電力系統事故記錄儀的製作方法

2023-09-21 07:14:40 3

專利名稱：電力系統事故記錄儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統事故記錄儀，屬電氣測量技術領域。
實時記錄電量的變化波形是事故後科學分析的重要手段。目前國內外使用的各種電量記錄儀主要用於測量記錄被測電量的瞬時值波形。如果要觀察電壓、電流的有效值或有功功率、無功功率、頻率等電量的變化情況，則必須藉助於相應的電量變送器，把變送器的輸出作為記錄儀的輸入，這使得系統接線複雜，使用起來很不方便，而且變送器的時間常數大，對電壓或功率的躍變不能準確記錄，大大影響了事故後科學分析的準確性。
本發明的目的是設計一種電力系統事故記錄儀，以解決上述電量記錄中存在的問題，該裝置具有正常電量的測量顯示功能和異常電量的自動錄波列印功能，不僅能記錄電壓、電流的瞬時值波形，還能直接記錄電壓、電流的有效值以及有功功率、無功功率、頻率等電量的變化波形；既可以人工起動錄波，也能自動錄波；裝置採用具有掉電保護功能的大容量存儲器以及故障追憶技術，可將故障過程完整地記錄下來。極大地提高了事故後科學分析的準確性。裝置還具有集成化程度高、體積小、功能強、操作簡便、適用範圍廣、成本低等特點。
本發明設計的電力系統事故記錄儀，由數據採集部分、數據處理部分、大容量隨機存儲器部分和外圍接口設備組成，其中的數據採集部分包括(1)隔離放大電路。對外部輸入的電壓、電流信號進行隔離、放大及濾波。由電流互感器(T1-T3)、電壓互感器(T4-T6)、直流信號變換器(T7-T8)和運算放大器(U30B-U32C)組成；(2)通道轉換電路。將外部輸入的8路信號依次進行轉換，並將結果送模數轉換電路。由16選1多路轉換器AD7506(U18)組成。
(3)模數轉換電路。對上述信號進行模數轉換，並將轉換結果送80C196KC單片機。由12位模數轉換器AD1674(U17)組成。
(4)整形電路。對隔離放大後的信號進行波形整形，並將整形後的信號送80C196KC的外部中斷引腳用於頻率測量。由施密特觸發器(U21A)、RC濾波電路及與非門(U22A)組成。
數據處理部分包括(5)單片微處理器機。對採集的數據進行運算處理，是整個裝置的核心。出16位單片機80C196KC(U0)組成。
(6)存儲器及總線擴展電路。由程序存儲器(U7，U8)數據存儲器(U5，U6)和總線擴展電路(U1-U4，U9-U15)組成。
大容量隨機存儲器部分包括(7)2M字節的存儲器。用於對錄波數據進行存儲。由16片存儲容量為128K字節的RAM晶片(U41-U56)及地址解碼晶片(U57)組成。
(8)掉電保護電路。用於對錄波數據進行保護。由電壓比較器(U59)、備用電池(B1)、與非門(U58A-U58D)組成。
外圍接口設備部分包括(9)鍵盤接口電路。用於操作裝置的起動、停止及修改錄波起動值。鍵盤為4×6專用鍵盤，帶8位LED顯示器。接口電路由鍵盤顯示器接口晶片82C79(U19)及驅動電路組成。
(10)顯示器接口電路。用於顯示測量數據，為2組8位LED顯示器。接口電路由鍵盤顯示器接口晶片82C79(U20)及驅動電路組成。
(11)印表機接口電路。用於輸出錄波曲線。印表機採用PP40四色繪圖印表機。接口電路由並行I/O接口晶片82C55(U16)組成。
(12)通訊接口電路。用於錄波數據的傳輸。數據傳輸採用串行通訊方式，由串行接口晶片1488(U12)，1489(U13)構成。
本發明的優點是測量方便，系統簡練，而且，測量錄波過程中的參數可以很方便的進行修改，如改變電壓放大倍數，改變錄波起動值，改變顯示和列印內容等。本機還可通過通用的RS232接口和各種通用微機相連，適用性廣，通用性強。


圖1是本發明設計的電力系統事故記錄儀的組成框圖。
圖2是電力系統事故記錄儀的數據採集部分及外圍設備接口部分的電路原理圖。
圖3是數據處理部分的電路原理圖。
圖4是大容量隨機存儲器的電路原理圖。
下面結合附圖詳細介紹本發明的內容。
數據採集部分電路原理圖如圖2所示。外部輸入信號信號共有8路，它們分別是交流電壓、電流信號各3路、直流電壓、電流信號各1路。所有輸入信號經各自的變換器T1-T8實現電路隔離後，再經過各自的運算放大器U30B-U32C(LM324)進行信號放大，然後送入多路轉換器U18(AD7506)，U18根據數據處理部分送來的控制信息依次選擇其中1路信號送入模數轉換器U17(AD1674)，U17將轉換結果送到數據總線上，由數據處理部分進行處理。外部輸入的一路電壓信號經過隔離放大後還送入由施密特觸發器U21A(74HC14)及與非門U22A(74HC00)構成的波形整形電路，整形後的信號送入數據處理部分中的80C196KC單片機(U0)，進行頻率測量。
數據處理部分的電路原理圖如圖3所示。其核心是INTEL公司的16位單片機U0(80C196KC)，並由總線驅動器U1，U2(74HC245)及地址鎖存器U3，U3(74HC373)分別構成系統的外部16位數據、地址總線。系統還擴展了16K的外部程序存儲器U7，U8(28C64)和16K的外部數據存儲器U5，U6(6264)。U9(74HC133)，U10(74HC138)，U15(74HC139)，U11A(74HC04)等晶片構成地址解碼電路。數據處理部分的主要功能是對採集數據進行分析、處理並控制顯示器、印表機等外部設備。
大容量隨機存儲器部分的電路原理圖如圖4所示。它以16片大容量的RAM晶片為主構成U41-U56(HM628128)，並利用80C196KC的P1口來擴展了6根地址線，使系統總的存儲容量達到2M字節。U57(74HC138)為擴展地址解碼器。為保證錄波數據在掉電後能夠可靠保存，存儲器設有後備電池B1(3.6V)，並由電壓比較器U39(LM339)及與非門U58A-U58D(74HC00)構成掉電檢測電路及掉電保護電路，即在系統掉電及上電的瞬間，封鎖存儲器的寫允許線，使錄波數據得到可靠保護。
外圍設備接口部分的電路原理圖如圖2所示。系統的主要外部設備有4×6專用鍵盤、兩組8位LED顯示器及PP40繪圖印表機。其中鍵盤及顯示器的接口電路由兩片鍵盤顯示器接口晶片U19，U20(82C79)構成，印表機接口由並行I/O接口晶片U16(82C55)構成。另外，系統還具有和上位機通訊的功能，可以將錄波數據的傳輸到上位機中進行進一步分析處理，數據傳輸採用串行通訊方式，由串行接口晶片1488(U12)，1489(U13)構成。
權利要求
1.一種電力系統事故記錄儀，其特徵在於，該記錄儀由數據採集部分、數據處理部分、大容量隨機存儲器部分和外圍接口設備組成，其中所述的數據採集部分包括(1)對外部輸入的電壓、電流信號進行隔離、放大及濾波的隔離放大電路，由電流互感器(T1-T3)、電壓互感器(T4-T6)、直流信號變換器(T7-T8)和運算放大器(U30B-U32C)組成；(2)將外部輸入的8路信號依次進行轉換，並將結果送模數轉換電路的通道轉換電路，由16選1多路轉換器AD7506(U18)組成；(3)對上述信號進行模數轉換，並將轉換結果送80C196KC單片機的模數轉換電路，由12位模數轉換器AD1674(U17)組成；(4)對隔離放大後的信號進行波形整形，並將整形後的信號送80C196KC的外部中斷引腳用於頻率測量的整形電路，由施密特觸發器(U21A)、RC濾波電路及與非門(U22A)組成；所述的數據處理部分包括(5)對採集的數據進行運算處理的單片微處理器機，由16位單片機80C196KC(U0)組成；(6)存儲器及總線擴展電路，由程序存儲器(U7，U8)數據存儲器(U5，U6)和總線擴展電路(U1-U4，U9-U15)組成；所述的大容量隨機存儲器部分包括(7)用於對錄波數據進行存儲的2M字節的存儲器，由16片存儲容量為128K字節的RAM晶片(U41-U56)及地址解碼晶片(U57)組成；(8)用於對錄波數據進行保護的掉電保護電路，由電壓比較器(U59)、備用電池(B1)、與非門(U58A-U58D)組成；所述的外圍接口設備部分包括(9)用於操作裝置的起動、停止及修改錄波起動值的鍵盤接口電路，由鍵盤顯示器接口晶片82C79(U19)及驅動電路組成；(10)用於顯示測量數據的顯示器接口電路，為2組8位LED顯示器，接口電路由鍵盤顯示器接口晶片82C79(U20)及驅動電路組成；(11)用於輸出錄波曲線的印表機接口電路，由並行I/O接口晶片82C55(U16)組成；(12)用於錄波數據的傳輸的通訊接口電路，由串行接口晶片1488(U12)，1489(U13)構成。
全文摘要
本發明涉及一種電力系統事故記錄儀,包括由隔離放大電路、通道轉換電路、模數轉換電路和整形電路組成的數據採集部分,由單片微處理器和存儲器組成的數據處理部分,由存儲器和掉電保護電路組成的大容量隨機存儲器部分,以及由鍵盤接口電路、顯示器接口電路、印表機接口和電路通訊接口組成的電路外圍接口設備。本裝置具有集成化程度高、體積小、功能強、操作簡便、適用範圍廣、成本低等特點。
文檔編號G01R31/08GK1249435SQ9911971
公開日2000年4月5日 申請日期1999年9月29日 優先權日1999年9月29日
發明者馬幼捷, 遲正剛, 吳述興, 李偉勝, 馬力, 周雪松, 金明, 於瑞濤 申請人:青島大學, 平度市熱電廠