一種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種現(xiàn)場(chǎng)一種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)后臺(tái)關(guān)口電能計(jì)量裝置運(yùn)維在線自動(dòng)化管理系統(tǒng)需要獲取實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)，但是目前采集設(shè)備僅僅能夠采集電流和電壓數(shù)據(jù)，需要額外增加其他傳感器才能適合新系統(tǒng)的需要。額外增加的設(shè)備又使得數(shù)據(jù)傳輸、整理工作繁雜，增加了系統(tǒng)的復(fù)制程度和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型一種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置主要用于高精度高速率采集現(xiàn)場(chǎng)電壓與電流波形，同時(shí)記錄所診斷的關(guān)口表脈沖數(shù)量，并將這些數(shù)據(jù)通過高速以太網(wǎng)等通道返回服務(wù)器。遠(yuǎn)端系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的波形信號(hào)進(jìn)行處理，依據(jù)專用算法計(jì)算出對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的計(jì)量電量，并與關(guān)口表的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，完成關(guān)口電能表的在線校驗(yàn)與故障診斷工作。同時(shí)獲得的電壓與電流數(shù)據(jù)可以提供給其他系統(tǒng)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠采集電壓和電流波形數(shù)據(jù)和脈沖信號(hào)的一種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置。
[0004]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題，
[0005]—種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置，包括交流采樣模塊、脈沖采集模塊、海量數(shù)據(jù)處理模塊、通信單元、電源模塊，其特征在于，
[0006]所述交流采樣模塊，包括互感器和AD采樣芯片，采集現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、電壓電流運(yùn)行數(shù)據(jù)、電能量計(jì)量數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的諧波數(shù)據(jù);所述互感器將變電站互感器二次電壓與電流轉(zhuǎn)換為弱電壓信號(hào)，輸入到AD采樣芯片的采樣通道；
[0007]所述AD采樣芯片將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到電壓和電流；
[0008]所述脈沖采集模塊，采集現(xiàn)場(chǎng)波形以及關(guān)口電能表的脈沖數(shù)據(jù)，發(fā)送至海量數(shù)據(jù)處理模塊；
[0009]所述海量數(shù)據(jù)處理模塊，為DSP處理器和ARM9核心處理器的雙核架構(gòu)，所述DSP處理器和ARM9核心處理器通過SPI 口傳輸數(shù)據(jù)；
[0010]所述DSP處理器接收交流采樣模塊獲得的采樣數(shù)據(jù)和脈沖采集模塊獲得的脈沖信號(hào)，將采樣數(shù)據(jù)和脈沖信號(hào)匹配后的整體數(shù)據(jù)通過SPI 口傳輸?shù)紸MR9核心處理器中；所述DSP處理器包括FLASH單元，存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)和脈沖信號(hào)匹配后的整體數(shù)據(jù)；
[0011]所述ARM9核心處理器，接收DSP處理器發(fā)送的整體數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后通過通信單元發(fā)送至服務(wù)器;所述ARM9核心處理器包括時(shí)鐘和NAND FLASH，所述時(shí)鐘提供高精度計(jì)時(shí)，同時(shí)與服務(wù)器進(jìn)行校時(shí)，向ARM9核心處理器發(fā)送時(shí)間信號(hào)，ARM9核心處理器將時(shí)間信號(hào)與DSP處理器發(fā)送的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間匹配;所述NAND FLASH存儲(chǔ)ARM9核心處理器處理的數(shù)據(jù)；
[0012]所述通信單元，將ARM9核心處理器轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，并傳遞服務(wù)器發(fā)出的控制指令；
[0013]所述電源模塊，為一種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置各模塊提供電會(huì)泛。
[0014]作為優(yōu)化，所述互感器包括電壓互感器和電流互感器，所述電流互感器優(yōu)選為零磁通電流互感器；
[0015]作為優(yōu)化，所述AD采樣芯片優(yōu)選為Σ- Δ型AD采樣芯片，所述Σ - Δ型AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)320點(diǎn)每周波的高速采樣，從而實(shí)現(xiàn)最高8kHz的頻帶輸入，有效位數(shù)可做到20位以上，足夠確保整個(gè)電流量程范圍內(nèi)的數(shù)字信號(hào)精度；
[0016]所述Σ- Δ型AD采樣芯片為ADS1274/1278模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0017]作為優(yōu)化，所述脈沖采集模塊采集到電能表發(fā)出的第一個(gè)脈沖時(shí)，開啟錄波通道，在采集到電能表最后一個(gè)脈沖時(shí)，關(guān)閉錄波通道；
[0018]作為優(yōu)化，所述DSP處理器采用ADI BF51系列32位高速定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理芯片，處理頻率達(dá)到400MHz，所述FLASH單元為16Mbyte以上的高速動(dòng)態(tài)RAM;
[0019]作為優(yōu)化，所述通信單元為以太網(wǎng)、GPRS無線數(shù)據(jù)模塊、RS485通信網(wǎng)絡(luò)或RS232串行通訊網(wǎng)絡(luò)；
[0020]作為優(yōu)化，還有溫濕度傳感器，收集溫度和濕度數(shù)據(jù)，發(fā)送給ARM9核心處理器;所述ARM9核心處理器將溫度和濕度數(shù)據(jù)與時(shí)間信號(hào)和DSP處理器發(fā)送的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間匹配；
[0021]作為優(yōu)化，還有顯示單元，顯示ARM9核心處理器轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)用新型通過集成電流和電壓采集模塊，同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)的波形圖，可以為其他系統(tǒng)提供電流和電壓參數(shù)。而且通過增加脈沖采集模塊使得時(shí)間與電壓、電流的波形嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，適合更多的控制系統(tǒng)使用本實(shí)用新型采集的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型采取DSP處理器和ARM9核心處理器的雙核構(gòu)架，簡(jiǎn)化了處理器的處理流程，同時(shí)利用處理器的原始軟件處理相應(yīng)數(shù)據(jù)，使得產(chǎn)品不需要額外進(jìn)行編程，降低了產(chǎn)品開發(fā)難度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例工作流程圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例脈沖采集模塊流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的內(nèi)容。
[0026]—種適用于積分電量比對(duì)系統(tǒng)的前置采集裝置，包括交流采樣模塊、脈沖采集模塊、海量數(shù)據(jù)處理模塊、通信單元、電源模塊、溫濕度傳感器和顯示單元，
[0027]所述交流采樣模塊，包括互感器和AD采樣芯片，采集現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、電壓電流運(yùn)行數(shù)據(jù)、電能量計(jì)量數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的諧波數(shù)據(jù);所述電壓與電流的采樣都通過互感器來實(shí)現(xiàn)，互感器將變電站互感器二次電壓與電流轉(zhuǎn)換為弱電壓信號(hào)，并通過精密電阻轉(zhuǎn)換，輸入到AD采樣芯片的采樣通道。由于變電站電壓一般都比較穩(wěn)定，不會(huì)存在寬范圍波動(dòng)，因此電壓互感器的選型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只要在變電站二次電壓附近達(dá)到穩(wěn)定的角差與比差即可。而變電站電流受負(fù)荷側(cè)影響，往往會(huì)存在較大幅度的波動(dòng)，例如電鐵機(jī)車經(jīng)過時(shí)，牽引站的二次電流會(huì)在小電流與大電流之間頻繁波動(dòng)，因此，電流互感器就必須有足夠?qū)挼膭?dòng)態(tài)范圍，并且在全量程范圍內(nèi)保證良好的角差與比差;另一方面，現(xiàn)場(chǎng)電流往往帶有較為明顯的諧波，而互感器本身對(duì)于諧波就存在衰減，尤其是高次諧波，為確保計(jì)量的準(zhǔn)確性，裝置的電流互感器也必須對(duì)諧波的幅值和相位有較小的衰減，從而使所采集的波形能夠盡量涵蓋現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的所有頻段，以便于服務(wù)器進(jìn)行精確的計(jì)算分析。所述互感器包括電壓互感器和電流互感器;所述電流互感器優(yōu)選為零磁通電流互感器;所述零磁通電流互感器基于電磁感應(yīng)原理，非零的磁通是互感器工作的前提，非零磁通為勵(lì)磁磁通，建立在鐵芯corel中，由補(bǔ)償繞組NC提供，通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生二次電流的是另一個(gè)鐵芯core2，在這個(gè)core2中，一次電流與二次電流磁通互相抵消，達(dá)到磁平衡時(shí)，磁通為零，從而減小鐵芯非線性及帶寬較窄的影響；
[0028]所述AD采樣芯片將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到電壓和電流;AD采樣芯片包括SAR型AD采樣芯片和Σ - Δ型AD采樣芯片，SAR型AD采樣芯片是將輸入模擬信號(hào)與不同的參考電壓作多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值，這種AD采樣芯片的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較快，精度高，但電力設(shè)備中應(yīng)用的該類型AD采樣芯片，其位數(shù)一般最高只能到18位，盡管其有效位數(shù)比例高，但總位數(shù)的限制影響了其在波動(dòng)負(fù)荷計(jì)量中的應(yīng)用；Σ - △型AD采樣芯片是目前電能表用得較多的AD采樣芯片，其原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(即脈沖寬度)信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值，該類型AD最高可以做到24位采樣，但采樣率不如SAR型AD ；
[0029]所述AD采樣芯片優(yōu)選為Σ- Δ型AD采樣芯片，所述Σ - Δ型AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)320點(diǎn)每周波的高速采樣，從而實(shí)現(xiàn)最高8KHZ的頻帶輸入，有效位數(shù)可做到20位以上，足夠確保