本實用新型涉及電能質(zhì)量分析領(lǐng)域，具體而言，涉及一種外電網(wǎng)綜合采集器。

背景技術(shù)：

隨著鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展，尤其是高速鐵路的大面積開通運(yùn)行，在推動國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，也對鐵路信號設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。高鐵站的信號設(shè)備多數(shù)為基于計算機(jī)、微處理器控制的精密電子儀器，對供電質(zhì)量的敏感度很高，所以對電能質(zhì)量提出了更高的要求。目前的鐵路信號外電網(wǎng)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)分辨率較低，不能滿足電務(wù)段對電能質(zhì)量的實際需求。而一些電能質(zhì)量分析儀器則由于自身設(shè)計缺陷，對高分辨率實時數(shù)據(jù)不能長期存儲，且通訊方式多采用RS485/232通訊、CAN總線通訊，因RS485/232、CAN總線通訊方式數(shù)據(jù)傳輸速率較低、數(shù)據(jù)錯誤處理能力不強(qiáng)，不能滿足高實時性、高分辨率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

因此，為了提高鐵路信號監(jiān)測的質(zhì)量，滿足電務(wù)段對于供電結(jié)合部管理的實際需要，研發(fā)出一種性能先進(jìn)、功能多樣的在線電能綜合質(zhì)量分析儀器，對保障鐵路機(jī)車的運(yùn)行安全是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提供一種外電網(wǎng)綜合采集器，以改善現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率較低、數(shù)據(jù)錯誤處理能力不強(qiáng)，不能滿足高實時性、高分辨率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟮膯栴}。

第一方面，本實用新型實施例提供的一種外電網(wǎng)綜合采集器，用于對外電網(wǎng)進(jìn)行信號采集，所述外電網(wǎng)包括I路電路和II路電路，包括：第一開啟式電流互感器、第一電壓互感器、第二開啟式電流互感器、第二電壓互感器、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片以及處理器，所述第一開啟式電流互感器、所述第一電壓互感器、所述第二開啟式電流互感器以及所述第二電壓互感器均分別與所述信號調(diào)理電路電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片分別與所述信號調(diào)理電路和所述處理器連接，所述處理器還連接有以太網(wǎng)接口；

所述第一開啟式電流互感器和第二開啟式電流互感器分別用于將外電網(wǎng)I路電路和II路電路的電流信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，分別得到轉(zhuǎn)換后I路電流信號和轉(zhuǎn)換后II路電流信號，所述第一電壓互感器和所述第二電壓互感器分別用于將外電網(wǎng)I路電路和II路電路的電壓信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，分別得到轉(zhuǎn)換后I路電壓信號和轉(zhuǎn)換后II路電壓信號，所述信號調(diào)理電路用于將所述轉(zhuǎn)換后I路電流信號、所述轉(zhuǎn)換后II路電流信號、所述轉(zhuǎn)換后I路電壓信號以及所述轉(zhuǎn)換后II路電壓信號進(jìn)行調(diào)整得到調(diào)整后I路電流信號、調(diào)整后II路電流信號、調(diào)整后I路電壓信號以及調(diào)整后II路電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片用于將所述調(diào)整后I路電流信號、所述調(diào)整后II路電流信號、所述調(diào)整后I路電壓信號以及所述調(diào)整后II路電壓信號均轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述處理器用于讀取所述數(shù)字信號，并進(jìn)行計算得到數(shù)據(jù)結(jié)果，將所述數(shù)據(jù)結(jié)果經(jīng)所述以太網(wǎng)接口傳輸至站機(jī)。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第一種可能實施方式，其中，所述處理器與所述以太網(wǎng)接口之間設(shè)置有隔離電路。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第二種可能實施方式，其中，還包括存儲器，所述存儲器與所述處理器電連接，所述存儲器用于存儲所述數(shù)據(jù)結(jié)果。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第三種可能實施方式，其中，所述存儲器為FLASH存儲芯片。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第四種可能實施方式，其中，還包括顯示單元，所述顯示單元與所述處理器電連接，所述顯示單元用于顯示該外電網(wǎng)綜合采集器的運(yùn)行情況和狀態(tài)。

結(jié)合第一方面的第四種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第五種可能實施方式，其中，所述顯示單元為LED指示燈。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第六種可能實施方式，其中，所述處理器為ARM芯片。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第七種可能實施方式，其中，還包括第一保護(hù)電路，所述第一保護(hù)電路與所述第一電壓互感器連接，用于保護(hù)外電網(wǎng)不受外電網(wǎng)綜合采集器內(nèi)部電路短路的影響。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第八種可能實施方式，其中，還包括第二保護(hù)電路，所述第二保護(hù)電路與所述第二電壓互感器連接，用于保護(hù)外電網(wǎng)不受外電網(wǎng)綜合采集器內(nèi)部電路短路的影響。

結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第九種可能實施方式，其中，還包括電源，所述電源與所述處理器連接，用于為所述外電網(wǎng)綜合采集器提供電能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的外電網(wǎng)綜合采集器采用以太網(wǎng)TCP/IP通訊方式，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性；除了可采集基本電參量外，還可計算多次諧波電壓、電流數(shù)據(jù)；具有程序在線升級功能，還可通過瀏覽器可直接查看采集數(shù)據(jù)和歷史波形數(shù)據(jù)。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型較佳實施例提供的外電網(wǎng)綜合采集器的方框示意圖。

圖2為本實用新型較佳實施例提供的外電網(wǎng)綜合采集器的工作流程圖。

主要元件符號說明

外電網(wǎng)綜合采集器100；第一開啟式電流互感器101；第一電壓互感器102；信號調(diào)理電路103；模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104；處理器105；以太網(wǎng)接口106；存儲器107；第二開啟式電流互感器108；第二電壓互感器109。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時，在本實用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

請參考圖1，是本實用新型較佳實施例提供的外電網(wǎng)綜合采集器100的方框示意圖。外電網(wǎng)綜合采集器100用于對外電網(wǎng)進(jìn)行信號采集，所述外電網(wǎng)包括I路電路和II路電路，本實用新型實施例的外電網(wǎng)綜合采集器100包括第一開啟式電流互感器101、第一電壓互感器102、第二開啟式電流互感器108、第二電壓互感器109、信號調(diào)理電路103、模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog-to-Digital Converter，ADC)采集芯片104以及處理器105，所述第一開啟式電流互感器101、所述第一電壓互感器102、所述第二開啟式電流互感器108以及所述第二電壓互感器109均與所述信號調(diào)理電路103電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104分別與所述信號調(diào)理電路103和所述處理器105連接。

所述第一開啟式電流互感器101用于將外電網(wǎng)I路電路的電流信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后I路電流信號。由于利用互感原理采集電流信號，外電網(wǎng)的電路不會對采集的電流信號產(chǎn)生影響。同理，所述第二開啟式電流互感器108用于將外電網(wǎng)II路電路電流信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后II路電流信號。

所述第一電壓互感器102用于將外電網(wǎng)I路電路的電壓信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后I路電壓信號。所述第二電壓互感器109用于將外電網(wǎng)II路電路的電壓信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后II路電壓信號。在第一電壓互感器102與外電網(wǎng)之間還設(shè)置有第一保護(hù)電路，第二電壓互感器109與外電網(wǎng)之間還設(shè)置有第二保護(hù)電路，所述第一保護(hù)電路和所述第二保護(hù)電路用于保護(hù)外電網(wǎng)不受外電網(wǎng)綜合采集器100內(nèi)部電路短路的影響，本實施例中的保護(hù)電路采用自恢復(fù)保險絲和快速熔斷保險絲，可防止外電網(wǎng)綜合采集器100內(nèi)部的電路短路對外電網(wǎng)造成影響。

所述信號調(diào)理電路103用于將所述轉(zhuǎn)換后I路電流信號、所述轉(zhuǎn)換后II路電流信號、所述轉(zhuǎn)換后I路電壓信號以及所述轉(zhuǎn)換后II路電壓信號進(jìn)行調(diào)整得到調(diào)整后I路電流信號、調(diào)整后II路電流信號、調(diào)整后I路電壓信號以及調(diào)整后II路電壓信號。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104用于將所述調(diào)整后I路電流信號、調(diào)整后II路電流信號、調(diào)整后I路電壓信號以及調(diào)整后II路電壓信號均轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

所述處理器105用于讀取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104采集的信號，將所述數(shù)字信號進(jìn)行計算得到數(shù)據(jù)結(jié)果，并將所述數(shù)據(jù)結(jié)果經(jīng)所述以太網(wǎng)接口106傳輸至站機(jī)。所述處理器105還用于計算諧波電壓、諧波電流數(shù)據(jù)，并將所述諧波電壓、諧波電流數(shù)據(jù)通過所述以太網(wǎng)接口106發(fā)送至所述站機(jī)。

處理器105可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。本實施例中，所述處理器105優(yōu)選為ARM芯片。

所述以太網(wǎng)接口106采用內(nèi)置TCP或IP協(xié)議的集成芯片，采用以太網(wǎng)TCP或IP通訊方式，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性。

所述處理器105與所述以太網(wǎng)接口106之間設(shè)置有隔離電路，由于隔離電路的存在，不會因為外電網(wǎng)綜合采集器100內(nèi)部故障影響外電網(wǎng)正常運(yùn)行和站內(nèi)局域網(wǎng)的正常通訊。

所述處理器105還連接有存儲器107，所述存儲器107用于存儲所述處理器105計算的數(shù)據(jù)結(jié)果。其中，存儲器107可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。優(yōu)選的，所述存儲器為FLASH存儲芯片。

所述處理器105還可以連接顯示單元，所述顯示單元用于顯示該外電網(wǎng)綜合采集器100的運(yùn)行情況和狀態(tài)。優(yōu)選的，所述顯示單元為LED指示燈。

外電網(wǎng)綜合采集器100還包括電源，所述電源用于為所述外電網(wǎng)綜合采集器100提供電能。

請參閱圖2，是本實用新型較佳實施例提供的外電網(wǎng)綜合采集器100的工作流程圖。下面將對圖2所示的具體工作流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。包括以下步驟：

步驟S101，判斷是否需要在線升級。當(dāng)所述外電網(wǎng)綜合采集器100被打開后，所述處理器105先執(zhí)行步驟S101。當(dāng)需要在線升級時，通過所述以太網(wǎng)接口106從網(wǎng)絡(luò)獲取升級程序，并執(zhí)行步驟S102，如果不需要升級則直接執(zhí)行步驟S102。

步驟S102，讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104采集的數(shù)據(jù)。步驟S102中，可以由處理器105從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采集芯片104讀取數(shù)據(jù)。

步驟S103，計算三相電壓、電流、有功功率、實在功率、頻率、功率因素等。

步驟S104，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算。

步驟S105，計算電壓、電流的基波和諧波。

步驟S106，計算三相相位角和線電壓。

步驟S107，計算兩路外電網(wǎng)間夾角。

步驟S103至步驟S107可以不按照上述順序執(zhí)行，在其他具體實施方式中，步驟S103至步驟S107的順序可以發(fā)生變化。

步驟S108，判斷是否錯序。根據(jù)三相電壓相位角判斷三相電壓之間是否出現(xiàn)錯序情況，如果有錯序，處理器105則記錄開關(guān)量以及在LED指示燈顯示。

步驟S109，判斷是否出現(xiàn)瞬斷。判斷采集的電壓和電流是否出現(xiàn)瞬斷，如果發(fā)生瞬斷，則記錄瞬斷電壓、電流曲線、開關(guān)量狀態(tài)和發(fā)生時間。

步驟S110，判斷是否出現(xiàn)突變。判斷采集的電壓和電流是否出現(xiàn)突變?nèi)绻l(fā)生突變，則記錄突變電壓、電流曲線、開關(guān)量狀態(tài)和發(fā)生時間。

步驟S111，判斷數(shù)據(jù)結(jié)果是否有變化，如果發(fā)生了變化，則通過以太網(wǎng)上傳變化數(shù)據(jù)，如果沒有發(fā)生變化，則通過以太網(wǎng)每5s定時上傳數(shù)據(jù)結(jié)果至站機(jī)，并將所述步驟S108至在步驟S110記錄的數(shù)據(jù)同樣上傳至站機(jī)。

外電網(wǎng)綜合采集器100與站機(jī)直接傳送采用以太網(wǎng)方式，當(dāng)外電網(wǎng)綜合采集器100做客戶端時，數(shù)據(jù)傳輸方式采用定時上傳與變化上傳相結(jié)合的方式，即減少站機(jī)數(shù)據(jù)處理量又保證變化數(shù)據(jù)的及時上傳。當(dāng)外電網(wǎng)綜合采集器100做服務(wù)器端時，可通過瀏覽器直接查看當(dāng)前采樣值、實時波形和及變化曲線數(shù)據(jù)等。

綜上所述，本實用新型提供的外電網(wǎng)綜合采集器采用以太網(wǎng)TCP/IP通訊方式，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性；除了可采集基本電參量外，還可計算多次諧波電壓、電流數(shù)據(jù)；具有程序在線升級功能，還可通過瀏覽器可直接查看采集數(shù)據(jù)和歷史波形數(shù)據(jù)。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本實用新型的多個實施例的裝置、方法和計算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機(jī)指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本實用新型各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨(dú)立的部分，也可以是各個模塊單獨(dú)存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨(dú)立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本實用新型的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實用新型各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。