一種用於變電站啟動調試的無線同步測錄裝置的製作方法

2023-08-11 14:51:46

本實用新型涉及一種用於變電站啟動調試的無線同步測錄裝置，屬於輸變電技術領域。

背景技術：

變電站啟動調試實驗主要通過測錄電流電壓暫態波形數據來分析和檢驗系統過電壓和過電流水平、開關性能可靠性等，為二次保護提供相關參考數據。

當前大部分啟動調試測錄工具使用通用錄波儀系統，錄波儀工作時須放置在保護室或調試車輛中，通過十幾米到數百米不等的測量線纜接到測量點，電磁暫態信號經過這些長線纜傳輸後，必然存在信號畸變和引入幹擾問題，影響測量的效果和準確度；此外，過多的線纜增加了系統複雜度，收放線工作增加了作業人員勞動強度，降低整體調試工作效率。

錄波儀系統在測錄電流時，大部分採用調理電路放線串接到二次迴路的方式，新的迴路引入了很多不確定性，一旦某個位置斷開，就會導致二次迴路開路，造成較大責任事故，具有極大風險。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種用於變電站啟動調試的無線同步測錄裝置。

為了達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案是：

一種用於變電站啟動調試的無線同步測錄裝置，包括無線基站、電壓採集節點、電流採集節點和上位機；所述電壓採集節點和電流採集節點通過無線基站與上位機無線通信。

所述電壓採集節點包括FPGA+ARM採集控制器、GPS電路、無線通信電路和電壓調理採集電路；所述GPS電路、無線通信電路和電壓調理採集電路均與FPGA+ARM採集控制器連接；

所述電流採集節點包括FPGA+ARM採集控制器、GPS電路、無線通信電路和電流調理採集電路；所述GPS電路、無線通信電路和電流調理採集電路均與FPGA+ARM採集控制器連接。

所述電壓調理採集電路包括依次連接的電壓接線端子排、光電隔離耦合放大器、運放和濾波電路、ADC和數字隔離電路，數字隔離電路與FPGA+ARM採集控制器連接；

所述電流調理採集電路包括依次連接的電流接線端子排、光電隔離耦合放大器、運放和濾波電路、ADC和數字隔離電路，數字隔離電路與FPGA+ARM採集控制器連接。

FPGA+ARM採集控制器包括FPGA、ARM和存儲器，所述FPGA與ARM連接，所述存儲器與ARM連接；所述FPGA還分別與數字隔離電路和GPS電路連接，所述ARM還與無線通信電路連接。

所述電流接線端子排外接鉗形電流探頭。

本實用新型所達到的有益效果：本實用新型提供的變電站啟動調試無線同步測錄裝置，是一種分布式無線同步測量系統，相比於傳統的集中有線測量儀器，具有無需拖放線纜、精度高、安全性高、使用方便、效率高等特點。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置的結構圖。

圖2為電壓採集節點的結構圖。

圖3為電壓調理採集電路的結構圖。

圖4為電流採集節點的結構圖。

圖5為電流調理採集電路的結構圖。

圖6為FPGA+ARM採集控制器的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。

如圖1所示，一種用於變電站啟動調試的無線同步測錄裝置，包括無線基站、電壓採集節點、電流採集節點和上位機。電壓採集節點和電流採集節點通過無線基站與上位機無線通信。

無線基站包括依次連接的無線通信模塊、功率放大電路和天線。上位機為安裝有客戶端的計算機。

如圖2所示，電壓採集節點包括FPGA+ARM採集控制器、GPS電路、無線通信電路和電壓調理採集電路。GPS電路、無線通信電路和電壓調理採集電路均與FPGA+ARM採集控制器連接。

如圖3所示，電壓調理採集電路包括依次連接的電壓接線端子排、光電隔離耦合放大器、運放和濾波電路、ADC和數字隔離電路，數字隔離電路與FPGA+ARM採集控制器連接。

如圖4所示，電流採集節點包括FPGA+ARM採集控制器、GPS電路、無線通信電路和電流調理採集電路。GPS電路、無線通信電路和電流調理採集電路均與FPGA+ARM採集控制器連接。

如圖5所示，電流調理採集電路包括依次連接的電流接線端子排、光電隔離耦合放大器、運放和濾波電路、ADC和數字隔離電路，數字隔離電路與FPGA+ARM採集控制器連接，電流接線端子排外接鉗形電流探頭。

如圖6所示，FPGA+ARM採集控制器包括FPGA、ARM和存儲器，FPGA與ARM連接，存儲器與ARM連接；FPGA還分別與數字隔離電路和GPS電路連接，ARM還與無線通信電路連接。

上述裝置的測錄方法，包括以下步驟：

步驟1，將無線基站放置在適當的位置，開啟後提供一個無線網絡。

步驟2，將電壓採集節點、電流採集節點和上位機放置在適當的位置，開啟並接入無線網絡。

步驟3，電壓採集節點採集電壓信號，光電隔離耦合放大器將電壓信號縮小成可供ADC處理的弱電壓信號，運放和濾波電路將該電壓信號進行放大並濾除高頻噪聲和幹擾信號，然後由ADC進行模數轉換，轉換後的數字電壓信號經過數字隔離電路後進入FPGA， FPGA將數字電壓信號打包成一幀一幀的採樣數據，FPGA同時接收GPS電路傳來的信號，並解析出時間，將時間戳添加到每一幀採樣數據中，然後上傳給ARM，ARM接收採樣數據並校驗無誤後，檢測採樣數據波形是否達到上位機設定的觸發條件，如未達到觸發條件，將採樣數據幀轉換成10kSPS以下的採樣數據上傳給上位機；當滿足上位機設定的觸發條件後，ARM先在本地保存觸發時刻前後一段時間的採樣數據波形，然後向上位機報告設備觸發，並上傳觸發時刻前後一段時間的採樣數據；

電流採集節點採集電流信號，光電隔離耦合放大器將電流信號縮小成可供ADC處理的弱電流信號，運放和濾波電路將該電流信號進行放大並濾除高頻噪聲和幹擾信號，然後由ADC進行模數轉換，轉換後的數字電流信號經過數字隔離電路後進入FPGA， FPGA將數字電流信號打包成一幀一幀的採樣數據，FPGA同時接收GPS電路傳來的信號，並解析出時間，將時間戳添加到每一幀採樣數據中，然後上傳給ARM，ARM接收採樣數據並校驗無誤後，檢測採樣數據波形是否達到上位機設定的觸發條件，如未達到觸發條件，將採樣數據幀轉換成10kSPS以下的採樣數據上傳給上位機；當滿足上位機設定的觸發條件後，ARM先在本地保存觸發時刻前後一段時間的採樣數據波形，然後向上位機報告設備觸發，並上傳觸發時刻前後一段時間的採樣數據。

步驟4，上位機接受採樣數據，採樣數據到達後將被解析並按時間排列，然後進行顯示、處理、分析和保存，最後自動生成報表和實驗報告。

上述變電站啟動調試無線同步測錄裝置，是一種分布式無線同步測量系統，相比於傳統的集中有線測量儀器，具有無需拖放線纜、精度高、安全性高、使用方便、效率高等特點。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護範圍。