环网柜电气量采集及故障记录装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种环网柜电气量采集及故障记录装置，包括：信号调理电路、模数转换采样模块、微处理器和电力参数采样模块，模数转换采样模块实时采集信号调理电路输出的电信号，并进行模数转换后输出至微处理器进行故障录波和故障记录；电力参数采样模块实时采集信号调理电路输出的电信号，并依据该电信号得到电气量参数。由于信号调理电路输出的电信号通过双通道可以分别送入模数转换采样模块和电力参数采样模块，因此以分别实现电气量采集及故障记录。可以看出，本发明提供的环网柜电气量采集及故障记录装置同时具备电气量采集及故障记录功能，从而不仅减少了装置在环网柜内的占用空间，而且还简化了操作过程。
【专利说明】环网柜电气量采集及故障记录装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环网柜在线监测【技术领域】，更具体的说，涉及一种环网柜电气量采集 及故障记录装置。
【背景技术】
[0002] 环网柜是一组高压开关设备装在金属或非金属绝缘柜体内，或做成拼装间隔式环 网供电单元的电气设备，因其具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数等优点，所以 被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及 箱式变电站中。
[0003] 为保证环网柜供电的安全性、可靠性，就需要对环网柜进行在线监测。目前，虽然 针对环网柜在线监测的研究较为广泛，但是多数装置仅仅是完成对环网柜电气量参数的实 时采集，当对环网柜进行故障记录时，就需要采用专用的故障记录装置，从而不仅增加了设 备在环网柜内的占用空间，还增加了监测过程的繁琐操作。因此如何提供一种同时具备环 网柜电气量采集及故障记录的装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种环网柜电气量采集及故障记录装置，以实现同一装置 同时具备电气量采集及故障记录功能。
[0005] -种环网柜电气量采集及故障记录装置，包括：
[0006] 输入端分别与环网柜中各个互感器电连接，用于接收各个互感器输出的电信号， 并将所述电信号中的交流电压信号转换为单向正弦信号的信号调理电路；
[0007] 输入端与所述信号调理电路的第一输出端电连接，用于实时采集所述信号调理电 路输出的电信号，并对所述电信号进行模数转换的模数转换采样模块；
[0008] 第一输入端与所述模数转换采样模块的输出端电连接，用于获取所述模数转换采 样模块输出的模数转换后的电信号，并利用所述模数转换后的电信号进行故障录波和故障 记录的微处理器；
[0009] 输入端与所述信号调理电路的第二输出端电连接，输出端与所述微处理器的第二 输入端电连接，用于实时采集所述信号调理电路输出的电信号，并依据该电信号得到所述 环网柜的电气量参数的电力参数采样模块。
[0010] 优选的，所述模数转换采样模块为型号为MAX1320的模数芯片。
[0011] 优选的，所述电力参数采样模块为型号为ATT7022的三相电能计量芯片。
[0012] 优选的，还包括：
[0013] 与所述微处理器电连接，用于存储所述微处理器输出的故障录波数据、故障记录 数据以及所述电气量参数的数据存储模块。
[0014] 优选的，所述数据存储模块为型号为FM24V02的铁电存储器。
[0015] 优选的，所述数据存储模块具有高速12C接口。
[0016] 优选的，还包括：
[0017] 与所述微处理器电连接，具有一个数据实时传输接口和一个环网柜内设备级联接 口的通信模块。
[0018] 优选的，还包括：
[0019] 与所述微处理器电连接的触摸屏控制器。
[0020] 优选的，所述触摸屏控制器包括：显示电路和按键电路，所述显示电路和所述按键 电路电连接。
[0021 ] 优选的，所述模数转换采样模块内设有同步采样ADC放大器。
[0022] 从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种环网柜电气量采集及故障记录装 置，模数转换采样模块实时采集信号调理电路输出的电信号，并进行模数转换后输出至微 处理器进行故障录波和故障记录；电力参数采样模块实时采集信号调理电路输出的电信 号，并依据该电信号得到电气量参数。由于信号调理电路输出的电信号通过双通道可以分 别送入模数转换采样模块和电力参数采样模块，因此以分别实现电气量采集及故障记录。 可以看出，本发明提供的环网柜电气量采集及故障记录装置同时具备电气量采集及故障记 录功能，从而不仅减少了装置在环网柜内的占用空间，而且还简化了操作过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0024] 图1为本发明实施例公开的一种环网柜电气量采集及故障记录装置；
[0025] 图2为本发明实施例公开的另一种环网柜电气量采集及故障记录装置。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明实施例公开了一种环网柜电气量采集及故障记录装置，以实现同一装置同 时具备电气量采集及故障记录功能。
[0028] 参见图1，本发明实施例公开的一种环网柜电气量采集及故障记录装置的结构示 意图，包括：信号调理电路11、模数转换采样模块12、微处理器13和电力参数采样模块14 ;
[0029] 其中：
[0030] 信号调理电路11的输入端与环网柜中各个互感器电连接，用于接收各个互感器 输出的电信号，并将所述电信号中的交流电压信号转换为单向正弦信号。
[0031] 其中，互感器包括电压互感器（Potential Transformer, PT)和电流互感器 (Current Trensformer, CT) 〇
[0032] 具体的，电网监测点的三相电压、零序电压共4路原始信号，首先通过4组PT转换 成低电压交流信号（例如，±5V)，然后再通过信号调理电路11转换为单向正弦信号（例 如，0?5V)。
[0033] 电网监测点的三相电流、零序电流共4路原始信号，通过4组CT转换成低电流交 流信号，然后输出至信号调理电路11。
[0034] 需要说明的是，信号调理电路11不仅可以将双极性电压信号转换为所需的信号， 还能实现输入信号的隔离传输，切换回路干扰并有效解决干扰。
[0035] 模数转换采样模块12的输入端与信号调理电路11的第一输出端电连接，用于实 时采集信号调理电路11输出的电信号，并对所述电信号进行模数转换。
[0036] 微处理器13的第一输入端与模数转换米样模块12的输出端电连接，用于获取模 数转换采样模块12输出的模数转换后的电信号，并利用所述模数转换后的电信号进行故 障录波和故障记录。
[0037] 具体的，微处理器13依据预先设定的捕获计算周期，通过两次中断获取两次中断 时间间隔内，模数转换采样模块12输出的模数转换后的电信号，在对该电信号进行分析、 处理后，依据故障判断原理，得到故障判断结果，并记录故障时刻的实时波形，实现故障记 录功能。
[0038] 电力参数采样模块14的输入端与信号调理电路11的第二输出端电连接，电力参 数采样模块14的输出端与微处理器13的第二输入端电连接，电力参数采样模块14用于实 时采集信号调理电路11输出的电信号，并依据该电信号得到环网柜的电气量参数。
[0039] 其中，电力参数采样模块14能够测量出各相及合相的有功功率、无功功率、视在 功率、有功电能等，电力参数采样模块14还能测量各相的电流有效值、电压有效值、功率因 数、相角、频率等电气量参数。
[0040] 综上可以看出，模数转换采样模块12实时采集信号调理电路11输出的电信号，并 进行模数转换后输出至微处理器13进行故障录波和故障记录；电力参数采样模块14实时 采集信号调理电路11输出的电信号，并依据该电信号得到电气量参数。由于信号调理电路 11输出的电信号通过双通道可以分别送入模数转换采样模块12和电力参数采样模块14， 因此以分别实现电气量采集及故障记录。所以本发明提供的环网柜电气量采集及故障记录 装置同时具备电气量采集及故障记录功能，从而不仅减少了装置在环网柜内的占用空间， 而且还简化了操作过程。
[0041] 需要说明的是，微处理器13中载有故障检测程序，可对实时获取的电压、电流在 线分析，并及时判断电网故障，提供故障信息。
[0042] 较优的，微处理器13采用型号为LPC2136的ARM处理器，该ARM处理器具有高性 能采样主频60MHZ。
[0043] 较优的，模数转换采样模块12采用型号为MAX1320的模数芯片。
[0044] MAX1320模数芯片为14位模数芯片，该芯片将同步采样保持器、多路开关和高速 ADC(Analog Digital Converter,模数转换）芯片集于一体，具有模数转换速度快、精度高、 使用方便、接口简单、经济实用、工作稳定可靠的优点。MAX1320模数芯片具有8个同步采样 ADC放大器输入，每个通道模数转换的时间为1. 6 μ s，8通道的转换时间为3. 7 μ s，采样速 度在8通道时达到250Ksps，因而能够满足故障算法所需的精度要求。
[0045] 较优的，电力参数采样模块14采用型号为ΑΤΤ7022的三相电能计量芯片，ΑΤΤ7022 三相电能计量芯片能够测量出各相及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能等， 还能够测量各相的电流有效值、电压有效值、功率因数、相角、频率等电气量参数。
[0046] 需要说明的一点是，在进行故障算法时，需要模数转换采样模块12提供精度较高 的实时电压、实时电流采样数据，而电力参数采样模块14在进行电气量参数计算时所需的 采样数据精度相对较低，因而经过信号调理电路11处理后的8路输入信号必须通过双通道 分别输出至模数转换采样模块12、电力参数采样模块14进行采样，由于两个采样电路对采 样数据的精度要求不同，因而采用不同的采样频率。
[0047] 参见图2,本发明另一实施例公开的一种环网柜电气量采集及故障记录装置的结 构示意图，结合图1和图2,环网柜电气量采集及故障记录装置还包括：数据存储模块15 ;
[0048] 数据存储模块15与微处理器13电连接，用于存储微处理器13输出的故障录波数 据、故障记录数据以及电气量参数。
[0049] 其中，数据存储模块15采用型号为FM24V02的铁电存储器。
[0050] 数据存储模块15具有高速12C接口，无擦写次数限制，可完成对微处理器13输出 的电气量参数的本地存储；在电网发生故障时，还可以完成对故障录波数据、故障记录数据 的存储。
[0051] 为进一步优化上述实施例，还包括：触摸屏控制器16 ;
[0052] 触摸屏控制器16与微处理器13电连接。
[0053] 其中，触摸屏控制器16包括电连接的显示电路和按键电路，显示电路可以实时显 示故障录波数据、故障记录数据以及电气量参数；按键电路可以实现按键操作。
[0054] 为进一步优化上述实施例，还包括：通信模块17 ;
[0055] 通信模块17与微处理器13电连接，通信模块17具有一个数据实时传输接口和一 个环网柜内设备级联接口，两个接口均采用MODBUS协议，可实现C/S结构中客户端功能。
[0056] 综上可以看出，模数转换采样模块12实时采集信号调理电路11输出的电信号，并 进行模数转换后输出至微处理器13进行故障录波和故障记录；电力参数采样模块14实时 采集信号调理电路11输出的电信号，并依据该电信号得到电气量参数。由于信号调理电路 11输出的电信号通过双通道可以分别送入模数转换采样模块12和电力参数采样模块14， 因此以分别实现电气量采集及故障记录。所以本发明提供的环网柜电气量采集及故障记录 装置同时具备电气量采集及故障记录功能，从而不仅减少了装置在环网柜内的占用空间， 而且还简化了操作过程。
[0057] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0058] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，包括： 输入端分别与环网柜中各个互感器电连接，用于接收各个互感器输出的电信号，并将 所述电信号中的交流电压信号转换为单向正弦信号的信号调理电路； 输入端与所述信号调理电路的第一输出端电连接，用于实时采集所述信号调理电路输 出的电信号，并对所述电信号进行模数转换的模数转换采样模块； 第一输入端与所述模数转换采样模块的输出端电连接，用于获取所述模数转换采样模 块输出的模数转换后的电信号，并利用所述模数转换后的电信号进行故障录波和故障记录 的微处理器； 输入端与所述信号调理电路的第二输出端电连接，输出端与所述微处理器的第二输入 端电连接，用于实时采集所述信号调理电路输出的电信号，并依据该电信号得到所述环网 柜的电气量参数的电力参数采样模块。
2. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述模数 转换采样模块为型号为MAX1320的模数芯片。
3. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述电力 参数采样模块为型号为ATT7022的三相电能计量芯片。
4. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，还包括： 与所述微处理器电连接，用于存储所述微处理器输出的故障录波数据、故障记录数据 以及所述电气量参数的数据存储模块。
5. 根据权利要求4所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述数据 存储模块为型号为FM24V02的铁电存储器。
6. 根据权利要求4所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述数据 存储模块具有高速12C接口。
7. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，还包括： 与所述微处理器电连接，具有一个数据实时传输接口和一个环网柜内设备级联接口的 通信模块。
8. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，还包括： 与所述微处理器电连接的触摸屏控制器。
9. 根据权利要求8所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述触摸 屏控制器包括：显示电路和按键电路，所述显示电路和所述按键电路电连接。
10. 根据权利要求1所述的环网柜电气量采集及故障记录装置，其特征在于，所述模数 转换采样模块内设有同步采样ADC放大器。
【文档编号】G01R31/00GK104090187SQ201410336974
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】张静, 留毅, 李题印, 胡翔, 徐超, 包拯民, 卢飞, 邵双, 黄河, 高凯, 张东方 申请人:浙江群力电气有限公司, 国家电网公司, 国网浙江杭州市余杭区供电公司, 杭州凯达电力建设有限公司, 国网浙江省电力公司杭州供电公司, 国网浙江省电力公司