可攜式電力多功能錄波分析儀的製作方法
2023-09-23 16:51:10 2
可攜式電力多功能錄波分析儀的製作方法
【專利摘要】一種可攜式電力多功能錄波分析儀，涉及電力系統錄波分析設備。該錄波分析儀包括殼體(7)以及安裝在殼體內的輸入傳感器(1)、同步採樣多功能數據採集卡(2)、PCI數據總線(3)、數據處理單元(4)、電子盤(5)、觸摸顯示屏(6)，觸摸顯示屏(6)、指示燈、選擇鍵等安裝在殼體(7)的正面板(701)上，上側面板(702)設有電流輸入接口、電壓輸入接口、通道切換選擇旋鈕，左側面板(703)設有通用串行接入埠(7113)和視頻輸出埠(7114)，右側面板(704)設有電源輸入接口(7115)。本實用新型集數據採集、波形記錄、實時監測、計算及分析處理為一體的智能式實時儀器設備，具有體積小、功能豐富及高採樣率的特點。
【專利說明】可攜式電力多功能錄波分析儀
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電力系統錄波分析設備。
【背景技術】
[0002]多年來，電力系統自動故障記錄已成為分析系統事故，特別是分析繼電保護動作行為的重要依據。尤其是以微機為基礎的故障錄波裝置，能夠記錄電網故障發生前後電氣量和狀態變化過程信息，完整地反映故障後的瞬間變化及繼電保護的動作行為，並有數據存檔和數據再分析的能力。目前故障錄波器多是集中式在線安裝，而且接線複雜，現場操作不便，也不具備電能質量監測功能。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於提供一種便攜的、現場操作使用方便的可攜式電力多功能錄波分析儀。
[0004]本實用新型的目的可以這樣實現，設計一種可攜式電力多功能錄波分析儀，包括殼體以及安裝在殼體內的輸入傳感器、同步採樣多功能數據採集卡、PCI數據總線、數據處理單元、電子盤、觸摸顯示屏，數據處理單元包括錄波模塊、電能質量模塊、數據分析模塊；輸入傳感器連接至同步採樣多功能數據採集卡，同步採樣多功能數據採集卡通過PCI數據總線連接數據處理單元，觸摸顯示屏連接數據處理單元，電子盤與數據處理單元連接；
[0005]所述觸摸顯示屏安裝在殼體的正面板上，正面板上設有運行指示燈、啟動指示燈，還設有電源開關按鍵、暫態錄波選擇鍵、動態錄波選擇鍵、電能質量選擇鍵、實時監控選擇鍵、手動錄波選擇鍵；
[0006]上側面板設有交流電流輸入接口、交流電壓輸入接口、直流通道輸入接口、通道切換選擇旋鈕，交流電流輸入接口、交流電壓輸入接口、直流通道輸入接口分別與輸入傳感器連接；
[0007]左側面板設有通用串行接入埠和視頻輸出埠，右側面板設有電源輸入接口。
[0008]進一步地，所述殼體的左右側面板上分別安裝有背帶固定環。
[0009]進一步地，所述殼體的下側面板上設有一對支撐凸起。
[0010]進一步地，所述殼體的底部設有一對摺疊支撐架。
[0011]進一步地，所述殼體的底部和側面板上設有若干通氣散熱孔。
[0012]本實用新型是集數據採集、波形記錄、實時監測、計算及分析處理於一體的智能式實時儀器設備，具有其體積小、功能豐富及高採樣率的特點，可作為集中式錄波器的有效備用和校驗手段，為電力工作人員提供了一種機動、靈活、能在多種環境下捕捉系統特殊故障和試驗記錄的工具，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型較佳實施例的框架結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型較佳實施例數據處理單元的組成方框圖；
[0015]圖3是本實用新型較佳實施例的殼體正面示意圖；
[0016]圖4是本實用新型較佳實施例的殼體上側面示意圖；
[0017]圖5是本實用新型較佳實施例的殼體左側面示意圖；
[0018]圖6是本實用新型較佳實施例的殼體右側面示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0020]如圖1、圖3所示，一種可攜式電力多功能錄波分析儀，包括殼體7以及安裝在殼體內的輸入傳感器1、同步採樣多功能數據採集卡2、PCI數據總線3、數據處理單元4、電子盤
5、觸摸顯示屏6，數據處理單元4包括錄波模塊401、電能質量模塊402、數據分析模塊403 ；輸入傳感器I連接至同步採樣多功能數據採集卡2，同步採樣多功能數據採集卡2通過PCI數據總線3連接數據處理單元4，觸摸顯示屏6連接數據處理單元4，電子盤5與數據處理單元4連接；
[0021]如圖3所示，所述觸摸顯示屏6安裝在殼體7的正面板701上，正面板701上設有運行指示燈7101、啟動指示燈7102，還設有電源開關按鍵7103、暫態錄波選擇鍵7104、動態錄波選擇鍵7105、電能質量選擇鍵7106、實時監控選擇鍵7107、手動錄波選擇鍵7108 ；
[0022]如圖4所示，上側面板702設有交流電流輸入接口 7109、交流電壓輸入接口 7110、直流通道輸入接口 7111、通道切換選擇旋鈕7112，交流電流輸入接口 7109、交流電壓輸入接口 7110、直流通道輸入接口 7111分別與輸入傳感器I連接；
[0023]如圖5、圖6所示，左側面板703設有通用串行接入埠 7113和視頻輸出埠7114，右側面板704設有電源輸入接口 7115。
[0024]其中，輸入傳感器1，對電氣量進行信號轉換；同步採樣多功能數據採集卡2，採集輸入傳感器處理過的模擬信號，採集的數據匯總後放在PCI數據總線3上；數據處理單元4，通過PCI數據總線3訪問同步採樣多功能數據採集卡2，接收同步採樣多功能數據採集卡2匯總的數據，完成錄波數據保存、分析及導出，電能質量實時監測及記錄，並通過接口與觸摸顯示屏6連接實現人機界面交互；電子盤5，用於存儲信息數據供數據處理單元4使用；觸摸顯示屏6，通過接口與數據處理單元4連接實現人機界面交互；錄波模塊401，記錄電力運行數據，錄波模塊讀取所述同步採樣多功能數據採集卡2發送的採樣數據，讀到數據緩衝區進行數據格式轉換、錄波數據保存和故障分析，並將錄波文件信息保存到電子盤5 ;電能質量模塊402，接受所述同步採樣多功能數據採集卡2發送的採樣數據，進行實時運算，計算電能質量穩態指標並將計算結果在觸摸顯示屏顯示，同時將計算值保存到電子盤上5 ；數據分析模塊403，分析錄波文件波形，對錄波數據進行在線分析和離線分析。
[0025]如圖2所示，所述數據處理單元4還包括微處理器404、晶片組405、LVDS接口 406、CF 卡接口 407、USB 接口 408、GP1 接口 409、DDR 內存 410、IDE 接口 411，通過 PCI 數據總線3訪問同步採樣多功能數據採集卡2，接收同步採樣多功能數據採集卡傳來的數據放入數據緩衝區，並實現對同步採樣多功能數據採集卡的採集控制；完成錄波數據保存、分析及導出，電能質量實時監測及記錄，並通過LVDS接口實現人機界面交互。
[0026]如圖4所示，所述殼體7的左右側面板上分別安裝有背帶固定環7204。可安裝背帶將本實用新型背在使用者身上。
[0027]如圖4所示，所述殼體7的下側面板上設有一對支撐凸起7201。支撐凸起7201在殼體7正立擺放時，使殼體7與殼體7放置的平面之間有個距離，下側面板上的通氣散熱孔7203可保持暢通，不影響散熱。
[0028]如圖4所示，所述殼體7的底部設有一對摺疊支撐架7202。摺疊支撐架7202可抬高殼體7的前半部，使殼體7與殼體7放置的平面之間有個斜度，便於操作者的觀察和使用。
[0029]如圖4、圖5、圖6所示，所述殼體7的底部和側面板上設有若干通氣散熱孔7203。通氣散熱孔7203可為圓孔、長條孔、方孔等等。
[0030]本實用新型為可手持的分析儀，所有的元器件都設置在一個可手持的便攜殼體內，為使用者提供了一種機動、靈活、能在多種環境下捕捉系統特殊故障和試驗記錄的工具。本實用新型採用高精度電壓電流輸入傳感器、同步採樣多功能數據採集卡、數據處理單元為工業級嵌入式主板和彩色觸摸顯示屏，具備體積小、低功耗和高性能的特點。
[0031]所述輸入傳感器I包括隔離放大器、高精度鉗形傳感器，對模擬量輸入信號進行隔離轉換、濾波、模擬數字轉換生成數字量。本實用新型採用高精度電壓、電流輸入傳感器1，電壓輸入採用隔離放大器，可提供從零到滿量程的高精度測量，同時具備較快的響應速度；電流輸入採用高精度鉗形傳感器，在保證測量精度的同時能極大的簡化現場測量電流的接線。
[0032]同步採樣多功能數據採集卡2，具有高至每通道10kHz的採集頻率，特別適用於各種電氣設備試驗，以及對電力系統各種內部過電壓的監測記錄，還可以準確記錄雷擊過電壓及其他瞬變信號。
[0033]本實用新型採用彩色觸摸顯示屏6實現人機互動，界面豐富，使用方便。
[0034]本實用新型採用嵌入式作業系統和應用軟體，嵌入式作業系統具備內核可裁減，高實時性和高可靠性的特點。錄波模塊401，錄波模塊讀取所述同步採樣多功能數據採集卡2發送的採樣數據，讀到數據緩衝區進行數據格式轉換、錄波數據保存和故障分析，並將錄波文件信息保存到資料庫中，以方便用戶快速檢索數據。錄波模塊401按照兩種模式記錄數據，一種是觸發錄波，即預設啟動閥值，在電力系統發生暫態事件時啟動錄波，生成故障文件；另一種是連續錄波，根據配置或手動控制，連續記錄電力系統運行數據，為數據檢索方便，可以設置擾動標記，生成標記事件文件。
[0035]電能質量模塊402，電能質量模塊402接受所述同步採樣多功能數據採集卡2發送的採樣數據，進行實時運算，計算諧波、電壓、三相不平衡度、頻率、電壓波動、閃變、功率等電能質量穩態指標，並將計算結果按照一定的刷新頻率在觸摸顯示屏6顯示，同時將計算值保存到電子盤5上。電能質量模塊402提供事件記錄功能，電能質量穩態指標超出範圍時，以及發生電壓暫降、暫升、短時中斷等電能質量暫態事件時，均以事件記錄方式保存到電子盤5，以方便用戶對所關心的指標進行查詢。
[0036]數據分析模塊403，數據分析模塊403可以分析錄波文件波形，對錄波數據進行故障分析、重入分析、啟動原因分析、諧波分析、序量分析、矢量分析、頻率分析和功率分析，也可以統計分析各種電能質量參數。
[0037]所述錄波模塊401、電能質量模塊402和數據分析模塊403，三者是相互獨立工作模塊，可以實現三個模塊同時工作，也可以其中一個工作或兩個同時工作。
[0038]所述差分輸入信號處理模塊接收模擬輸入信號後，由現場可編程門陣列FPGA203控制每個通道的模擬/數字採樣模塊進行同步採樣，將每一路模擬信號轉換為數位訊號，並將採集數據匯總後放在PCI數據總線3上，供數據處理單元4讀取採樣數據。本實施例採用的同步採樣多功能數據採集卡2，支持32位PCI總線，支持DMA模式，支持高至每通道10kHz的採集頻率。
[0039]本實施例的數據處理單元採用工業級嵌入式主板，同步採樣多功能數據採集卡配合，完成數據採集、啟動量的計算、觸發錄波、連續錄波及電能質量監測。輸入信號包括交流電流信號、交流電壓信號和直流信號，輸入信號經傳感器傳變後，由同步採樣多功能數據採集卡完成數據採集，主板經由PCI總線讀取採集數據，放入數據緩衝區。主板除了完成通信和數據分析處理外，還負責人機互動，告警指示，外部按鍵信號處理，以及USB接口管理等工作。
[0040]本實用新型既可以實現傳統在線式錄波器的功能，也具備電能質量監測分析功能，也能在各種場合下，比如各種高壓試驗、繼電保護試驗、繼電器校核試驗、CT伏安特性試驗、假同期試驗等，完整記錄試驗過程各電氣量的變化，並進行相應分析。
【權利要求】
1.一種可攜式電力多功能錄波分析儀，包括殼體(7)以及安裝在殼體內的輸入傳感器(I)、同步採樣多功能數據採集卡(2)、PCI數據總線(3)、數據處理單元(4)、電子盤(5)、觸摸顯示屏￠)，數據處理單元(4)包括錄波模塊(401)、電能質量模塊(402)、數據分析模塊(403);輸入傳感器(I)連接至同步採樣多功能數據採集卡(2)，同步採樣多功能數據採集卡(2)通過PCI數據總線(3)連接數據處理單元(4)，觸摸顯示屏(6)連接數據處理單元(4)，電子盤(5)與數據處理單元(4)連接；其特徵在於: 所述觸摸顯示屏(6)安裝在殼體(7)的正面板(701)上，正面板(701)上設有運行指示燈(7101)、啟動指示燈(7102)，還設有電源開關按鍵(7103)、暫態錄波選擇鍵(7104)、動態錄波選擇鍵(7105)、電能質量選擇鍵(7106)、實時監控選擇鍵(7107)、手動錄波選擇鍵(7108)； 上側面板(702)設有交流電流輸入接口(7109)、交流電壓輸入接口(7110)、直流通道輸入接口(7111)、通道切換選擇旋鈕(7112)，交流電流輸入接口(7109)、交流電壓輸入接口(7110)、直流通道輸入接口(7111)分別與輸入傳感器(I)連接； 左側面板(703)設有通用串行接入埠(7113)和視頻輸出埠(7114)，右側面板(704)設有電源輸入接口(7115)。
2.根據權利要求1所述的可攜式電力多功能錄波分析儀，其特徵在於:所述殼體(7)的左右側面板上分別安裝有背帶固定環(7204)。
3.根據權利要求1所述的可攜式電力多功能錄波分析儀，其特徵在於:所述殼體(7)的下側面板上設有一對支撐凸起(7201)。
4.根據權利要求1所述的可攜式電力多功能錄波分析儀，其特徵在於:所述殼體(7)的底部設有一對摺疊支撐架(7202)。
5.根據權利要求1所述的可攜式電力多功能錄波分析儀，其特徵在於:所述殼體(7)的底部和側面板上設有若干通氣散熱孔(7203)。
【文檔編號】G01R31/00GK203929911SQ201420068672
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】劉志遠, 韋鵬, 王宏麗, 徐輝, 潘亮亮, 竇俊廷, 趙欣洋, 劉婷, 耿池勇, 隋衛玲 申請人:國家電網公司, 國網寧夏電力公司檢修公司, 深圳市元恆豐電氣技術有限公司