專利名稱：可擴展式船舶電站數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種船舶電站管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置，采集船舶電站管理系統(tǒng) 中發(fā)電機的電力參數(shù)。
背景技術：
船舶電站管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作是管理系統(tǒng)中至關重要的環(huán)節(jié)，直接關系著管 理系統(tǒng)是否能夠正確有效地控制發(fā)電機組。隨著現(xiàn)代船舶規(guī)模的擴大，其發(fā)電機組數(shù)目也 在增加，這就要求數(shù)據(jù)采集裝置能方便可靠地采集所有運行機組的電力參數(shù)。我國船舶種類較多，規(guī)模大小不一，船舶上的機組數(shù)目也不盡相同，目前，數(shù)據(jù)采 集裝置是根據(jù)船舶的發(fā)電機組數(shù)來設計的，單個單片機完成所有發(fā)電機組電力參數(shù)采集及 控制，因此，該數(shù)據(jù)采集裝置只適用于某一特定的船舶，通用性不高，一旦發(fā)生故障導致整 個系統(tǒng)癱瘓。另一方面，電網(wǎng)的電壓、電流信號經(jīng)過普通電流互感器和微電流互感器后接入 裝置，使用的器件較多，裝置體積大，占用較大的機艙空間，船舶上的機組數(shù)目越多，數(shù)據(jù)采 集裝置會占用更多的空間。
發(fā)明內容本實用新型針對以上現(xiàn)有技術的不足，提供一種可擴展、通用性好、精度高的船舶 電站數(shù)據(jù)采集裝置，滿足各類發(fā)電機組數(shù)的船舶電站數(shù)據(jù)采集的需求。為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案包括電壓采樣電路和電流采樣 電路，電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出分別連接電能計量芯片，電能計量芯片的輸出 連接單片機，單片機的輸出分別連接232通信模塊、485通信模塊和CAN通信模塊，電能計量 芯片連接第一電源模塊，單片機連接第二電源模塊，第二電源模塊分別連接232通信模塊、 485通信模塊和CAN通信模塊。本實用新型的有益效果是(1)采用一臺數(shù)據(jù)采集裝置只對一個發(fā)電機組的電力參數(shù)進行采集，可靈活運用 于各類發(fā)電機組數(shù)的船舶電站中，可根據(jù)船舶的發(fā)電機組數(shù)目選擇個數(shù)，具有較大的靈活 性和擴展性，且集成度高，有效地節(jié)約了船舶空間。(2)采用電能芯片完成單個發(fā)電機組的數(shù)據(jù)采集與初步處理，單片機完成數(shù)據(jù)的 進一步處理以及與管理系統(tǒng)的通訊，任務簡單，穩(wěn)定性和可靠性高。(3)具有錯誤報告功能，使管理系統(tǒng)能夠合理地根據(jù)錯誤報告管理電站系統(tǒng)，即使 某一個本發(fā)明發(fā)生故障也不會影響其它裝置的正常工作，使整個系統(tǒng)具有較好的容錯性； 一旦某一發(fā)電機組的數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)生故障，只需用新的數(shù)據(jù)采集裝置替換即可，維護方 便。(4)電流信號直接接入數(shù)據(jù)采集裝置，有效避免了因微電流互感器引起的相位偏 移，數(shù)據(jù)測量準確。
圖1是本實用新型的結構連接示意圖。圖2是本實用新型應用系統(tǒng)結構框圖。圖3是圖1中電壓采樣電路3的電氣原理圖。圖中1.電源模塊；2.電源模塊；3.電壓采樣電路；4.電流采樣電路；5.電能計量芯片；6.單片機；7. 232通信模塊；8. 485通信模塊；9.和CAN通信模塊。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型主要由第一電源模塊1、電壓采樣電路3、電流采樣電路4、 電能計量芯片5及外圍擴展電路、單片機6及外圍擴展電路和與外界通信的通信電路等部 分組成。母排電壓輸入直接連接電壓采樣電路3，母排電流輸入直接連接電流采樣電路4。 電壓采樣電路3和電流采樣電路4的輸出分別連接電能計量芯片5，電能計量芯片5完成 電參數(shù)的采集。電能計量芯片5的輸出連接單片機6，電能計量芯片5與單片機6之間通 過SPI接口通信。單片機6的輸出分別連接232通信模塊7、485通信模塊8和CAN通信模 塊9，針對接口不一的嵌入式管理系統(tǒng)，提供這三種常用通信接口，可方便可靠地使用于嵌 入式管理系統(tǒng)中。電能計量芯片5連接第一電源模塊1，由第一電源模塊1單獨為電能計量 芯片5提供電源。單片機6連接第二電源模塊2，第二電源模塊2還分別連接232通信模塊 7,485通信模塊8和CAN通信模塊9，由第二電源模塊2單獨向單片機6和通信電路供電。 單片機6不斷讀取電能計量芯片5采集的電參數(shù)，并經(jīng)過初步處理后通過上述通信電路提 供給電站管理系統(tǒng)。如圖2所示，電壓采樣電路3采用電阻分壓式輸入，船舶電站的三相電壓直接接入 該電路。三相電壓分別經(jīng)電阻分壓后送入電能計量芯片5對應的引腳。具體是A、B、C相 電壓分別經(jīng)過電阻R31、R32、R35以及R33、R34、R36分壓后分別連接到電能計量芯片5的 V2P、V4P、V6P端，電能計量芯片5的參考端REFO經(jīng)過分別經(jīng)過A、B、C相的電阻R18、R19、 R26也分別連接到V2P、V4P、V6P端，同時V2P、V4P、V6P端的引腳分別連接一個濾波電容Cl、 C2、C5。參考端REFO分別經(jīng)過A、B、C相的電阻R21、R20、R27后再分別作為A、B、C相電壓 的負端輸入，該輸入分別接至電能計量芯片5的V2N、V4N、V6N端，并分別在V2N、V4N、V6N 端并接一個濾波電容C3、C4、C6。若為三相四線制，零線接參考端輸出REF0。如圖3所示，電流采樣電路4為普通電流互感器(XXA/5A)直接輸入，不需要經(jīng)過 原微電流互感器(5A/5mA or 5A/2. 5mA)。具有A、B、C三相電流采樣輸入和零線電流采樣 輸入，A、B、C、零線的二次線圈分別并接微電阻Rl、R2、R3、R4，微電阻Rl、R2、R3、R4的一端 分別經(jīng)電阻R5、R7、R9、R11以及電阻R17、R23、R25、R29后與電能計量芯片5的V1P、V3P、 V5P、V7P端連接；另一端經(jīng)電阻R6、R8、R10、R12以及電阻R22、R24、R28、R28后與電能計量 芯片5的V1N、V3N、V5N、V7N端連接；兩端之間連接電位器R13、R14、R15，R16，可調節(jié)輸入 電流。為提高信號的可靠性，輸入端VIP、V3P、V5P、V7P和V1N、V3N、V5N、V7N均接一個上拉 電阻和一個濾波電容。若不需要零線電流，可以不安裝零線普通電流互感器，而將對應兩個 輸入端短接起來，零線電流普通互感器根據(jù)零線電流大小的實際情況進行選擇。本實用新型數(shù)據(jù)采集裝置在具體應用時，將發(fā)電機組發(fā)出來三相電和中線接至電 壓采樣電路3中的每路分壓電阻R31、R32、R35以及電阻R33、R34、R36輸入端，三相電的每相分別與電流采樣電路4中的微電阻R1、R2、R3兩端相連。根據(jù)船舶電站管理系統(tǒng)來選 擇相應的通信接口，每個數(shù)據(jù)采集模塊裝置有自己的從地址，管理系統(tǒng)根據(jù)從地址判斷所 有掛在一條總線上數(shù)據(jù)采集模塊裝置通信數(shù)據(jù)。一個數(shù)據(jù)采集裝置對一個發(fā)電機組電參數(shù) 進行采集，有幾個發(fā)電機組就有幾個數(shù)據(jù)采集裝置。所有數(shù)據(jù)采集模塊裝置作為船舶電站 管理系統(tǒng)的從機，不斷向管理系統(tǒng)提供各自采集發(fā)電機組的電參數(shù)，管理系統(tǒng)獲得每個發(fā) 電機組的電參數(shù)后，經(jīng)過運算判斷，再對發(fā)電機組進行控制。如果某個數(shù)據(jù)采集裝置出現(xiàn)故 障，只要更換故障裝置即可，不影響其他裝置。如果在系統(tǒng)起動自檢時發(fā)生故障，數(shù)據(jù)采集 裝置給管理系統(tǒng)發(fā)送錯誤報告，管理系統(tǒng)根據(jù)錯誤報告調整電站管理程序，同時發(fā)出 報警 信號，使在自動狀態(tài)不允許自起動該臺機組，只有在手動狀態(tài)下強制執(zhí)行起動程序。如果是 在運行中出現(xiàn)故障，會自檢故障原因，同時給管理系統(tǒng)發(fā)送錯誤報告，管理系統(tǒng)根據(jù)錯誤報 告調整電站管理程序，同時發(fā)出報警信號，起動備用機組，將故障機組上的負荷轉移至備用 機組，并停車等待維修，而且在自動狀態(tài)下不允許自起動故障機組，只有在手動狀態(tài)下強制 執(zhí)行起動程序。
權利要求一種可擴展式船舶電站數(shù)據(jù)采集裝置，包括電壓采樣電路(3)和電流采樣電路(4)，其特征是電壓采樣電路(3)和電流采樣電路(4)的輸出分別連接電能計量芯片(5)，電能計量芯片(5)的輸出連接單片機(6)，單片機(6)的輸出分別連接232通信模塊(7)、485通信模塊(8)和CAN通信模塊(9)，電能計量芯片(5)連接第一電源模塊(1)，單片機(6)連接第二電源模塊(2)，第二電源模塊(2)分別連接232通信模塊(7)、485通信模塊(8)和CAN通信模塊(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的可擴展式船舶電站數(shù)據(jù)采集裝置，其特征是所述電壓采樣 電路(3)的A、B、C相電壓分別經(jīng)電阻R31、R32、R35以及電阻R33、R34、R36連接電能計量 芯片(5)的V2P、V4P、V6P端，電能計量芯片(5)的參考端REFO分別經(jīng)電阻R18、R19、R26 連接V2P、V4P、V6P端，且V2P、V4P、V6P端分別連接濾波電容Cl、C2、C5，參考端REFO分別 經(jīng)電阻R21、R20、R27后作為負端輸入，該負端輸入分別連接電能計量芯片(5)的V2N、V4N、 V6N端，且V2N、V4N、V6N端分別并接濾波電容C3、C4、C6。
3.根據(jù)權利要求1所述的可擴展式船舶電站數(shù)據(jù)采集裝置，其特征是所述電流采樣 電路(4)的A、B、C、零線的二次線圈分別并接微電阻Rl、R2、R3、R4，且微電阻Rl、R2、R3、R4 的一端分別經(jīng)電阻R5、R7、R9、Rll以及電阻R17、R23、R25、R29后與電能計量芯片(5)的 VIP、V3P、V5P、V7P 連接；另一端經(jīng)電阻 R6、R8、RIO、R12 以及電阻 R22、R24、R28、R28 與電 能計量芯片(5)的V1N、V3N、V5N、V7N連接；兩端之間連接電位器R13、R14、R15、R16。
專利摘要本實用新型公開一種可擴展式船舶電站數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置由電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出分別連接電能計量芯片，電能計量芯片的輸出連接單片機，單片機的輸出分別連接232通信模塊、485通信模塊和CAN通信模塊，電能計量芯片連接第一電源模塊，單片機連接第二電源模塊，第二電源模塊分別連接232通信模塊、485通信模塊和CAN通信模塊構成；本實用新型有效避免了相位偏移，數(shù)據(jù)測量準確，具有錯誤報告功能，具有較大的容錯性、靈活性、擴展性、穩(wěn)定性和可靠性高，集成度高且維護方便，有效地節(jié)約了船舶空間。
文檔編號G01R31/00GK201765286SQ201020525650
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權日2010年9月10日
發(fā)明者戴曉強 申請人:江蘇科技大學