專利名稱：一種可重構(gòu)型靜態(tài)無功補(bǔ)償/直流融冰復(fù)合裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及可重構(gòu)型靜態(tài)無功補(bǔ)償(SVC) /直流融
冰復(fù)合裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為解決輸電線路覆冰災(zāi)害造成的損失，國內(nèi)外關(guān)于輸電線路融冰進(jìn)行了大量的分析研 究工作。其中基于電力電子整流技術(shù)的直流融冰方案具有非常廣泛的發(fā)展應(yīng)用空間，其主 要原理是將覆冰線路作為負(fù)載，施加直流電源，用較低電壓提供直流電流來加熱導(dǎo)線使線 路覆冰融化。
由于冰災(zāi)發(fā)生的時間和頻度都較小，專用的直流融冰設(shè)備經(jīng)濟(jì)性較差。為提高設(shè)備的 利用率，開發(fā)了兼顧直流融冰和靜止無功補(bǔ)償兩種用途可重構(gòu)的電力電子裝置，即可重構(gòu)
型svc/直流融冰復(fù)合裝置。根據(jù)需要，經(jīng)過簡單的主接線重構(gòu)，即可方便的進(jìn)行運(yùn)行模式
的改變。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對可重構(gòu)型svc/直流融冰復(fù)合裝置兩種運(yùn)行工況所設(shè)計，保
證裝置在兩種不同運(yùn)行工況下都能穩(wěn)定，可靠運(yùn)行。
電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集一般是通過電壓互感器、電流互感器等完成一次設(shè)備電參數(shù)的采 集，信號經(jīng)調(diào)理、數(shù)模轉(zhuǎn)換后送往中央控制單元。傳統(tǒng)方法是數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與中央控制單 元集中布置，信號調(diào)理單元將模擬電信號送入中央控制單元。由于一次設(shè)備與中央控制單 元采用的是電耦合或電磁耦合方式，因此存在一次設(shè)備和測量二次設(shè)備的絕緣問題，同時 要求設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力，增加了系統(tǒng)的設(shè)計難度。且調(diào)理單元與 中央控制單元需就近布置，空間位置安排局限性大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高精度、抗干擾能力強(qiáng)的可重構(gòu)型svc/直流融冰復(fù)合裝置 用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以同時對svc/直流融冰復(fù)合裝置的多路模擬量進(jìn)行測量，并將 數(shù)字化的測量結(jié)果及同步采樣信號通過光纖發(fā)送到svc/直流融冰復(fù)合裝置的控制保護(hù)單
元，從而實現(xiàn)多路模擬量的同步測量。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案
一種可重構(gòu)型靜態(tài)無功補(bǔ)償/直流融冰復(fù)合裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)一次 側(cè)模擬量測量設(shè)備、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、采集數(shù)據(jù)傳輸單元和同步采樣脈沖信號生成單元，其 中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元各路由同步采樣脈沖信號生成單元發(fā)出的同步采樣脈沖信號同步啟 動模數(shù)轉(zhuǎn)換過程，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的中央控制部監(jiān)視模數(shù)轉(zhuǎn)換部各路的模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)程，轉(zhuǎn)換 完成后將各路數(shù)據(jù)結(jié)果同時讀入中央控制部，中央控制部再將數(shù)據(jù)按照特定通訊協(xié)議打包 后，通過同步串口將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)匯總單元，其中同步串口數(shù)據(jù)通過光信號傳輸。
所述的采集數(shù)據(jù)傳輸單元包括同步串口時鐘發(fā)送部和同步串口數(shù)據(jù)發(fā)送部，所述同步 串口時鐘發(fā)送部和同步串口數(shù)據(jù)發(fā)送部將來自模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的同步串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信
號
所述的數(shù)據(jù)匯總單元包括同步串口時鐘接收部和同步串口數(shù)據(jù)接收部，其將光信號的 同步串行數(shù)據(jù)恢復(fù)為晶體管-晶體管邏輯電路TTL信號。
所述的同步采樣脈沖信號生成單元包括同步采樣脈沖信號生成部和同步采樣脈沖信 號發(fā)送部，所述同步采樣脈沖信號生成部將同步采樣脈沖信號轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)送到數(shù)據(jù)匯 總單元；所述同步采樣脈沖信號發(fā)送部將同步采樣脈沖信號同時發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換部分。
所述的中央控制部的采樣數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送至采樣同步串口，其物理通道采用光纖。
所述的數(shù)據(jù)匯總單元對控制保護(hù)單元的接口采用同步串口，數(shù)據(jù)傳輸順序靈活配置。
本發(fā)明所設(shè)計的優(yōu)點
1. 易于實現(xiàn)多路被測模擬量的同步采樣；
2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸，滿足不同系統(tǒng)絕緣要求；
3. 多路采樣數(shù)據(jù)通過同步串口發(fā)送，減少了通訊光纖的數(shù)量；
4. 測量精度高，范圍寬；
5. 電路實現(xiàn)簡單，抑制干擾的能力強(qiáng)；
6. 與控制保護(hù)單元接口通道順序可靈活配置。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成框圖2是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換部的電路圖3是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)的電光轉(zhuǎn)換部的電路圖4是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總單元硬件示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本實施例包括信號調(diào)理單元(A)、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)傳輸換單元(B)、數(shù) 據(jù)匯總單元(C)以及同步采樣脈沖信號生成單元(D)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要完成的功能是在同 步采樣脈沖信號的同步下，對一次側(cè)PT/CT輸出的多路模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字化 的測量結(jié)果通過兩根光纖使用同步串口協(xié)議發(fā)送到平臺下的地面控制中心。
圖1中的(B)為模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成圖，它由多個模數(shù)轉(zhuǎn)換部和中央控制部組成，模 數(shù)轉(zhuǎn)換部的電路圖參見圖2。被測交流模擬量輸入端經(jīng)過放大器U1、 U2緩沖和阻容濾波后 進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1的輸入端。模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1可以將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，模數(shù)轉(zhuǎn)換單 元在同步采樣脈沖信號的控制下，周期性的啟動采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換過程；中央控制部不斷的 監(jiān)視模數(shù)轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束，當(dāng)它確定模數(shù)轉(zhuǎn)換過程已經(jīng)完成后，采用串行的方式將各路 模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果按照指定的通訊協(xié)議打包后，通過同步串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
中央控制部單元電路采用復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，可以是滿足速度要求的任何型 號的處理芯片，它的電路設(shè)計和工作原理均為常規(guī)技術(shù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1可以采用具有低 功耗、高精度、良好抗干擾能力的任意一款模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
圖1中的(B)中的(1)為數(shù)據(jù)傳輸部分構(gòu)成圖，它由同步串口時鐘發(fā)送部、同步串口 數(shù)據(jù)發(fā)送部組成，其為電光轉(zhuǎn)換電路。主要完成從模數(shù)轉(zhuǎn)換部輸出數(shù)據(jù)信息的傳輸，它將 中央控制部同步串口的數(shù)據(jù)端和時鐘端TTL電平信號經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換電路變?yōu)楣庑盘?，再?過光纖將光信號傳送到數(shù)據(jù)匯總單元的光電轉(zhuǎn)換部(2)，由數(shù)據(jù)匯總單元光電轉(zhuǎn)換部(2) 最后將光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換電路還原為同步串口的數(shù)據(jù)和時鐘。
圖3所示的是上述電光轉(zhuǎn)換電路。它將電流信號的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕膹?qiáng)弱，TTL高 電平使光發(fā)射管導(dǎo)通發(fā)光，TTL低電平使光發(fā)射管截止不再發(fā)光，這樣就使TTL電平輸入 轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕妮敵觥?br> 圖1中的(D)為同步采樣脈沖信號生成單元，它由同步采樣脈沖信號生成部、同步采 樣脈沖信號發(fā)送部組成。同步采樣脈沖信號生成部產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)匯總單元所需 的采樣同步脈沖，設(shè)計了硬件鎖相環(huán)電路，以實現(xiàn)定點采樣。
圖1中的(C)為數(shù)據(jù)匯總單元，板內(nèi)采用兩片高性能數(shù)字信號處理器DSP，通過雙端 口 RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。如圖4所示是依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總單元硬件示意 圖。
本實施例的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以適用于多數(shù)電力系統(tǒng)的模擬量測量系統(tǒng)?？梢酝瑫r對 多路模擬量進(jìn)行測量，消除了被測量采樣不同步的問題。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)傳輸模塊的 布置方式不同，還可滿足高壓/超高壓系統(tǒng)的絕緣要求。
已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀和理解了上述詳細(xì)說明書后能做 出多種修正和替換。本發(fā)明意欲的是本申請構(gòu)建成包括了落入附屬的權(quán)利要求書或其等同 物的范圍之內(nèi)的所有這些修正和替換。
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)型靜態(tài)無功補(bǔ)償/直流融冰復(fù)合裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)一次側(cè)模擬量測量設(shè)備、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、采集數(shù)據(jù)傳輸單元和同步采樣脈沖信號生成單元，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元各路由同步采樣脈沖信號生成單元發(fā)出的同步采樣脈沖信號同步啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換過程，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的中央控制部監(jiān)視模數(shù)轉(zhuǎn)換部各路的模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)程，轉(zhuǎn)換完成后將各路數(shù)據(jù)結(jié)果同時讀入中央控制部，中央控制部再將數(shù)據(jù)按照特定通訊協(xié)議打包后，通過同步串口將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)匯總單元，其中同步串口數(shù)據(jù)通過光信號傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的采集數(shù)據(jù)傳輸單元包 括同步串口時鐘發(fā)送部和同步串口數(shù)據(jù)發(fā)送部，所述同步串口時鐘發(fā)送部和同步串口數(shù)據(jù) 發(fā)送部將來自模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的同步串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)匯總單元包括同步 串口時鐘接收部和同步串口數(shù)據(jù)接收部，其將光信號的同步串行數(shù)據(jù)恢復(fù)為晶體管-晶體 管邏輯電路TTL信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的同步采樣脈沖信號生成單元包括同步采樣脈沖信號生成部和同步采樣脈沖信號發(fā)送部，所述同步采樣脈沖信號生成部將同步采樣脈沖信號轉(zhuǎn)換為光信號發(fā)送到數(shù)據(jù)匯總單元；所述同步采樣脈沖信號發(fā) 送部將同步采樣脈沖信號同時發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的中央控制部的采樣數(shù) 據(jù)結(jié)果發(fā)送至采樣同步串口，其物理通道采用光纖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)匯總單元對控制 保護(hù)單元的接口采用同步串口，數(shù)據(jù)傳輸順序靈活配置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)型靜態(tài)無功補(bǔ)償/直流融冰復(fù)合裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)一次側(cè)模擬量測量設(shè)備、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、采集數(shù)據(jù)傳輸單元和同步采樣脈沖信號生成單元，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元各路由同步采樣脈沖信號生成單元發(fā)出的同步采樣脈沖信號同步啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換過程，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的中央控制部監(jiān)視模數(shù)轉(zhuǎn)換部各路的模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)程，轉(zhuǎn)換完成后將各路數(shù)據(jù)結(jié)果同時讀入中央控制部，中央控制部再將數(shù)據(jù)按照特定通訊協(xié)議打包后，通過同步串口將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)匯總單元，其中同步串口數(shù)據(jù)通過光信號傳輸。該系統(tǒng)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、降低了測量裝置占地和成本；可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)多路交流或直流模擬量的同步測量。
文檔編號G01R31/00GK101368996SQ20081022358
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者徐桂芝, 斌 柴, 王宇紅, 平 荊, 雄 詹 申請人:中國電力科學(xué)研究院;中電普瑞科技有限公司