配电侧智能故障录波监测装置的制作方法

本实用新型涉及电力电子领域技术领域，具体的来说涉及一种配电侧智能故障录波监测装置。

背景技术：

随着配电网线路接地方式的发展变化，出现越来越多的小电流接地系统线路故障技术难题，当前的故障诊断集中在依靠过流阈值触发的短路故障诊断技术，而实际工程中采用暂态分析法用于配电网线路的小电流接地故障诊断及其定位的技术还是空白，为此，基于对故障难题的分析，提出建立一种基于暂态分析和稳态分析方法的远程故障诊断系统以及基于该方法的配电网现场自取电录波采集装置的开发思想，与在后台对诸多暂态信号进行综合分析诊断方法。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种配电侧智能故障录波监测装置。

配电侧智能故障录波监测装置，包括一开关量输入模块、模拟量输入模块，所述开关量输入模块、模拟量输入模块与一采样与保持模数转换模块连接，采样与保持模数转换模块连接DSP数据处理单元，所述数据处理单元连接有一输出单元模块和一GPS对时信号模块，所述数据处理单元还连接一存储单元模块。

采样与保持模数转换模块设置一大容量FPGA芯片，FPGA芯片设有大容量存储单元。

采样与保持模数转换模块设置一嵌入QT显示模块，QT显示模块设有显示器接口、打印接口、通讯接口。

数据处理单元设有高速浮点DSP、高性能ARM。

有益效果：本实用新型所述的配电侧智能故障录波监测装置是采用先进的32位浮点DSP与大容量FPGA芯片协同处理完成多通道同步数据采集，数据的存储及分析使用高稳定的POWERPC处理器，运行准实时操作系统Linux，通过嵌入QT显示子系统实现。该装置具有全嵌入式、容量大、功耗低、绿色环保，稳定可靠的特点，并提供了诸多的智能化功能，方便用户操作和使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1本实用新型所述的配电侧智能故障录波监测装置功能结构图。

图2本实用新型所述的配电侧智能故障录波监测装置系统结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

故障录波装置采用集中式设计理念，具有超大的采集容量，能够独立完成128路模拟量、192路开关量、8路高频直流信号的同步采集，有利于更加真实可靠的记录电网运行波形，完全同步采集保证了采集信号的真实可靠性，便于故障的分析和查找。经应用证明，采用该装置能很好解决故障诊断及其查找问题。

为了便于理解本申请内容名词术语解释如下：

DSP：数字信号处理芯片，能够实时完成信号处理。

FPGA：现场可编程门阵列。

FPGA芯片在大数据量的底层算法处理上的优势及DSP芯片在复杂算法处理上的优势，DSP+FPGA的实时信号处理系统的应用越来越广泛

QT：嵌入式图形界面开发。能提供一套多媒体框架和回放的功能。

ARM：是一种微处理器，也是一个公司的名称。ARM公司是专门从事基于 RISC技术晶片设计开发的公司。

IRIG-B码：是一种时间码格式。时帧周期1秒，码元速率100个/秒。表示时间信息：天、时、分、秒。

BGA：是一种新的封装技术。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有传统TSOP封装的三分之一；另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。

IEC61850：是一种面向对象的智能变电站技术标准。

RTU：是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

AD板：模拟信号转数字信号转换板。

ADC：模数转换器。模拟信号转换为数字信号。

高速浮点DSP：32位浮点数字信号处理，主频150MHZ、独立DMA、 512KBFlash、EMI/GPIO 88路、16通道12位的模数转换ADC.

ARM：采用哈佛体系结构，指令和数据分属不同的总线，可以并行处理。在流水线上，是五级流水线，带有MMU和cache的处理器内核。

FPGA：FPGA采用了逻辑单元阵列，内部包括可配置逻辑模块、输出输入模块IO和内部连线三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。

参看图1与图2，配电侧智能故障录波监测装置，包括一开关量输入模块、模拟量输入模块，所述开关量输入模块、模拟量输入模块与一采样与保持模数转换模块连接，采样与保持模数转换模块连接DSP数据处理单元，所述数据处理单元连接有一输出单元模块和一GPS对时信号模块，所述数据处理单元还连接一存储单元模块。采样与保持模数转换模块设置一大容量FPGA芯片，FPGA芯片设有大容量存储单元。

采样与保持模数转换模块设置一嵌入QT显示模块，QT显示模块设有显示器接口、打印接口、通讯接口。数据处理单元设有高速浮点DSP、高性能ARM。

本实施例中，智能故障录波监测装置主要特点如下：

1、低功耗、环保、高度集成设计

全部采用低功耗及高等级环保芯片；采用高速浮点DSP、高性能ARM以及大规模FPGA协同处理，具有高度集成的特点。

由同一个处理器完成采集，保证了同时刻完成模拟量到数字量的转换，同相信号经录波器采集后，相位偏差接近零；同步采集能够记录各模拟量间真实的相位偏差，便于故障的分析及判断。

2、大容量与模块化相结合的结构设计理念

具有超大的采集容量；采用了模块化设计，整机结构简洁，各板卡分工合理，功能模块化，一旦出现故障，便于维修和更换。

DSP采集板配合前端采集板卡构成独立的底层数据采集系统，不受其他板卡的干扰和影响。

3、具备相互独立的暂态录波和稳态录

使用独立的板卡分别完成暂态录波和稳态录波，暂态ARM板和稳态 ARM板相互独立，互不干扰，分别用来记录暂态录波数据和稳态录波数据，在物理上完全独立开；拔掉任何一块板卡，不影响另一块板卡的运行和数据保存功能。

4、丰富的校时同步方式：

录波装置使用标准的IRIG-B码完成装置自身的校时。对于不提供B码的老站，支持脉冲硬接点校时及串口校时。

支持的校时方式包括接点脉冲对时、IRIG-B码对时、串口对时等。

5、先进的抗干扰设计：

模拟量、开关量、开出硬接点、电源均做专业隔离处理，能有效对抗快速瞬变、脉冲群及浪涌对信号回路及电源回路的干扰，做到稳定工作。

采用8层PCB设计、主要芯片选用BGA安全封装，在软件上使用容错算法，具有较强的抗干扰能力。

6、支持IEC61850等多种规约与后台的通讯

录波单元提供4个独立MAC地址的高速以太网口，可以独立于各种后台进行通讯或组成A、B网进行通讯。

与后台通讯的“独立式积木”设计，可以方便地实现与多种规约的后台通讯，目前已经实现IEC61850、厂家规约。

7、功能强大的离线管理：

离线管理软件提供了自动组网、手工组网功能，快捷方便的查询；信息全面的故障简报；分析模块提供了诸如波形分析、阻抗特性分析、向量、序量、谐波等分析功能；以及诸多方便分析的功能如保存模板、视图、区域截图、波形标注等功能。

8、故障启动方式

正序电压越限启动，零序电压突变启动，零序电流突变启动，电流越限启动，开关量启动录波。

功能如下：

利用其强大的浮点运算能力和灵活的接口技术，研制出新型配电网实时故障录波监测装置；该装置一方面可实时地测量配电网中的三相电压、电流、功率、功率因数、谐波等基本电参数，另一方面可实时监测系统状况，当系统发生故障时，可靠地记录故障动态过程，并准确地查找出故障线路。

实时分析配电网系统的运行状态，当系统发生故障时，迅速可靠地保存故障前后的电压电流数据，并能正确及时地选出故障线路。此外，由于该装置集电量实时监测、系统故障诊断、数据通信等功能于一体，满足了配电网综合性的微机化自动装置对配电自动化远方终端的新要求，也可作为配电自动化系统中的RTU装置，替代常规的RTU装置。

手动录波，触发一个录波信号，一般用来检测录波功能是否正常工作。

稳态存储点，稳态硬盘采用了循环覆盖的文件存储方式。从存储点可以看出当前稳态硬盘的工作情况。

系统自检，自动生成装置运行状态信息。用户可以导出到U盘、打印，功能区一共有四个功能界面，实时波形、配置、查询结果、波形分析。

实时监控，实时显示各个通道的波形，用户可以定制显示波形的有效值、一次有效值、相角值、直流分量、谐波分量和波形刷新时间。

查询结果，显示按条件查询的波形列表。显示的信息包括波形序号、波形故障时间、故障元件、启动类型、故障描述。用户可以查看波形报告、分许波形和导出波形。

波形分析，为用户提供一个分析波形的功能界面，包括向量、谐波、功率、故障分析。

列表区，列表区是显示录波器事件的区域，有最新故障简报、事件记录、历史数据检索。列出最新的故障简报，包括故障线路、故障时间、启动类型、测距。

列出录波自身硬件和软件告警信息，通过信息提示可以更快的定位故障点。

整机可配置四块AD板、一块直流板、三块开关量板。每块AD有32通道

定值修改，点击进入定值配置界面，可以修改采样频率、录波时间、模拟量定值、频率定值、序量定值、开关量定值。通过点击标签页就可以切换到上述功能界面。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。