专利名称：一种开关动作录波仪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力开关动作电力测量装置，特别适用于一种开关动作录 波仪装置。
技术背景现有的电力开关触头在电网运行过程中，经常由于电网负荷超载或电路发 生短路时，开关触头很容易产生火花及电弧，在电网运行过程中，开关触头有 可能会发生误动作，而且开关的保护电路也有可能会错误的输出保护信号导致 触头误动，从而影响电网的正常运行。为了在误动事故发生后进行分析，明确 责任，需要对开关进行监测，实时的记录下开关动作时的各触头波形。 发明内容本实用新型的发明目的是提供一种结构简单，使用方便，可靠性高， 一旦 出现开关动作，能及时录取各触头、线圈内的电流变化，并记录变化发生的实 时时间的一种开关动作录波仪装置。为了克服现有技术不足，本实用新型的技术方案是这样解决的主控制电路依次分别与人机接口电路、存储电器、USB通信接口、 A/D转换电路、GPS 模块、本地时钟电路连接，其人机接口电路又分别与显示器、按键连接，A/D 转换电路与信号采集电路连接，GPS模块连接有天线；所述单片机还分别连接 有振荡器、看门狗、复位电路、地址锁存器；所述A/D转换电路分别连接信号 滤波放大器A、信号滤波放大器N，霍尔元件A与信号滤波放大器A连接， 霍尔元件N与信号滤波放大器N连接。本实用新型与现有技术相比，能够实时的监测和记录八路(包括6路触头 信号和2路分、合闸线圈)信号的电流变化，在本地显示的同时，也可将记录
数据上传到上位机进行处理和分析。本产品显示界面直观、内容丰富；操作简 便灵活；与上位机通信采用广泛使用的USB接口，接口方便，传输速率快； 此外本产品还带有GPS接收装置，可以精确的同步全网时间，以确保纪录的 准确性。
图1为本实用新型电路总体结构示意框图； 图2为图1的主控制器单元结构示意框图； 图3为图1的主信号输入、采集单元结构示意框图； 图4为图1的信号输入与采集单元电路结构原理图； 图5为图1的电路结构原理图。
具体实施方式
附图为本实用新型的实施例。
以下结合附图对本实用新型的发明内容作进一步说明参照图l、图2、图3所示，主控制电路4依次分别与人机接口电路3、存 储电器IO、 USB通信接口9、 A/D转换电路5、 GPS模块7、本地时钟电路8 连接，其人机接口电路3又分别与显示器1、按键2连接，A/D转换电路5与 信号采集电路6连接，GPS模块7连接有天线7 — 1;所述单片机14还分别连 接有振荡器ll、看门狗12、复位电路13、地址锁存器15;所述A/D转换电路 5分别连接信号滤波放大器A16、信号滤波放大器N17，霍尔元件A18与信号 滤波放大器A16连接，霍尔元件N19与信号滤波放大器N17连接。所述存储 电路10中连接有一个串行存储器。主控制器部分核心系列单片机为P89V51RD2。复位电路在开机上电时为系统提供复位信号，以确保系统的正常开启。 看门狗电路是为了防止程序跑飞或者死机情况的出现。在程序正常运行期 间，每隔一定时间就要向看门狗发送信号(即"喂狗")， 一旦程序运行不正常，
看门狗电路将输出复位信号强制系统重新开始运行。 振荡器电路为系统运行提供必需的时钟信号。此外，主控制器部分还提供管理整个系统的数据、地址总线。 人机接口单元包括显示与键盘，完成人机交互操作功能。显示部分采用了一块240*128的图形点阵液晶模块，以达到良好的显示效果。键盘由3个功能键组成。与一般设备相比，按键个数较少，简化了设计， 方便操作。通信单元主要完成本系统与上位机(PC机)之间的命令、信息传输。通 信单元核心为一片USB接口芯片，采用USB通信协议，与普通串口相比，通 信速率得到了很大的提高，使得本系统与上位机之间的信息交换更加快捷。同 时，目前几乎所有的计算机上都配有USB接口，因而应用更加方便。 实时时钟单元为整个系统提供当前实时时间，关机后时间不会丢失。 本单元由两部分构成本地实时时钟和GPS接收模块。 本地实时时钟为一片DS12887芯片。DS12887可进行年、月、日、时、分、 秒计时功能，并有闰年补偿功能。同时，其内部自带锂电池，可以保证时钟数 据10年内不会丢失。GPS模块接收全球定位系统的时间信号，其时间可以精确到毫秒。 系统时间由本地实时时钟提供，GPS模块每隔一定时间对本地实时时钟进 行修正，以保证系统时间的准确性。 信号输入、采集单元本单元负责采集各触头和分、合闸线圈内流过的电流信号。 如图3所示，霍尔元件作为前端传感器感应各触头、线圈内流过的电流， 并以电压形式输出。信号滤波、放大电路对霍尔元件的输出电压进行处理，变 到可以为A/D转换器所接受的范围，然后送至A/D转换器。A/D转换器进行
模拟/数字转换后，将霍尔元件采集到的电流信号以数字形式送给主控制器MCU，进行各种分析和处理。存储单元负责对采集到的触头、线圈内电流变化信息进行存储。为了保证系统的存储容量，本系统采用了大容量的串行FLASH存储器，可 以存储高达200多次开关动作的电流数据。图4所示为信号输入与采集单元电路，图中插座J1，插座J1插件的第二引 脚的节点上连接一个电容C1，电容C1另一端连接电阻R1，电阻R1另一端连 接W1， Wl另一端分别连接在电阻R2、 R5的一端，其中电阻R2另一端连接在 插件的第2引脚上，电阻R5的另一端连接电阻R6和运算放大器有源滤波芯片 UA1的第3引脚正极上，有源滤波芯片UA1的第2、 1引脚并联电阻R7，第2 引脚上串联电阻R4，电阻R4接入GND上，本电路中的J2 J8各电子元件连接 结构与J1连接结构相同。其中J1 J8则分别连接测量6个触头、2个合、分 闸线圈的霍尔元件。芯片U6A的第3引脚上串联连接电阻R42，第2引脚与第6引脚连接，第5 引脚与芯片U6B的第11引脚连接，第12引脚与第8引脚连接，第9脚连接到 A/D转换器U5的第10脚。芯片U7的1引脚接入电源VCC上，4、 5、 3引脚并联接入GND上，8、 7、 6 引脚并联接入GND上，引脚2的节点与引脚6并联连接电容C14和电阻R66， 电阻R66另一端串联连接可变电阻500、电阻R67，电阻R67另一端分别接入 到GND和电容C15上，电容C15另一端接入+125V。图5所示为主控制部分电路图，图中插座DCIN1第1脚与芯片Ll的第1 脚相连，第3、 4脚与L1的第2脚相连。CPU芯片U10第1、 2、 3、 4脚与U8的第14、 9、 13、 12脚相连；第5、 12脚与USB控制器A2的第12、 14脚相连；第6、 7、 8脚分别连接到按键Sl 、 S2、 S3的1脚，同时分别接一个上拉电阻；第10、 11脚接到电平转换芯片Al
的第12、 11脚、Jll的第2、 3脚；第13脚接到实时时钟芯片A4的第19脚； 第14脚接到A/D转换器U5的第7脚；第21 28脚连接到U12的第9 2脚； 第39~32脚连接到Ull的第2 9脚、A3的13 15和17 21脚、A4的4~11脚、 A2的1~4禾口 5 9脚、J9的9 16脚。FLASH存储器U9的第1、 2、 4、 8脚分别接到U8的第6、 7、 8、 11脚。 插座J10的第1脚经过一个电阻R61连接到A2的第19脚，同时经过电阻 R62下拉到地；第2、 3脚分别经过一个电阻连接到A2的25、 26脚。本产品上电后正常运行，即开始对各触头、线圈的电流信号进行监测，同 时每隔一定时间接收GPS时间对本地实时时钟进行校准。 一旦检测到某一触头 或线圈内的电流产生了变化，即开始对各路信号进行采集和记录，同时记录变 化发生的时间。1次记录完毕后立即更新显示，并将记录上传，同时再次进入
权利要求1、一种开关动作录波仪装置，其特征在于由主控制电路(4)依次分别与人机接口电路(3)、存储电器(10)、USB通信接口(9)、A/D转换电路(5)、GPS模块(7)、本地时钟电路(8)连接，其人机接口电路(3)又分别与显示器(1)、按键(2)连接，A/D转换电路(5)与信号采集电路(6)连接，GPS模块(7)连接有天线(7-1)；所述单片机(14)还分别连接有振荡器(11)、看门狗(12)、复位电路(13)、地址锁存器(15)；所述A/D转换电路(5)分别连接信号滤波放大器A(16)、信号滤波放大器N(17)，霍尔元件A(18)与信号滤波放大器A(16)连接，霍尔元件N(19)与信号滤波放大器N(17)连接。
2、 根据权利要求1所述一种开关动作录波仪装置，其特征在于所述存储 电路中连接有一个串行存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种开关动作录波仪装置。主控制电路依次分别与人机接口电路、存储电器、USB通信接口、A/D转换电路、GPS模块、本地时钟电路连接，其人机接口电路又与显示器、按键连接，A/D转换电路与信号采集电路连接，所述单片机还连接振荡器、看门狗、复位电路、地址锁存器；所述A/D转换电路分别连接信号滤波放大器A、信号滤波放大器N，霍尔元件A与信号滤波放大器A连接，霍尔元件N与信号滤波放大器N连接。能够实时的监测和记录八路信号的电流变化，将数据上传到上位机进行处理和分析。界面直观，接口方便，传输速率快；带有GPS接收装置，可以精确的同步全网时间，确保纪录准确性，实时记录下开关动作时的各触头波形。
文档编号G08C19/02GK201035742SQ200620136459
公开日2008年3月12日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者鹏 孙, 萍 李, 金基平 申请人:西安博能电力技术有限公司