專利名稱：一種電網(wǎng)數(shù)據(jù)綜合采集方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)信號(hào)釆集領(lǐng)域，是為簡(jiǎn)化變電站自動(dòng) 化系統(tǒng)二次設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、投運(yùn)和維護(hù)工作，提高數(shù)據(jù)采集速度、處理 精度及提高信息傳輸速度的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集技術(shù)。
技術(shù)背景目前，電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)控裝置釆集的是基于潮流水平上的穩(wěn)態(tài)電參量，不能監(jiān)測(cè)和辨識(shí)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，以其為基礎(chǔ)的SCAM (數(shù)據(jù) 釆集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)不足以支持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。這是由于 SCADA系統(tǒng)只能提供穩(wěn)態(tài)的、低釆樣密度的、不同步的電網(wǎng)時(shí)間斷面信息，調(diào)度中心不能根據(jù)這些信息跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展軌跡，準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng) 態(tài)情況?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)故障錄波裝置用來自動(dòng)記錄由短路故障、系統(tǒng)振蕩、電 壓崩潰、頻率崩潰等電力系統(tǒng)大擾動(dòng)引起的電流、電壓及其導(dǎo)出量，同時(shí) 記錄繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為。由于缺少全局算法和實(shí)時(shí)的通 信聯(lián)系，也無法實(shí)時(shí)觀測(cè)和監(jiān)督電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的核心思想是基于GPS (全球定位系統(tǒng))的高精度時(shí)鐘 同步，釆集廣域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)--相量，借助于高速通信網(wǎng)絡(luò)將分散 的相量數(shù)據(jù)集中起來；得到電網(wǎng)全局性的時(shí)空坐標(biāo)下的動(dòng)態(tài)信息，通過EMS (能量管理系統(tǒng))系統(tǒng)及安全自動(dòng)控制系統(tǒng)的聯(lián)接；從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過 程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，提高電網(wǎng)的自動(dòng)控制和安全穩(wěn)定水平，為在線暫態(tài) 穩(wěn)定分析方法帶來了新的思路。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬技術(shù)和通信技術(shù)以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展， 尤其是廣域電力信息網(wǎng)絡(luò)的建立和GPS全網(wǎng)同步技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集已成為可能。本發(fā)明將實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)三態(tài)數(shù)據(jù)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于簡(jiǎn)化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)二次設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、投運(yùn) 和維護(hù)工作，提高數(shù)據(jù)釆集速度、處理精度及提高信息傳輸速度，實(shí)現(xiàn)電 參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集。本發(fā)明的技術(shù)方案 一種具有電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集裝置，所述三態(tài) 數(shù)據(jù)分別為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，該裝置包括高精度對(duì) 時(shí)和同步釆樣脈沖模塊、交流信號(hào)調(diào)理模塊、A/D釆樣模塊、直流信號(hào)調(diào)理 模塊、壓頻轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)處理模塊、錄波模塊和 高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊交流測(cè)量信號(hào)、保護(hù)信號(hào)經(jīng)交流信號(hào)調(diào)理模塊的互感器回路、低通濾 波及放大回路后，轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓信號(hào)，輸入到A/D采樣模塊。在高精 度對(duì)時(shí)模塊和同步釆樣脈沖模塊的控制下完成高速釆樣，A/D交流釆樣模塊 將釆樣信息輸出到信號(hào)處理模塊；直流信號(hào)經(jīng)直流信號(hào)調(diào)理模塊的濾波回路后，轉(zhuǎn)換成0-5V的直流電壓 信號(hào)，輸入至壓頻轉(zhuǎn)換模塊。在壓頻轉(zhuǎn)換器中輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率 信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的頻率信號(hào)輸入至信號(hào)處理模塊；開關(guān)量信號(hào)經(jīng)開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊把變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備機(jī)械觸點(diǎn)等狀態(tài) 信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，并輸入至信號(hào)處理模塊；在所述信號(hào)處理裝置中，對(duì)釆集的信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算，通過高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)，同時(shí)故障錄波數(shù)據(jù)通過雙口 RAM模塊存儲(chǔ)在錄波模塊中。裝置釆用高性能的PowerPC通訊 處理模塊，該單片嵌入式微處理器集成了 2個(gè)處理單元 一個(gè)嵌入式PowerPC 核與一個(gè)精減指令集(RISC)的通訊處理模塊(CPM)。比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更大的 降低功耗，提供更加平衡的處理能力和通信能力，并提供2個(gè)百兆以太網(wǎng) 接口和2個(gè)千兆以太網(wǎng)接口。高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊釆用FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)為 處理芯片設(shè)計(jì)而成，F(xiàn)PGA具有比CPLD (復(fù)雜可編程邏輯器件)更快的處理 速度，而且支持差分信號(hào)輸入。本電路接受GPS IRIG-B(B碼)差分或IPPM (分脈沖)、1PPS (秒脈沖)光纖脈沖對(duì)時(shí)信號(hào)，輸出5k 、 10k高速同步 采樣脈沖和GPS對(duì)時(shí)時(shí)標(biāo)，時(shí)鐘誤差不大于luS。釆樣脈沖和秒脈沖之間的 時(shí)間誤差只有20 - 30nS。通過交流信號(hào)調(diào)理模塊及A/D釆樣模塊釆樣可同時(shí)釆集16路交流信 號(hào)。交流信號(hào)輸入回路釆用釆用新型亳安級(jí)精密互感器，其導(dǎo)磁材料釆用 坡莫合金材料，具有較高的磁導(dǎo)率，較低的矯頑力，較低的損耗及良好的 穩(wěn)定性?；ジ衅鞯捏w積小、精度高、溫度特性好。交流信號(hào)經(jīng)交流信號(hào)調(diào) 理模塊的抗混疊低通濾波器后，輸入到A/D釆樣模塊。A/D轉(zhuǎn)換電路釆用 16位高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片。芯片釆樣的各路通道同步釆樣，內(nèi)部釆用流水 線結(jié)構(gòu)，八路通道同時(shí)轉(zhuǎn)換只需要3.7微秒即可完成。交流信號(hào)釆樣率最 高可到10k。通過直流信號(hào)調(diào)理模塊及壓頻轉(zhuǎn)換釆樣釆用壓頻轉(zhuǎn)換電路，能夠進(jìn)行直流信號(hào)的隔離采樣，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，可以兼容測(cè)量0-5V信號(hào) 或4-20raA信號(hào)。通過開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊，把變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備機(jī)械觸點(diǎn)等狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量信號(hào)開關(guān)量信號(hào)反應(yīng)變電站內(nèi)設(shè)備的工況及保護(hù)的動(dòng)作情況等， 是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要的信號(hào)。由于開關(guān)量信號(hào)的信號(hào)電纜需要 引至設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，因此容易引入干擾。將開關(guān)量信號(hào)電平提高到220V或110V, 釆樣穩(wěn)壓管門檻電路和濾波電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行門檻限制和濾波，大量 濾除了干擾信號(hào)，減輕了對(duì)CPU (中央處理器)負(fù)載的壓力。釆用光耦隔離 電路，隔離了強(qiáng)電信號(hào)對(duì)數(shù)字弱電系統(tǒng)的干擾。同時(shí)，提高開關(guān)量信號(hào)電 平至220V或110V,可克服因繼電器觸點(diǎn)氧化造成的接觸不良現(xiàn)象。軟件上 釆用濾波算法，裝置既能濾除強(qiáng)電磁干擾而發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間抖動(dòng)，又能在信 號(hào)變位時(shí)自動(dòng)正確捕捉變位時(shí)間，保證SOE (事件順序)時(shí)標(biāo)精度達(dá)到l毫 秒。高速同步采樣信號(hào)處理模塊中使用高速同步釆樣技術(shù)減少頻譜泄露和 柵欄效應(yīng)對(duì)測(cè)量的影響；在高速同步采樣的基礎(chǔ)上，采用軟件濾波算法， 當(dāng)系統(tǒng)頻率偏移額定頻率時(shí)，計(jì)算頻率偏差，并應(yīng)用遞推算法，修正頻率 偏差引起的誤差，從而保證頻率和相量測(cè)量精度。信號(hào)處理信號(hào)處理模塊采用32位高速DSP (數(shù)字信號(hào)處理)處理器， 主頻達(dá)W固Hz。具有哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)、八級(jí)流水線結(jié)構(gòu)、專用的硬件乘 法器和快速的指令周期。能夠高速進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。數(shù)字信號(hào)采用高階 數(shù)字濾波算法和快速傅立葉算法進(jìn)行信號(hào)處理和計(jì)算。錄波模塊釆用大容量故障錄波模塊進(jìn)行故障錄波，錄波文件以COMTRADE(暫態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn))文件格式存放在大容量USB(通用串行總線)接口的NAND FLASH存儲(chǔ)器中。NAND FLASH具有較高的存儲(chǔ)性能，可以象磁盤一樣通過接口輕松升級(jí)，是高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理想解決方案。高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用高性能的PowerPC通訊處理模塊。在單片嵌入式 微處理器集成了 2個(gè)處理單元 一個(gè)嵌入式PowerPC核與一個(gè)精減指令集 (RISC)的通訊處理模塊(CPM)。比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更大的降低功耗，提供更加平衡 的處理能力和通信能力，并提供2個(gè)百兆以太網(wǎng)接口和2個(gè)千兆以太網(wǎng)接口。 本發(fā)明的優(yōu)越性和技術(shù)效果在于:使用高精度對(duì)時(shí)電路、高性能的信號(hào)處理 和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電參量三態(tài)數(shù)據(jù)同步釆集，完成監(jiān)控、故障錄波、相角測(cè)量、 電能質(zhì)量分析等功能，提髙了數(shù)據(jù)處理能力和釆樣精度；提高了變電站自動(dòng)化 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，簡(jiǎn)化了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)二次設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、投運(yùn)工作，極 大地降低變電站的建設(shè)成本及維護(hù)成本。


圖1為電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆樣技術(shù)的原理框圖； 圖2所示為高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖軟件流程框圖； 圖3為大容量錄波模塊與高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊原理框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例是釆用電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)的特高壓 變電站綜合測(cè)控裝置。該測(cè)控裝置是以特高壓變電站內(nèi)一條線路或一臺(tái)主 變?yōu)楸O(jiān)控對(duì)象的智能監(jiān)控設(shè)備。它既釆集本間隔的實(shí)時(shí)信號(hào)，又可與本間 隔內(nèi)的其他智能設(shè)備通訊，同時(shí)通過高速以太網(wǎng)與站級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連， 構(gòu)成面向?qū)ο蟮淖冸娬咀詣?dòng)化系統(tǒng)。如圖1所示為本發(fā)明所公開的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆樣技術(shù)的原理框 圖，該測(cè)控裝置由高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊、交流信號(hào)調(diào)理模塊、 直流信號(hào)調(diào)理模塊、開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)處理模塊、錄波模塊和高 速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊等組成。交流測(cè)量信號(hào)、保護(hù)信號(hào)經(jīng)交流信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)轉(zhuǎn)換后，輸入到釆 樣模塊，在高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊的控制下完成高速釆樣，交流 采樣信息輸出到信號(hào)處理模塊，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 計(jì)算，通過高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)，故障數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)在錄波 模塊中。在交流信號(hào)釆集的同時(shí)，還進(jìn)行開關(guān)量、直流信號(hào)高速采樣。高精度對(duì)時(shí)和同步釆樣脈沖模塊采用FPGA可編程器件，接受GPS IRIG-B差分或1PPM、 1PPS光纖脈沖對(duì)時(shí)信號(hào)，輸出5k 、 10k高速同步釆 樣脈沖和GPS對(duì)時(shí)時(shí)標(biāo)，時(shí)鐘誤差不大于luS。釆樣脈沖和秒脈沖之間的時(shí) 間誤差只有20 - 30nS。交流信號(hào)調(diào)理及釆樣模塊可同時(shí)釆集16路交流信號(hào)。交流信號(hào)輸入回 路釆用釆用新型毫安級(jí)精密互感器，體積小、精度高、溫度特性好。交流 信號(hào)經(jīng)互感器變換后經(jīng)過模擬抗混疊低通濾波器輸入A/D轉(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn) 換電路采用16位高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片。交流信號(hào)釆樣率最高可到10k。直流信號(hào)調(diào)理模塊釆用壓頻轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行直流信號(hào)的隔離釆樣，抗千 擾能力強(qiáng)，精度高，可以兼容測(cè)量0-5V信號(hào)或4-20mA信號(hào)。開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊可釆集96路開關(guān)量信號(hào)，反應(yīng)變電站內(nèi)設(shè)備的工況 及保護(hù)的動(dòng)作情況等。開關(guān)量信號(hào)信號(hào)電平為220V或110V，采用穩(wěn)壓管門 檻電路和濾波電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行門檻限制和濾波，大量濾除了干擾信號(hào)，減輕了對(duì)CPU負(fù)載的壓力。釆用光耦隔離電路，隔離了強(qiáng)電信號(hào)對(duì)數(shù)字 弱電系統(tǒng)的干擾。釆用32位主頻為150MHz高速DSP處理器，進(jìn)行高速同步釆樣技術(shù)和信 號(hào)處理，減少了頻譜泄露和柵欄效應(yīng)對(duì)測(cè)量的影響。在高速同步釆樣的基 礎(chǔ)上，采用軟件濾波算法，當(dāng)系統(tǒng)頻率偏移額定頻率時(shí)，計(jì)算頻率偏差， 并應(yīng)用遞推算法，修正頻率偏差引起的誤差，從而保證頻率和相量測(cè)量精度。圖2所示為高精度對(duì)時(shí)和同步釆樣脈沖軟件流程框圖。1PPS秒脈沖信號(hào) 經(jīng)有效性判斷后，根據(jù)FPGA定時(shí)器釆樣計(jì)數(shù)器輸出5k 、 10k高速同步采 樣脈沖，時(shí)鐘誤差不大于luS,釆樣脈沖和秒脈沖之間的時(shí)間誤差為20-30nS。圖3所示為大容量錄波模塊與高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊原理框圖。釆用高性 能32位PowerPC處理器，進(jìn)行大容量故障錄波模塊，錄波文件以C0MTRADE 文件格式存放在大容量USB接口的NAND FLASH存儲(chǔ)器中。提供2個(gè)百兆以 太網(wǎng)接口和2個(gè)千兆以太網(wǎng)接口，提高了通信處理能力。本發(fā)明的優(yōu)越性和技術(shù)效果在于:使用高精度對(duì)時(shí)電路、高性能的信號(hào) 處理和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電參量三態(tài)數(shù)據(jù)同步釆集，完成監(jiān)控、故障錄波、 相角測(cè)量、電能質(zhì)量分析等功能，提高了數(shù)據(jù)處理能力和釆樣精度；提高 了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，簡(jiǎn)化了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)二次設(shè)備設(shè)計(jì)、 制造、投運(yùn)工作，極大地降低變電站的建設(shè)成本及維護(hù)成本。
權(quán)利要求
1、一種電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合采集裝置，所述三態(tài)數(shù)據(jù)分別為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，該裝置包括高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊、交流信號(hào)調(diào)理模塊、A/D采樣模塊、直流信號(hào)調(diào)理模塊、壓頻轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)處理模塊、錄波模塊和高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，其特征在于交流測(cè)量信號(hào)、保護(hù)信號(hào)輸入至交流信號(hào)調(diào)理模塊，通過低通濾波及放大后，轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓信號(hào)后，輸出到A/D采樣模塊的輸入端，在高精度對(duì)時(shí)模塊和同步采樣脈沖模塊的控制下完成高速采樣，A/D采樣模塊將采樣信息輸出到信號(hào)處理模塊；直流信號(hào)輸入至直流信號(hào)調(diào)理模塊，在該模塊中濾波并轉(zhuǎn)換成0-5V的直流電壓信號(hào)后，該直流電壓信號(hào)輸入至壓頻轉(zhuǎn)換模塊，在壓頻轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，所述轉(zhuǎn)換后的頻率信號(hào)輸入至信號(hào)處理模塊；開關(guān)量信號(hào)經(jīng)開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊把變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，并輸入至信號(hào)處理模塊；在所述信號(hào)處理裝置中，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算，通過高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)，同時(shí)故障錄波數(shù)據(jù)通過雙口RAM模塊存儲(chǔ)在錄波模塊中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集裝置，其特征在于所 述高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊釆用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA為處理芯 片，該模塊接受GPSIRIG-B (B碼)差分或1PPM分脈沖、1PPS秒脈沖光纖 脈沖對(duì)時(shí)信號(hào)，輸出化、10k高速同步釆樣脈沖和GPS對(duì)時(shí)時(shí)標(biāo)，時(shí)鐘誤差不大于luS,釆樣脈沖和秒脈沖之間的時(shí)間誤差為20 - 30nS。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集裝置，其特征在于所 述交流信號(hào)調(diào)理模塊及A/D采樣模塊可同時(shí)釆集16路交流信號(hào)；交流信號(hào)輸入回路釆用亳安級(jí)精密互感器，其導(dǎo)磁材料釆用坡莫合金材料，交流信 號(hào)經(jīng)交流信號(hào)調(diào)理模塊的抗混疊低通濾波器后，輸入到A/D釆樣模塊。A/D 釆樣模塊采用16位高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片，芯片釆樣的各路通道同步釆樣， 內(nèi)部釆用流水線結(jié)構(gòu)，八路通道同時(shí)轉(zhuǎn)換在3.7微秒內(nèi)即可完成，交流信 號(hào)釆樣率最高可到10k。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合采集裝置，其特征在于所 述直流信號(hào)調(diào)理模塊及壓頻轉(zhuǎn)換模塊釆用壓頻轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行直流信號(hào)的隔 離釆樣，可以兼容測(cè)量0-5V信號(hào)或4-20mA信號(hào)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集裝置，其特征在于所 述開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊釆集變電站內(nèi)設(shè)備工況及保護(hù)的動(dòng)作情況，在該模 塊中，通過釆樣穩(wěn)壓管門檻電路和濾波電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行門襤限制和 濾波，濾除干擾信號(hào)；采用光耦隔離電路，隔離了強(qiáng)電信號(hào)對(duì)數(shù)字弱電系 統(tǒng)的干擾；同時(shí)，提高開關(guān)量信號(hào)電平至220V或110V,克服因繼電器觸點(diǎn) 氧化造成的接觸不良現(xiàn)象；軟件上釆用濾波算法，所述模塊既能濾除強(qiáng)電 磁干擾而發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間抖動(dòng)，又能在信號(hào)變位時(shí)自動(dòng)正確捕捉變位時(shí)間， 保證事件順序S0E時(shí)標(biāo)精度達(dá)到1亳秒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集裝置，其特征在于 信號(hào)處理模塊中使用高速同步釆樣技術(shù)減少頻譜泄露和柵欄效應(yīng)對(duì)測(cè)量的 影響；在高速同步采樣的基礎(chǔ)上，釆用軟件濾波算法，當(dāng)系統(tǒng)頻率偏移額定頻率時(shí)，計(jì)算頻率偏差，并應(yīng)用遞推算法，修正頻率偏差引起的誤差， 從而保證頻率和相量測(cè)量精度。
7、 利用權(quán)利要求l所述的電參量數(shù)據(jù)綜合釆集裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)釆集的電參量 三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集技術(shù)，其特征在于信號(hào)處理模塊釆用32位髙速DSP處理器，主頻達(dá)150MHz,具有哈佛(Harvard) 結(jié)構(gòu)、八級(jí)流水線結(jié)構(gòu)、專用的硬件乘法器和快速的指令周期，能夠高速 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)釆用高階數(shù)字濾波算法和快速傅立葉算法進(jìn) 行信號(hào)處理和計(jì)算。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合采集技術(shù)，其特征在于 錄波模塊以暫態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)COMTRADE文件格式存放在大容量通用串行總線 USB接口的NAND FLASH存儲(chǔ)器中。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電參量三態(tài)數(shù)據(jù)綜合釆集技術(shù)，其特征在于 所述高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊釆用高性能PowerPC通訊處理模塊，單片嵌入式微處理 器集成了 2個(gè)處理單元 一個(gè)嵌入式PowerPC核與 一個(gè)精減指令集RISC的通 訊處理模塊CPM,比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更大的降低功耗，提供平衡的處理能力和通信能 力，提供多個(gè)2個(gè)百兆以太網(wǎng)接口和2個(gè)千兆以太網(wǎng)接口。
全文摘要
一種具有電參量三態(tài)數(shù)據(jù)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)綜合采集方法及裝置，其特征在于它是由高精度對(duì)時(shí)和同步采樣脈沖模塊、交流信號(hào)調(diào)理模塊、A/D采樣模塊、直流信號(hào)調(diào)理模塊、壓頻轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)量信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)處理模塊、錄波模塊和高速網(wǎng)絡(luò)通訊模塊等組成。本發(fā)明的優(yōu)越性使用高精度對(duì)時(shí)模塊、高性能的信號(hào)處理和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電參量三態(tài)數(shù)據(jù)同步采集，完成監(jiān)控、故障錄波、相角測(cè)量、電能質(zhì)量分析等功能，提高了數(shù)據(jù)處理能力和采樣精度；提高了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，簡(jiǎn)化了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)二次設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、投運(yùn)工作，極大地降低變電站的建設(shè)成本及維護(hù)成本。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101334439SQ200810123560
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者于海波, 何昭輝, 斌 周, 何 張, 斌 張, 徐石明, 梅德冬, 健 沈, 胡鈺林, 黎 謝, 閆承志, 黃國(guó)方 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司