CN209086325U - 配电网母线pt信号同步采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及配电网母线PT信号同步采集装置，它主要包括：FPGA、模数转换器、触发器、SRAM、通信接口；在装置内，采用FPGA对多个模数转换器进行同步控制，SRAM作为采集装置缓存，通过存储总线连接到FPGA上，实现数据缓冲功能，外部同步接口集成有通信接口，可通过串行USB、网络等总线同外部设备进行通信。FPGA可自动自动对SRAM、ADC等功能模块进行自检，当外部触发输入检测到有效电平脉冲时，装置立即对接入母线PT端子上的信号进行快速同步数据采集，同步获取同一母线ABC三相PT电压信号和N相中位点电压信号，并按顺序暂存于装置SRAM中，同时通过通信接口通知外部设备处理该采集过程的数据；本实用新型达到了提升采集标准、实现高精度同步采集的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及输送电网中配电网的一种信号测量装置，具体涉及一种配电网母线PT信号同步采集装置。
背景技术
随着城市配电网复杂性逐年提升，低压配电网安全稳定运行的难度也日益增大。随着特高压变电站投运、风力、光伏发电站并网等因素综合影响。低压配电网的电力来源日益复杂，如何能对低压配电网更加有效监控管理成为重要问题。当今PMU（电网同步相量测量单元）经过多年的运行应用，已经积累了一套成熟稳定的应用理论，但PMU标准制订时间过早，对电网数据采集精度低，无法有效对混频误差进行消除，无法解决配电网低频振荡、高频谐波对数据处理的干扰。
本实用新型是通过设计一款配电网母线PT同步采集装置，通过在原有变电站中母线PT信号上加装新型采集装置，实现对多路配电网母线PT信号的高精度同步采样测量。本装置通过应用高精度模数转换器与FPGA（可编程逻辑器件）相结合，实现对配电网PT信号达到每周波2万点采样。对现有每周波100到500点的采集标准提升明显，从而达到新时期对配电网运行数据精度要求，提升运行管理水平的目的。
发明内容
为了解决当前配电网中PMU对电网数据采集精度、同步精度低的不足，本实用新型提供一种新型配电网母线PT同步采集装置，该装置可以通过统一外部同步触发信号触发采集，实现高精度同步采集；而且大大提升采集标准，实现对配电网每周波2万点采样，从而达到新时期对配电网运行数据精度要求。
本实用新型的目的是这样实现的：在配电网母线PT信号同步采集装置内，它主要包括：FPGA，FPGA分别与模数转换器、SRAM和触发器连接，且对多个模数转换器进行同步控制，当接入电源时，FPGA自动对SRAM、模数转换器等模块进行自检，并按照预设采集参数进行装置初始化用于接收模数转换器输出的信号，并且FPGA的外部同步接口采用电平边沿触发，集成有通信接口；模数转换器，用于获取同一母线A、B、C三相PT电压信号和N相中位点电压信号，并将转换完的数字信号传送至FPGA中进行处理，并按顺序暂存于装置SRAM缓存中；触发器，外部触发输入检测到有效电平脉冲时，将触发信号传送至FPGA，再由FPGA配置参数对接入母线PT端子上的信号进行快速同步数据采集；SRAM，作为采集装置缓存，SRAM通过存储总线连接到FPGA上，实现数据缓冲功能；通信接口，用于接收FPGA传输的采集信号，并通过通信接口通知外部设备处理该采集过程的数据。
通信接口通过串行USB、网络总线同外部设备进行通信，模数转换器采用SAR型，模数转换器的性能指标为1MHz以上采样率，16位以上采样精度，FPGA含有至少2.2万个逻辑单元。
本实用新型的有益效果：在操作过程中，当装置接入电源时，FPGA自动对SRAM、模数转换器等功能模块进行自检，并按照预设采集参数进行装置初始化。初始化过程结束后，装置处于待机状态，等待外部触发信号对采集过程启动。当外部触发输入检测到有效电平脉冲时，装置立即以配置参数对接入母线PT端子上的信号进行快速同步数据采集，同步获取同一母线A、B、C三相PT电压信号和N相中位点电压信号采集值，并按顺序暂存于装置SRAM缓存中。同时通过通信接口通知外部设备处理该采集过程的数据。装置同时结束本次采集过程，并为下次触发做好准备。
本实用新型可以通过外部同步触发，实现配电网多路母线信号高精度同步数据采集；针对配电网特点，对现有每周波采样点数提升至2万点，标准提升明显；装置结构紧凑、功能完备，方便部署于现有在运状态变电站，改造成本低。
附图说明
图1是本实用新型配电网母线PT信号同步采集装置功能框图。
图2是本实用新型配电网母线PT信号同步采集装置单变电站应用框图。
图3是本实用新型配电网母线PT信号同步采集装置多变电站应用框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，在图1中，FPGA作为装置的主要控制元件，对装置内的SRAM、模数转换器、触发器、通信接口进行控制。在具体实施过程中，FPGA实现装置逻辑功能需要至少2.2万个逻辑块，本发明的装置设计采用ALTERA公司CycloneⅣ中等规模芯片实现。由于采集标准需达到每周波2万点，故本发明装置采用SAR型模数转换器，模数转换器性能指标为1MHz以上采样率，16位以上采样精度。装置外部通信包括但不限于USB、网络。
当装置接入电源时，FPGA自动对SRAM、模数转换器等功能模块进行自检，并按照预设采集参数进行装置初始化。初始化过程结束后，装置处于待机状态，等待外部触发信号对采集过程启动。当外部触发输入检测到有效电平脉冲时，装置立即以配置参数对接入母线PT端子上的信号进行快速同步数据采集，同步获取同一母线A、B、C三相PT电压信号和N相中位点电压信号采集值，并按顺序暂存于装置SRAM缓存中。同时通过通信接口通知外部设备处理该采集过程的数据。装置同时结束本次采集过程，并为下次触发做好准备。
实施例2
如图2所示，在图2中，同步采集装置并入站内配电网母线PT信号实现数据同步高精度采集。每个同步采集装置后面设置有实时数据处理模块，对本发明中同步采集装置获取的数据进行实时数据处理与分析。并在站内经过数据汇总到可视化处理终端。可视化处理终端通过对多个同步采集装置的数据进行综合处理与分析，以直观的数据图标方式进行展示，并通过站内远动通道，将测量结果上传到远方进行数据处理应用。不限于图2所示实施例所标明的三台同步采集装置应用，可根据站内具体情况，根据配电网母线数目，灵活对发明的同步采集装置进行增减。实现对在投状态变电站的配电网母线PT信号采集升级改造。
实施例3
如图3所示，在图3中时对于本发明的同步采集装置在多变电站应用进行说明。多站应用时，通过将同步采集装置的通信接入到子站远动机中。通过远动规约，同步采集装置将采集到的高精度同步数据以及计算结果进行上传，同时，主站侧远动机收到子站上传的高精度同步数据后，将各子站数据汇总并提供给主站数据运算机进行进一步处理，将数据在调度台终端进行展示以及应用。
Claims (4)
1.配电网母线PT信号同步采集装置，其特征在于：采集装置包括：
FPGA，FPGA分别与模数转换器、SRAM和触发器连接，且对多个模数转换器进行同步控制，当接入电源时，FPGA自动对SRAM、模数转换器进行自检，并按照预设采集参数进行装置初始化用于接收模数转换器输出的信号，并且FPGA的外部同步接口采用电平边沿触发，集成有通信接口；
模数转换器，用于获取同一母线A、B、C三相PT电压信号和N相中位点电压信号，并将转换完的数字信号传送至FPGA中进行处理，并按顺序暂存于装置SRAM缓存中；
触发器，外部触发输入检测到有效电平脉冲时，将触发信号传送至FPGA，再由FPGA配置参数对接入母线PT端子上的信号进行快速同步数据采集；
SRAM，作为采集装置缓存，SRAM通过存储总线连接到FPGA上，实现数据缓冲功能；
通信接口，用于接收FPGA传输的采集信号，并通过通信接口通知外部设备处理该采集过程的数据。
2.根据权利要求1所述的配电网母线PT信号同步采集装置，其特征在于：所述通信接口通过串行USB、网络总线同外部设备进行通信。
3.根据权利要求1所述的配电网母线PT信号同步采集装置，其特征在于：所述模数转换器采用SAR型，模数转换器的性能指标为1MHz以上采样率，16位以上采样精度。
4.根据权利要求1所述的配电网母线PT信号同步采集装置，其特征在于：所述FPGA含有至少2.2万个逻辑单元。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110018394A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-16 | 国网天津市电力公司 | 一种针对配网母线pt信号特点量测系统、方法及变电站 |
| CN112269340A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 四川迈迪测控技术有限公司 | 一种多信号类型高精度采集卡 |
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