CN2603567Y - 高压/超高压输电系统平台用数据采集系统 - Google Patents

Abstract

一种高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，包括高压/超高压输电系统平台下的光信号数据接收单元和同步采样脉冲光信号发送单元；在高压输电系统平台上设有模数转换单元、采集数据传输单元以及同步采样脉冲信号传输单元；所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号传输单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将12路数据结果同时串行读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定通讯协议打包后，通过同步串口将数据传至采集数据传输单元。其精度高、抗干扰能力强、降低了测量装置占地和成本；该系统可实现对高压/超高压输电系统平台上多路模拟量的同步测量。

Description

高压/超高压输电系统平台用数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种高压/超高压输电系统平台用数据采集系统。

背景技术

高压/超高压输电系统装置，例如输电线路补偿装置，需要将高压/超高压平台上的线路电压、线路电流、电容器电流、电容器不平衡电流、电容器电压等装置的状态参量传递到地面，用于地面的测量及控制。传统方法是利用专门针对高压/超高压系统设计的测量设备，包括高压/超高压用电压互感器、电流互感器等完成装置电路参数向地面的传输。由于这些传统装置采用的是电耦合或电磁耦合，为了解决高压/超高压绝缘问题，这些设备十分庞大而且昂贵。

在高压/超高压输电系统平台上提供数据采集系统工作的能源的方式和实现方法，不同于地面系统，这使在高压/超高压输电系统平台上所能提供的能源受限，所以要求设计的数据采集系统具有极低功耗；另一方面高压/超高压输电系统平台上的大电流、高场强会对模数转换过程和数据通讯造成极大的干扰，这要求设计的数据采集系统具有极强的抗干扰能力；同时输电系统在轻负荷和故障状态下，被测量幅值有很大的变化范围，这要求数据采集系统满足测量精度和测量范围两个技术指标；在高压/超高压输电系统平台上往往有多个模拟量需要进行测量，并且根据控制策略的不同要求对全部或部分模拟量进行同步采样；还有为了降低系统成本，在保证可靠通讯和控制的基础上，要尽量减少光纤的数量。这些都使高压/超高压输电系统平台上数据采集系统的设计具有一定的特殊性和技术难度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高精度、抗干扰能力强、降低测量装置占地和成本的高压/超高压输电系统平台用数据采集系统；该系统可以同时对超高压输电系统平台上的多路模拟量进行测量，并将数字化的测量结果通过两根光纤使用同步串口协议发送到平台下的地面控制中心；此外，通过另一根光纤接收地面控制中心发送来的同步采样信号，这使该装置可以实现对超高压输电系统平台上多路模拟量的同步测量。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，包括高压/超高压输电系统平台下的光信号数据接收单元和同步采样脉冲光信号发送单元；在高压输电系统平台上设有模数转换单元、采集数据传输单元以及同步采样脉冲信号传输单元；所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号传输单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将12路数据结果同时串行读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定的通讯协议打包后，通过同步串口将数据传至采集数据传输单元。

所述模数转换单元具有1-12个模数转换部和中央控制部。

所述的采集数据传输单元包括同步串口时钟发送部、同步串口数据发送部、同步串口时钟物理通道部、同步串口数据物理通道、同步串口时钟接收部、同步串口数据接收部；所述同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部将来自模数转换部分的同步串行数据转换为光信号；所述同步串口时钟物理通道部和同步串口数据物理通道完成从超高压输电系统平台上到超高压输电系统平台下的光信号传输；所述同步串口时钟接收部和同步串口数据接收部将光信号的同步串行数据恢复为TTL信号。

所述的同步采样脉冲信号传输单元包括同步采样脉冲信号接收部、同步采样脉冲信号物理通道、同步采样脉冲信号发送部；所述同步采样脉冲信号发送部将超高压输电系统平台下的同步采样脉冲信号转换为光信号；所述同步采样脉冲信号物理通道完成从超高压输电系统平台下到超高压输电系统平台上的光信号传输；所述同步采样脉冲信号接收部将光信号的同步采样脉冲恢复为TTL信号，并送至模数转换部分。

所述的中央控制部的采样数据结果发送采用同步串口。

所述的同步串口时钟物理通道部、同步串口数据物理通道、同步采样脉冲信号物理通道为光纤。

本实用新型的优点是：1.可以有效的降低平台上数据采集系统的功耗；2.易于实现多路被测模拟量的同步采样；3.多路采样数据通过同步串口发送，减少了通讯光纤的数量；4.测量精度高，范围宽；5.电路实现简单，抑制干扰的能力强；6.成本低、器件易于选取。

附图说明

图1为本实用新型数据采集系统的构成框图

图2为本实用新型模数转换部的电路图

图3为本实用新型光电转换的电路图

图4为本实用新型电光转换的电路图

具体实施方式

本实用新型是一个可以在高压/超高压输电系统(以下简称数据采集系统)平台上使用的数据采集系统。

如图1所示，本实施例包括模数转换单元(a)、采集数据传输单元(b)以及同步采样脉冲信号传输单元(c)。数据采集系统要完成的功能是在同步采样脉冲信号的同步下，对超高压输电系统平台上的多路模拟量进行模数转换，并将数字化的测量结果通过两根光纤使用同步串口协议发送到平台下的地面控制中心。

图1(a)为模数转换单元部分的构成图，它由12个模数转换部和中央控制部13组成，模数转换部的电路图见图2。被测交流模拟量输入端经过放大器U1、U2缓冲和阻容滤波后进入模数转换器U4的输入端。模数转换器U4可以将模拟量转化为数字量，模数转换单元在同步采样脉冲信号的控制下，周期性的启动采样和模数转换过程；中央控制部13不断的监视模数转换过程是否结束，当它确定模数转换过程已经完成后，采用串行的方式将12路模数转换结果通过数据总线端口同时读入内部缓存。中央控制部13再将读入内部缓存的数据按照指定的通讯协议打包后，通过自带的同步串行口将数据发送出去，然后中央控制部13进入休眠状态，等待下一次模数转换过程的结束。

中央控制部单元电路采用数字微处理器，可以是满足速度要求的任何型号的处理芯片，它的电路设计和工作原理均为常规技术。模数转换器U4为具有低功耗、高精度、良好抗干扰能力的任意一款模数转换器均可。

图1(b)是采集数据传输部分的构成图，它由同步串口时钟发送部14、同步串口数据发送部15、同步串口时钟物理通道部17、同步串口数据物理通道18、同步串口时钟接收部20、同步串口数据接收部21组成。其中同步串口时钟发送部14、同步串口数据发送部15是电光转换电路，其电路图如图4所示；同步串口时钟物理通道部17、同步串口数据物理通道18是由具有良好电绝缘性能的光纤构成；同步串口时钟接收部20、同步串口数据接收部21是光电转换电路，其电路图如图3所示。采集数据传输部分完成从高压/超高压输电系统平台上到高压/超高压输电系统平台下的采集数据信息的传输，它先将超高压平台上的中央控制单元同步串口的数据端和时钟端TTL电平信号经过电光转换电路变为光信号，再通过光纤将光信号传送到平台下地面接收装置，最后将光信号经过光电转换电路还原为同步串口的数据和时钟提供给地面控制系统。

平台上中央控制部的采样数据结果发送采用同步串口，同步串口每隔一个采样周期发送14个16位的数据到地面控制中心。

同步串口通讯采用了特定的通讯协议。

图3所示的是光电转换电路。光接收管将光信号强弱的变化转变为电平信号的波动，经过后级比较器的差动放大，输出TTL电平信号。

图4所示的是电光转换电路。它将电流信号的强弱转变为光信号的强弱，TTL高电平使光发射管导通发光，TTL低电平使光发射管截止不再发光，这样就使TTL电平输入转变为光信号的输出。

光电转换电路和电光转换电路均是已知技术，这里不再详述其电路原理。

图1(c)是同步采样脉冲信号传输部分的构成图，它由同步采样脉冲信号接收部16、同步采样脉冲信号物理通道19、同步采样脉冲信号发送部22组成。其中同步采样脉冲信号接收部16是光电转换电路，其电路图如图3所示；同步采样脉冲信号物理通道19是由具有良好电绝缘性能的光纤构成；同步采样脉冲信号发送部22是电光转换电路，其电路图如图4所示。同步采样脉冲信号传输部分完成从高压/超高压输电系统平台下到高压/超高压输电系统平台上的同步采样脉冲信号的传输。它先将来自地面控制中心的同步脉冲信号为TTL电平，它们经过电光转换电路变成光信号，再通过光纤将光信号传送到高压/超高压输电系统平台上，最后将光信号还原为同步采样脉冲信号提供给模数转换部分。

本例的数据采集系统，可以适用于绝大部分高压/超高压输电系统平台上的模拟量测量系统。可以同时对多路模拟量进行测量，消除了被测量采样不同步的问题，满足系统的高压/超高压绝缘要求。

Claims (5)

1、一种高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，包括高压/超高压输电系统平台下的光信号数据接收单元和同步采样脉冲光信号发送单元；其特征在于：在高压输电系统平台上设有模数转换单元、采集数据传输单元以及同步采样脉冲信号传输单元；所述模数转换单元各路由同步采样脉冲信号传输单元发出的同步采样脉冲信号同步启动模数转换过程，模数转换单元的中央控制部监视模数转换部各路的模数转换进程，转换完成后将12路数据结果同时串行读入中央控制部，中央控制部再将数据按照特定的通讯协议打包后，通过同步串口将数据传至采集数据传输单元。

2、根据权利要求1所述的高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，其特征在于：所述的采集数据传输单元包括同步串口时钟发送部、同步串口数据发送部、同步串口时钟物理通道部、同步串口数据物理通道、同步串口时钟接收部、同步串口数据接收部；所述同步串口时钟发送部和同步串口数据发送部将来自模数转换部分的同步串行数据转换为光信号；所述同步串口时钟物理通道部和同步串口数据物理通道完成从超高压输电系统平台上到超高压输电系统平台下的光信号传输；所述同步串口时钟接收部和同步串口数据接收部将光信号的同步串行数据恢复为TTL信号。

3、根据权利要求1所述的高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，其特征在于：所述的同步采样脉冲信号传输单元包括同步采样脉冲信号接收部、同步采样脉冲信号物理通道、同步采样脉冲信号发送部；所述同步采样脉冲信号发送部将超高压输电系统平台下的同步采样脉冲信号转换为光信号；所述同步采样脉冲信号物理通道完成从超高压输电系统平台下到超高压输电系统平台上的光信号传输；所述同步采样脉冲信号接收部将光信号的同步采样脉冲恢复为TTL信号，并送至模数转换部分。

4、根据权利要求1所述的高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，其特征在于：所述的中央控制部的采样数据结果发送采用同步串口。

5、根据权利要求1所述的高压/超高压输电系统平台用数据采集系统，其特征在于：所述的同步串口时钟物理通道部、同步串口数据物理通道、同步采样脉冲信号物理通道为光纤。

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