一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于：包括无线基站、电压采集节点、电流采集节点和上位机；所述电压采集节点和电流采集节点通过无线基站与上位机无线通信。同时也公开了该装置的测录方法。本发明提供的变电站启动调试无线同步测录装置和方法，是一种分布式无线同步测量系统，相比于传统的集中有线测量仪器和方法，具有无需拖放线缆、精度高、安全性高、使用方便、效率高等特点。
【专利说明】一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置及方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置及方法，属于输变电技术领域。
【背景技术】
[0003]变电站启动调试实验主要通过测录电流电压暂态波形数据来分析和检验系统过电压和过电流水平、开关性能可靠性等，为二次保护提供相关参考数据。
[0004]当前大部分启动调试测录工具使用通用录波仪系统，录波仪工作时须放置在保护室或调试车辆中，通过十几米到数百米不等的测量线缆接到测量点，电磁暂态信号经过这些长线缆传输后，必然存在信号畸变和引入干扰问题，影响测量的效果和准确度;此外，过多的线缆增加了系统复杂度，收放线工作增加了作业人员劳动强度，降低整体调试工作效率。
[0005]录波仪系统在测录电流时，大部分采用调理电路放线串接到二次回路的方式，新的回路引入了很多不确定性，一旦某个位置断开，就会导致二次回路开路，造成较大责任事故，具有极大风险。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置及方法。
[0007]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，包括无线基站、电压采集节点、电流采集节点和上位机;所述电压采集节点和电流采集节点通过无线基站与上位机无线通信。
[0008]所述电压采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路;所述GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接；
所述电流采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路;所述GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接。
[0009]所述电压调理采集电路包括依次连接的电压接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接；
所述电流调理采集电路包括依次连接的电流接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接。
[0010]FPGA+ARM采集控制器包括FPGA、ARM和存储器，所述FPGA与ARM连接，所述存储器与ARM连接;所述FPGA还分别与数字隔离电路和GPS电路连接，所述ARM还与无线通信电路连接。
[0011]所述电流接线端子排外接钳形电流探头。
[0012]—种用于变电站启动调试的无线同步测录装置的测录方法，包括以下步骤，
步骤1，将无线基站放置在适当的位置，开启后提供一个无线网络；
步骤2，将电压采集节点、电流采集节点和上位机放置在适当的位置，开启并接入无线网络；
步骤3，电压采集节点采集电压信号，光电隔离耦合放大器将电压信号缩小成可供ADC处理的弱电压信号，运放和滤波电路将该电压信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电压信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电压信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机；当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据；
电流采集节点采集电流信号，光电隔离耦合放大器将电流信号缩小成可供ADC处理的弱电流信号，运放和滤波电路将该电流信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电流信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电流信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机;当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据；
步骤4，上位机接受采样数据，采样数据到达后将被解析并按时间排列，然后进行显示、处理、分析和保存。
[0013]本发明所达到的有益效果:本发明提供的变电站启动调试无线同步测录装置和方法，是一种分布式无线同步测量系统，相比于传统的集中有线测量仪器和方法，具有无需拖放线缆、精度高、安全性高、使用方便、效率高等特点。
【附图说明】
[0014]图1为本发明装置的结构图。
[0015]图2为电压采集节点的结构图。
[0016]图3为电压调理采集电路的结构图。
[0017]图4为电流采集节点的结构图。
[0018]图5为电流调理采集电路的结构图。
[0019]图6为FPGA+ARM采集控制器的结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0021]如图1所示，一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，包括无线基站、电压采集节点、电流采集节点和上位机。电压采集节点和电流采集节点通过无线基站与上位机无线通信。
[0022]无线基站包括依次连接的无线通信模块、功率放大电路和天线。上位机为安装有客户端的计算机。
[0023]如图2所示，电压采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路。GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接。
[0024]如图3所示，电压调理采集电路包括依次连接的电压接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接。
[0025]如图4所示，电流采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路。GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接。
[0026]如图5所示，电流调理采集电路包括依次连接的电流接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接，电流接线端子排外接钳形电流探头。
[0027]如图6所示，FPGA+ARM采集控制器包括FPGA、ARM和存储器，FPGA与ARM连接，存储器与ARM连接；FPGA还分别与数字隔离电路和GPS电路连接，ARM还与无线通信电路连接。
[0028]上述装置的测录方法，包括以下步骤:
步骤I，将无线基站放置在适当的位置，开启后提供一个无线网络。
[0029]步骤2，将电压采集节点、电流采集节点和上位机放置在适当的位置，开启并接入无线网络。
[0030]步骤3，电压采集节点采集电压信号，光电隔离耦合放大器将电压信号缩小成可供ADC处理的弱电压信号，运放和滤波电路将该电压信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电压信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电压信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机;当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据；
电流采集节点采集电流信号，光电隔离耦合放大器将电流信号缩小成可供ADC处理的弱电流信号，运放和滤波电路将该电流信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电流信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电流信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机;当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据。
[0031 ]步骤4，上位机接受采样数据，采样数据到达后将被解析并按时间排列，然后进行显示、处理、分析和保存，最后自动生成报表和实验报告。
[0032]上述变电站启动调试无线同步测录装置和方法，是一种分布式无线同步测量系统，相比于传统的集中有线测量仪器和方法，具有无需拖放线缆、精度高、安全性高、使用方便、效率高等特点。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于:包括无线基站、电压采集节点、电流采集节点和上位机;所述电压采集节点和电流采集节点通过无线基站与上位机无线通信。2.根据权利要求1所述的一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于:所述电压采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路;所述GPS电路、无线通信电路和电压调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接； 所述电流采集节点包括FPGA+ARM采集控制器、GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路;所述GPS电路、无线通信电路和电流调理采集电路均与FPGA+ARM采集控制器连接。3.根据权利要求2所述的一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于:所述电压调理采集电路包括依次连接的电压接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接； 所述电流调理采集电路包括依次连接的电流接线端子排、光电隔离耦合放大器、运放和滤波电路、ADC和数字隔离电路，数字隔离电路与FPGA+ARM采集控制器连接。4.根据权利要求3所述的一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于:FPGA+ARM采集控制器包括FPGA、ARM和存储器，所述FPGA与ARM连接，所述存储器与ARM连接；所述FPGA还分别与数字隔离电路和GPS电路连接，所述ARM还与无线通信电路连接。5.根据权利要求3所述的一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置，其特征在于:所述电流接线端子排外接钳形电流探头。6.基于权利要求4所述的一种用于变电站启动调试的无线同步测录装置的测录方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤I，将无线基站放置在适当的位置，开启后提供一个无线网络； 步骤2，将电压采集节点、电流采集节点和上位机放置在适当的位置，开启并接入无线网络； 步骤3，电压采集节点采集电压信号，光电隔离耦合放大器将电压信号缩小成可供ADC处理的弱电压信号，运放和滤波电路将该电压信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电压信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电压信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机；当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据； 电流采集节点采集电流信号，光电隔离耦合放大器将电流信号缩小成可供ADC处理的弱电流信号，运放和滤波电路将该电流信号进行放大并滤除高频噪声和干扰信号，然后由ADC进行模数转换，转换后的数字电流信号经过数字隔离电路后进入FPGA，FPGA将数字电流信号打包成一帧一帧的采样数据，FPGA同时接收GPS电路传来的信号，并解析出时间，将时间戳添加到每一帧采样数据中，然后上传给ARM，ARM接收采样数据并校验无误后，检测采样数据波形是否达到上位机设定的触发条件，如未达到触发条件，将采样数据帧转换成1kSPS以下的采样数据上传给上位机;当满足上位机设定的触发条件后，ARM先在本地保存触发时刻前后一段时间的采样数据波形，然后向上位机报告设备触发，并上传触发时刻前后一段时间的采样数据； 步骤4，上位机接受采样数据，采样数据到达后将被解析并按时间排列，然后进行显示、处理、分析和保存。
【文档编号】G01R31/00GK105842573SQ201610411431
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】马勇, 陈 光, 张照辉, 谢天喜, 周志成, 陶风波, 刘洋, 王小军, 龚引颖
【申请人】国网江苏省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司