPS卫星同步信号。

波形记录仪ADF1024具有GPS信号接收接口，多台ADF1024可以通过GPS卫星获得同一时标，GPS同步技术的应用为不同测点的分析仪记录数据提供同步时标，改变了以往不同录波仪数据相互孤立的缺点，为数据的深度处理提供了必要的条件。

运行在PC机后台的录波管理及分析系统通过以太网和波形记录仪ADF1024进行通信，实现对ADF1024运行参数的管理、采集数据的实时信息显示、录波数据的分析等功能。PC机后台的录波管理及分析系统主要有波形编辑功能以及录波数据的高级分析功能，特性曲线绘制功能是根据用户的自定义自动绘制出X-Y特性分析曲线。

如图2所示，波形记录仪ADF1024的主板插件包括DSP芯片、ARM芯片和FPGA芯片；FPGA芯片与DSP芯片连接；FPGA芯片、DSP芯片与ARM芯片通过BUS总线进行通信与数据交换。其中FPGA芯片的型号为EP1C6Q240I；DSP芯片的型号为TMS32VC5416；ARM芯片的型号为AT91RM9200。波形记录仪的DSP的数量为3个。

波形记录仪的所述电路背板与所述模拟量插件板、小信号测量插件板或开关量插件板通过欧式32针接口连接。波形记录仪ADF1024通过可变换选择插件完成应用环境中电气模拟量和开关量的高速采集，并把数据形成录波文件在波形记录仪本体自带的大容量硬盘设备进行存储，同时在PC机在线的情况下将录波文件和实时信息通过10/100M网络上传到PC的录波管理及分析系统。

波形记录分析ADF1024本体带有大容量的硬盘/CF卡(可选配)存储介质，可以将数据实时存入硬盘/CF卡，在波形分析后台在线的情况下实时将数据通过网络传输至后台PC。

ADF1024主要技术特点描述如下：

1.单台体积小巧方便携带，用户可根据需录波信号的性质、动态范围随意更换变换器插件组合，实现最高录波采样率100k/s、最大12通道模拟量输入、8个开关量(有源或者无源)输入数据的GPS同步采样，附图6实现了4路电压信号、8路电流信号和8路开关量信号(有源或者无源)的采集需求，附图7则通过更换插件实现了4路电压信号、4路电流信号和16路开关量(有源或者无源)信号的采集需求。并且，模拟量通道具有4档量程选择(100％量程、1/2量程、1/4量程、1/8量程)，进一步提高了录波精度、增加了录波灵活性。

2.多台可以实现互联，由统一的后台进行管理。通过以太网与后台的连接，多台之间通过硬连线、CAN总线连接，通过在不同设备之间发送同步触发信号实现各台波形记录仪的同步启动录波，可以广泛应用于大量通道采集且要求同时启动录波的场合。

3.以FPGA为中心实现同步数据采集的控制。两片高速AD实现12通道16bit的同步数据采集，可软件设置最高达100kHz的数据采样速率，采集数据并行输入FPGA串行输出至DSP的McBSP接口。

4.DSP子系统系统采用低功耗数字信号处理芯片，具有将逻辑电路、大容量存储器以及RISC(精简指令集计算)等集成化的特点，与单片机相比较具有单个指令周期内完成乘/累加运算、运算速度快、更高效的并行结构、友好的C语言结构、合理的性能价格比等特点。

本实施例的DSP子系统采用三片高性能DSP芯片实现，三片DSP分别实现采集数据的不同处理，实现原始数据传送、控制触发判据计算，提高了计算和数据传输效率。在原始采集数据输入侧，三个DSP采样相同的硬件结构，通过McBPS通讯口获得完全相同的采集数据。DSP_A和DSP_B利用增强型HPI16接口将DSP的内部RAM映射到ARM寻址空间的存储空间，DSP_S通过外部扩展的数据缓冲池与ARM进行数据通讯。aDF1024利用DSP_B用来作为触发启动判据用，DSP_S用来和ARM通信实现20M的暂态数据缓冲。

如图3所示，模拟量插件板的电路包括依次相连的霍尔传感器、信号放大器和可变变比信号放大器。采用霍尔传感器实现前端信号变换，利用集成运算放大器做前端信号调理之后经过信号连接线到主机板进行信号处理。

如图4所示，小信号测量插件板的电路包括：

由信号调理放大器、隔离放大器和可变变比信号放大器依次连接而成的电路；以及

由所述可变变比信号放大器通过隔离电源与信号调理放大器连接而成的电路所组成的电路。利用隔离放大器进行信号放大处理，再利用集成运算放大器做前端信号调理之后经过信号连接线到主机板进行信号处理。

如图5所示，开关量插件板的电路为：

光电隔离电路I和信号驱动电路串联而成的电路；

或极性变换电路、限流电路、光电隔离电路II和所述驱动电路依次连接而成的电路。

实现两种输入模式(有源信号输入、无源信号输入)，经过光电转换器隔离后接入主机板。有源信号输入和无源信号输入视应用环境而定，从而最大限度地满足各种现场情况。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (9)

1.一种便携式电量记录系统，其特征在于，所述系统包括PC机和数量不少于两台的波形记录仪；

所述波形记录仪通过CAN总线或硬接线并联，与所述PC机通过局域网连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形记录仪包括机箱、电路背板、电源插件、主板插件、信号测量插件；所述主板插件包括GPS信号接收接口。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形记录仪的型号为ADF1024。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述波形记录仪的所述电路背板通过1组欧式32针接口与所述电源插件、模拟量插件板、小信号测量插件板或开关量插件板连接；所述电路背板通过2组欧式64针接口与所述主板插件连接。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述波形记录仪的所述主板插件包括DSP芯片、ARM芯片和FPGA芯片；所述DSP芯片的数量为3个。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述FPGA芯片的型号为EP1C6Q240I；所述DSP芯片的型号为TMS32VC5416；所述ARM芯片的型号为AT91RM9200。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，模拟量插件板的电路包括依次相连的霍尔传感器、信号放大器和可变变比信号放大器。

8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，小信号测量插件板的电路包括：

由信号调理放大器、隔离放大器和可变变比信号放大器依次连接而成的电路；以及

由所述可变变比信号放大器通过隔离电源与信号调理放大器连接而成的电路所组成的电路。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，开关量插件板的电路为：

光电隔离电路I和信号驱动电路串联而成的电路；

或极性变换电路、限流电路、光电隔离电路II和所述驱动电路依次连接而成的电路。

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