CN211086487U - 智能电网数据采集的故障检测终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及智能电网技术领域，公开了一种智能电网数据采集的故障检测终端，包括主控模块、数据采集模块、信号处理模块、录波模块、GPS模块、串口通讯模块。数据采集模块、录波模块、GPS模块、串口通讯模块等分别与主控模块信号连接；与现有技术相比，本实用新型采用ATT7022E数据采集芯片采集数据，经过处理和运算过的数据，作为一种与AD7767采集得到数据对比的参考，采用多块录波芯片同步采样，电压电流分开采集，分布式终端同步采样数据，互不干扰，数据的实时性好，采集数据精确。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能电网技术领域，特别涉及一种智能电网数据采集的故障检测终端。
背景技术
随着计算机技术、电子技术、自动化技术等迅速的发展，数字化社会对供电的可靠性和电能的质量的要求也逐渐的提高。各变电站也已经具备了全方位智能控制、检测、管理以及保护的条件，对于电网故障检测的技术也越来越趋于成熟，各变电站之间的信息也不再想过去一样彼此之间信息不能交流，在计算机技术的支持下逐步形成为一个具有集中控制分散管理的模式，全程实施自动化检测控制。
传统的智能电网数据采集的故障检测终端存在一些劣势，包括造价昂贵，数据采集的实时性不高，应用范围不广。
我们的智能电网数据采集的故障检测终端造价实惠，分布式终端同步采样数据，数据的实时性好，解决硬件上传输的限制使用无线传输，本终端可以在原基础系统上加以修改应用到其他领域的信号采集。
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种智能电网数据采集的故障检测终端，分布式终端同步采样数据，数据的实时性好，采集数据精确。电压信号采集与电流信号采集分开同步采样，差分的形式输入芯片处理，互不干扰，便于后期系统的调试。
技术方案：本实用新型提供了一种智能电网数据采集的故障检测终端，包括主控模块、数据采集模块、信号处理模块、录波模块、GPS模块、串口通讯模块；
所述数据采集模块用于采集三相电压、电流的数据信息，与所述主控模块信号连接；
所述录波模块用于同步三相电压、三相电流、中性线电流，将采集的实时数据传输到大数据中心用于分析，其与所述主控模块的普通I/O口连接；
所述信号处理模块用于对电压电流进行信号处理，将采集的双端输入转换成单端输入，将采集的单端电流电压转换成差分信号供数据采集模块采集，其与录波模块信号连接；
所述GPS模块的输出端与所述主控模块信号连接，通过串口通讯模块将系统电平和计算机一致，使用外接串口线通过串口与主控模块信号连接。
进一步地，所述主控模块采用LPC1788FBD208主控芯片。
进一步地，所述数据采集模块采用ATT7022E芯片，所述主控芯片的SPI0接口SSP0_MISO和SSP0_MOSI分别与ATT7022E芯片的DOUT和DIN相连接进行数据的同步通信，同步时钟SCLK接SSP0_SCK，片选时钟CS接SSP0_SSEL,复位接普通I/O口，IRQ引脚接主控芯片的T1_CAP0，RESET引脚接普通I/O口，REVP引脚接主控的T1_CAP1。
进一步地，所述录波模块包括七个录波芯片，其均采用AD7767芯片，其中3个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电压采集；另外4个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电流、中性线电流采集；三相电压、三相电流、中性线电流采集的同步信号统一连接在一起，并接到主控模块的普通I/O口。
进一步地，信号处理模块采用仪表放大器，其型号为AD8022。
进一步地，还包括4G模块，其为SIM7600CE型号，其输入、输出串口分别与所述主控模块的输入输出串口信号连接。
进一步地，还包括存储模块，存储模块包括SDRAM缓存与FLASH ROM，其分别采用W9825G6DH芯片和K9F1G08U0A芯片，两者的地址线和数据线分别采用总线式方式与主控模块连接。
有益效果：
1、本实用新型采用七块AD7767分别采集各路信号，多块AD7767菊花链式连接，电压信号采集与电流信号采集分开但是同步采样，差分的形式输入单芯片处理，互不干扰也便于后期系统的调试，克服了同步时钟最多只能同步四个，多芯片一起同步时钟处理信号数据会不精确的问题。
2、本终端可以在原基础系统上加以修改应用到其他领域的信号采集，可以作为一个硬件系统平台。
3、采用ATT7022E高精度的计量芯片采集得到的数据是经过处理和运算过的数据，作为一种与AD7767采集得到数据对比的参考。
4、4G模块应用于智能电网数据采集中传输，解决硬件上传输的限制使用无线传输，代替以太网传输数据硬件的限制。
附图说明
图1为本实用新型智能电网数据采集的故障检测终端结构框图；
图2为本实用新型智能电网数据采集的故障检测终端4G和GPS原理图；
图3为本实用新型智能电网数据采集的故障检测终端录波模块录波原理图；
图4为本实用新型智能电网数据采集的故障检测终端数据采集模块ATT7022E数据采集原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。
本实用新型涉及智能电网技术领域，公开了一种智能电网数据采集的故障检测终端，包括主控模块、数据采集模块、信号处理模块、录波模块、GPS模块、串口通讯模块。数据采集模块选择采用ATT7022E芯片采集三相电压电流的数据信息，主控模块采用LPC1788FBD208主控芯片，它的SPI0接口SSP0_MISO和SSP0_MOSI分别与数据采集芯片ATT7022E的DOUT和DIN相连接进行数据的同步通信，同步时钟SCLK接SSP0_SCK，片选时钟CS接SSP0_SSEL，复位接普通I/O口，IRQ引脚接主控MCU的T1_CAP0，RESET引脚接普通I/O口，REVP引脚接主控的T1_CAP1。
由于数据采集芯片ATT7022E芯片的功能采集数据和录波只能两者选择一个功能使用，不能采集数据的同时达到录波的效果，只能作为数据的参考作用。ATT7022E是一款高精度的计量芯片，采集得到的数据是经过处理和运算过的数据，可能丢失了数据原来特性，只能作为一种数据对比的参考。因此采用AD7767作为录波芯片，同步采样实时数据。
录波模块单独选择采用AD7767芯片，由于三相电压和三相电流加中性线电流共有七路信号，所以要用到七个录波芯片，而同步时钟最多只能同步四个，多芯片一起同步时钟处理信号数据会不精确，多芯片同步给采样时钟时，超过一定数量将不能达到同步的效果，采集数据将不准确，因此将七路信号分开，电压归电压采集，电流归电流采集。其中3个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电压采集；另外4个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电流、中性线电流采集；三相电压、三相电流、中性线电流采集的同步信号统一连接在一起，并接到主控模块的普通I/O口。菊花链式连接即将多个录波芯片通过串联的方式连接，即一个录波芯片的输出端与另一个录波芯片的输入端连接，以此类推。录波的数据通过SPI1接口与主控芯片进行同步通信，电压：AD7767的SDO口、片选时钟CS、主时钟MCLK、串行时钟SCLK、数据就绪DRDY分别接主控芯片的SSP1_MOSI、SSP1_SSEL，PWM0_2、SSP1_SCK、普通I/O口。电压采集的同步信号SYNC统一连接在一起，接到主控芯片的普通I/O口。电流：录波芯片AD7767的SDO口、片选时钟CS、主时钟MCLK、串行时钟SCLK、数据就绪DRDY分别接主控芯片的SSP1_MOSI、SSP1_SSEL，PWM0_3、SSP1_SCK、普通I/O口。电流采集的同步信号SYNC统一连接在一起，接到主控芯片的普通I/O口。
录波之前的电压电流要进行信号的处理，信号处理模块采用仪表放大AD8022将采集的双端输入转换成单端输入，然后再将AD8022输出的单端信号差分驱动器ADA4941-1，选择采用ADA4941-1芯片可以驱动单电源数据的采集系统，将采集的单端电流电压转换成差分信号供AD7767芯片采集。
GPS模块选择采用LEA-6T-1-001芯片，通过GPS的PPS信号触发定时器的中断此时开始同步采集数据，通过串口2与主控芯片进行数据通行，模块的时间脉冲TIMEPULSE也就是PPS信号对应主芯片的普通接口。当电网数据采集过来的数据通过GPS立马产生中断信号也就是PPS信号，可以在那个时间点里采集多个数据并进行故障分析。实验时的计算机设备需要接收到GPS发出的信号则需要通过串口的通讯，串口通讯模块使用一个电平转换芯片MAX3232将系统电平和计算机一致，使用外接串口线通过串口0与主控芯片进行通讯。
当整个系统实验成功运用到电网中时不能受到硬件方面的限制，则使用无线通讯是一个很好的方法，无线通讯模块选择采用SIM7600CE型号的4G模块，插入SIM卡，接入天线，模块通过串口1与主控芯片进行数据的通讯，SIM卡的电压VDD，数据DATA，复位RST，时钟CLK与模块USIM_VDD、USIM_DATA、USIM_RST、USIM_CLK对应连接。
对于采集到的数据我们可以存储在SDRAM中，SDRAM缓存录波数据，SDRAM选择采用W9825G6DH芯片，采用两块32M的W9825G6DH芯片并联组成内存容量为64M的SDRAM缓存空间缓存录波数据。FLASH ROM选择采用K9F1G08U0A芯片，用于保存BIOS程序便于进行程序的升级。W9825G6DH和K9F1G08U0A的地址线和数据线采用总线式方式与主控芯片LPC1788FBD208互连。W9825G6DH的地址线I/O口A[0:12]和BA[0:1]分别与主控芯片的外设扩展口EMC_A[0:14]对应连接；数据线I/O口DQ[0:15]分别于主控芯片的EMC_D[0:14]；CLK和CKE分别与主控芯片的EMC_CLK[0]和EMC_CKE0连接；CS与#EMC_DYCS0连接；DQML/H分别与EMC_DQM[0:1]连接；RAS和CAS分别与#EMC_RAS和#EMC_CAS连接；WE与#EMC_WE连接并且通过10千欧的电阻上拉（上拉电压3.3V）。K9F1G08U0A芯片的RB和RE与MCU的EMC_A[24]和#EMC_OE连接并且RE通过一个10千欧的电阻上拉（上拉电压3.3V）；CE与WE分别与#EMC_CS2和W9825G6DH芯片的#EMC_WE且CE通过一个10千欧的电阻上拉（上拉电压3.3V）；CLE和ALE分别与EMC_A[20:19]连接；WP通过一个10千欧的电阻上拉（上拉电压3.3V），SE通过一个0欧的电阻下拉（接地）；I/O[0:7]与W9825G6DH芯片的DQ[0:7]连接。
上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，包括主控模块、数据采集模块、信号处理模块、录波模块、GPS模块、串口通讯模块；
所述数据采集模块用于采集三相电压电流的数据信息，与所述主控模块信号连接；
所述录波模块用于同步三相电压、三相电流、中性线电流，将采集的实时数据传输到大数据中心用于分析，其与所述主控模块的普通I/O口连接；
所述信号处理模块用于对电压电流进行信号处理，将采集的双端输入转换成单端输入，并转换成差分信号供数据采集模块采集，其与录波模块信号连接；
所述GPS模块的输出端与所述主控模块信号连接，通过串口通讯模块将系统电平和计算机一致，使用外接串口线通过串口与主控模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，所述主控模块采用LPC1788FBD208主控芯片。
3.根据权利要求2所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，所述数据采集模块采用ATT7022E芯片，所述主控芯片的SPI0接口SSP0_MISO和SSP0_MOSI分别与ATT7022E芯片的DOUT和DIN相连接进行数据的同步通信，同步时钟SCLK接SSP0_SCK，片选时钟CS接SSP0_SSEL，复位接普通I/O口，IRQ引脚接主控芯片的T1_CAP0，RESET引脚接普通I/O口，REVP引脚接主控的T1_CAP1。
4.根据权利要求1所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，所述录波模块包括七个录波芯片，其均采用AD7767芯片，其中3个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电压采集；另外4个录波芯片通过菊花链式连接，用于三相电流、中性线电流采集；三相电压、三相电流、中性线电流采集的同步信号统一连接在一起，并接到主控模块的普通I/O口。
5.根据权利要求1所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，信号处理模块采用仪表放大器，其型号为AD8022。
6.根据权利要求1-5任一所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，还包括4G模块，其为SIM7600CE型号，其输入、输出串口分别与所述主控模块的I/O信号连接。
7. 根据权利要求1-5任一所述的智能电网数据采集的故障检测终端，其特征在于，还包括存储模块，存储模块包括SDRAM缓存与FLASH ROM，其分别采用W9825G6DH芯片和K9F1G08U0A芯片，两者的地址线和数据线分别采用总线式方式与主控模块连接。
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