专利名称：发变组综合监录装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子技术，具体说就是一种发变组综合监录装置。
背景技术：
发变组综合监录装置主要用于发电厂、变电站及配电站等场所，当发电机、变压器 组发生故障时，保护装置动作切除故障及切除故障的断路器重新合闸的故障过程中，监录 装置可记录故障发生前后一段时间内的电流、电压的变化过程以及保护和开关量的动作时 序，并将记录的故障数据保存，为事故后故障分析提供依据。现有的故障录波装置主要有以 下不足之处装置可记录的模拟量通道和开关量通道数不够，模拟量和开关量的采样不同 步，采集频率不高；装置的主要功能是记录故障数据，在实时监测方面功能不足；无稳态数 据记录功能，不能记录长期的稳态运行数据；采用工业控制计算机为数据采集或记录分析 的主体，其体积大、功耗高，带有风扇用于散热，可靠性不高；发电厂或变电站在设备检修后 需要做大量的电气试验，一般录波装置不具备电气试验功能，需使用专用的电气试验仪器。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验 功能的发变组综合监录装置。本实用新型的目的是这样实现的它是由主机箱和扩展机箱组成的，主机箱连接 扩展机箱，主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、 人机界面、外部通讯和电源模块，DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS 模块和管理单元，管理单元连接人机界面和外部通讯，扩展机箱包括模拟量单元、开关量单 元、DSP数据采集单元和电源模块，模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。本实用新型发变组综合监录装置，所述的模拟量通道、开关量通道接入路数多，其 中模拟量96路、开关量192路，并可根据需要扩展。全部模拟量、开关量信号同步采集，采集 频率10K/S，采集脉冲可与GPS脉冲同步。数据采集单元采用付利叶算法计算DFT，实时计算 模拟量的幅值和相位，当电力系统的频率发生波动时，数据采集单元自动调整采样时间间 隔，避免频率泄漏，保证计算的准确和适应性。本实用新型组态和安装灵活，适应场所多，在 接入量少时可只用一个主机箱，独立组屏或与其它装置一起安装，也可以作为便携式装置 使用。接入量多时，加一个扩展机箱即可。具有故障测距功能，在安装在变电站场所时，当线 路发生短路故障时，装置可记录故障数据，利用故障前后的电压、电流及阻抗参数测量出故 障短路位置，以方便线路检修。本实用新型电气试验软件支持多种电气试验功能，包括用 于测试发电机参数的各种特性试验和励磁系统试验；变压器组的试验功能，以测试变压器 的空载特性、短路特性、负载特性及励磁涌流特性；断路器的开关特性试验；PT/CT试验等。 支持多种通讯方式(RS485、以太网等)，支持多种通讯协议(103协议、M0DBUS协议等)可 与故障信息子站、故障信息处理系统、DCS等进行通讯。
图1为本实用新型的整体结构方框图；图2为本实用新型的机箱面板图；图3为本实用新型的机箱内部配置图；图4为本实用新型的数据采集单元原理图；图5为本实用新型的模拟量信号为交流电流时的模拟量单元原理图；图6为本实用新型的模拟量信号为交流电压时的模拟量单元原理图；图7为本实用新型的模拟量信号为直流电压时的模拟量单元原理图；图8为本实用新型的模拟量信号为直流电流时的模拟量单元原理图；图9为本实用新型的模拟量信号为转速时的模拟量单元原理图；图10为本实用新型的开关量信号为无源时的开关量单元原理图；图11为本实用新型的开关量信号为有源时的开关量单元原理图。
具体实施方式
以下结合附图举例对本实用新型作进一步说明。实施例1 结合图1，本实用新型发变组综合监录装置，它是由主机箱和扩展机箱 组成的，主机箱连接扩展机箱，主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采 集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块，DSP数据采集单元分别连接模拟量单 元、开关量单元、GPS模块和管理单元，管理单元连接人机界面和外部通讯，扩展机箱包括模 拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块，模拟量单元、开关量单元连接DSP数 据采集单元。实施例2 结合图2-图11，本实用新型发变组综合监录装置由一个或两个机箱组 成，两个机箱分别为主机箱和扩展机箱。每一机箱可采集48路模拟量和64路开关量(扩 展机箱可达128路开关量)，管理单元板安装在主机箱，各机箱的数据采集单元通过通讯线 与管理单元连接。主机箱可采集模拟量48路，开关量64路，在发电机组或变压器组需要采 集的模拟量和开关量路数少时，可只安装主机箱。两个机箱可采集模拟量96路，开关量192 路，适用于电气量和保护开关量较多的机组或变压器组。机箱采用19寸6U高度铝合金机 箱，每一机箱包括以下插件，管理单元插件(仅主机箱)、数据采集单元插件、模拟量采集插 件单元、开关量采集单元插件、电源单元插件，各插件通过背板连接。数据采集单元通过数 据通讯线与管理单元间通讯。管理单元包括工控主板、硬盘、显示接口、通讯接口等，管理单 元安装在管理单元板上，核心为嵌入式工控模块，此工控模块采用低功耗、高性能的CPU，模 块上集成了显示芯片、网络芯片、USB控制器等，具有丰富的外围接口。主机箱前面板安装有 液晶显示器，管理单元通过LVDS数据线控制显示。管理单元通过通讯线与主机箱及扩展机 箱的数据采集单元通讯，实时读取采集波形和计算数据，监测电气量和开关量的异常变化， 以启动故障录波。数据采集单元负责采集模拟量和开关量，数据采集单元采用TI公司的 高性能32位浮点数字信号处理器TMS320C6713，为运算核心，该芯片包含两组并行运算处 理单元，在200M主频下，运算速度可达1600MIPS/1200MFL0PS，运算速度极快，数字信号处 理能力强。采用MAX1270型CPLD芯片来控制A/D采集及其它组合与时序逻辑。采用6片 8通道同步采样A/D芯片MAX1320，完成48路模拟量同步采集。数据采集单元可同步采集48路模拟量(模拟量由模拟量单元通过背板提供)，128路开关量(开关量单元通过背板提 供)，采集频率达到10K/S。数据采集单元可实时计算全部模拟量的相量(幅值、相角)及 各生派生参数如有功、无功、功率因数、正序、负序、零序等。模拟量单元完成模拟量信号的 隔离、转换、滤波和放大。每一模拟量单元可处理12路模拟量信号，这些模拟量信号包括 交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、转速等。开关量采集单元完成无源或有源开关量 信号的光电隔离、电平转换及继电器输出控制功能。每一开关量采集单元可采集32路开关 量信号，可控制两路继电器的输出。电源单元输入交直流200V，为机箱其它单元提供电源 (5V、士 15V、24V)等。本实用新型系统软件包括在线监测软件、系统配置软件、电气试验软件、数据分 析软件。在线监测软件作为装置的系统软件，完成以下工作初始化数据采集单元，设置系 统参数，启动数据采集单元工作；接收数据采集单元传送的波形、相量数据，记录稳态数据， 并实时显示；判断电气量、开关量是否发生变化及变化是否引发故障记录，是则记录故障数 据；维护故障数据，在线路发生故障时测量短路位置；向信息子站或其它控制系统传送数 据。电气试验软件完成各种电气试验数据记录、数据分析计算、数据比较等功能。数据分析 用于分析记录的故障波形，可同轴或异轴分析比较波形、分析谐波、分析矢量、计算各种派 生参数(有功、无功、功率因数、序量等)、测量故障线路短路位置。实施例3 本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验 功能的装置，它具有以下特征分布式数据采集，装置可记录和采集模拟量通道96路，开关 量通道192路，模拟量和开关量同步采样，采集频率达到10K/S ；装置功能综合集成了故障 录波和实时监测功能，实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模拟量通道波形监测、 矢量图监测等；装置提供了稳态数据记录功能，可记录长达3个月的电气量数据，并且可对 电气量的变化趋势、故障等进行统计和分析。装置的数据单元采用嵌入式、低功耗、无风扇 的工控模块，采用电子盘代替硬盘，而不是采用笨重的工控机，主机的稳定性、可靠性大为 增加。装置支持各种电气试验功能，包括发电机启动时的各种电气试验(空载试验、短路 试验、励磁试验、同期试验等)，变压器试验(励磁涌流试验、空载试验、短路试验、负载试验
权利要求一种发变组综合监录装置，它是由主机箱和扩展机箱组成的，其特征在于主机箱连接扩展机箱，主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块，DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元，管理单元连接人机界面和外部通讯，扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块，模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。
专利摘要本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的发变组综合监录装置。它是由主机箱和扩展机箱组成的，主机箱连接扩展机箱，主机箱包括模拟量单元、开关量单元、GPS模块、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面、外部通讯和电源模块，DSP数据采集单元分别连接模拟量单元、开关量单元、GPS模块和管理单元，扩展机箱包括模拟量单元、开关量单元、DSP数据采集单元和电源模块，模拟量单元、开关量单元连接DSP数据采集单元。本实用新型电气试验软件支持多种电气试验功能，支持多种通讯方式，支持多种通讯协议，可与故障信息子站、故障信息处理系统、DCS等进行通讯。
文档编号G01R31/08GK201607499SQ20102014123
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者何经伟, 国际平, 林海涛, 王怀君 申请人:哈尔滨国力电气有限公司