本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說涉及一種配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

隨著配電網(wǎng)線路接地方式的發(fā)展變化，出現(xiàn)越來越多的小電流接地系統(tǒng)線路故障技術(shù)難題，當(dāng)前的故障診斷集中在依靠過流閾值觸發(fā)的短路故障診斷技術(shù)，而實(shí)際工程中采用暫態(tài)分析法用于配電網(wǎng)線路的小電流接地故障診斷及其定位的技術(shù)還是空白，為此，基于對(duì)故障難題的分析，提出建立一種基于暫態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析方法的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)以及基于該方法的配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)自取電錄波采集裝置的開發(fā)思想，與在后臺(tái)對(duì)諸多暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行綜合分析診斷方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置。

配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置，包括一開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊，所述開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊與一采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接DSP數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元連接有一輸出單元模塊和一GPS對(duì)時(shí)信號(hào)模塊，所述數(shù)據(jù)處理單元還連接一存儲(chǔ)單元模塊。

采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置一大容量FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片設(shè)有大容量存儲(chǔ)單元。

采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置一嵌入QT顯示模塊，QT顯示模塊設(shè)有顯示器接口、打印接口、通訊接口。

數(shù)據(jù)處理單元設(shè)有高速浮點(diǎn)DSP、高性能ARM。

有益效果：本實(shí)用新型所述的配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置是采用先進(jìn)的32位浮點(diǎn)DSP與大容量FPGA芯片協(xié)同處理完成多通道同步數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及分析使用高穩(wěn)定的POWERPC處理器，運(yùn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Linux，通過嵌入QT顯示子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該裝置具有全嵌入式、容量大、功耗低、綠色環(huán)保，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，并提供了諸多的智能化功能，方便用戶操作和使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來詳細(xì)說明本實(shí)用新型；

圖1本實(shí)用新型所述的配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置功能結(jié)構(gòu)圖。

圖2本實(shí)用新型所述的配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

故障錄波裝置采用集中式設(shè)計(jì)理念，具有超大的采集容量，能夠獨(dú)立完成128路模擬量、192路開關(guān)量、8路高頻直流信號(hào)的同步采集，有利于更加真實(shí)可靠的記錄電網(wǎng)運(yùn)行波形，完全同步采集保證了采集信號(hào)的真實(shí)可靠性，便于故障的分析和查找。經(jīng)應(yīng)用證明，采用該裝置能很好解決故障診斷及其查找問題。

為了便于理解本申請(qǐng)內(nèi)容名詞術(shù)語解釋如下：

DSP：數(shù)字信號(hào)處理芯片，能夠?qū)崟r(shí)完成信號(hào)處理。

FPGA：現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。

FPGA芯片在大數(shù)據(jù)量的底層算法處理上的優(yōu)勢(shì)及DSP芯片在復(fù)雜算法處理上的優(yōu)勢(shì)，DSP+FPGA的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛

QT：嵌入式圖形界面開發(fā)。能提供一套多媒體框架和回放的功能。

ARM：是一種微處理器，也是一個(gè)公司的名稱。ARM公司是專門從事基于 RISC技術(shù)晶片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司。

IRIG-B碼：是一種時(shí)間碼格式。時(shí)幀周期1秒，碼元速率100個(gè)/秒。表示時(shí)間信息：天、時(shí)、分、秒。

BGA：是一種新的封裝技術(shù)。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有傳統(tǒng)TSOP封裝的三分之一；另外，與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。

IEC61850：是一種面向?qū)ο蟮闹悄茏冸娬炯夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

RTU：是一種遠(yuǎn)端測(cè)控單元裝置，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。

AD板：模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換板。

ADC：模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

高速浮點(diǎn)DSP：32位浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理，主頻150MHZ、獨(dú)立DMA、 512KBFlash、EMI/GPIO 88路、16通道12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC.

ARM：采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)分屬不同的總線，可以并行處理。在流水線上，是五級(jí)流水線，帶有MMU和cache的處理器內(nèi)核。

FPGA：FPGA采用了邏輯單元陣列，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊、輸出輸入模塊IO和內(nèi)部連線三個(gè)部分。用戶可對(duì)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶的邏輯。它還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。

參看圖1與圖2，配電側(cè)智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置，包括一開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊，所述開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊與一采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接DSP數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元連接有一輸出單元模塊和一GPS對(duì)時(shí)信號(hào)模塊，所述數(shù)據(jù)處理單元還連接一存儲(chǔ)單元模塊。采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置一大容量FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片設(shè)有大容量存儲(chǔ)單元。

采樣與保持模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置一嵌入QT顯示模塊，QT顯示模塊設(shè)有顯示器接口、打印接口、通訊接口。數(shù)據(jù)處理單元設(shè)有高速浮點(diǎn)DSP、高性能ARM。

本實(shí)施例中，智能故障錄波監(jiān)測(cè)裝置主要特點(diǎn)如下：

1、低功耗、環(huán)保、高度集成設(shè)計(jì)

全部采用低功耗及高等級(jí)環(huán)保芯片；采用高速浮點(diǎn)DSP、高性能ARM以及大規(guī)模FPGA協(xié)同處理，具有高度集成的特點(diǎn)。

由同一個(gè)處理器完成采集，保證了同時(shí)刻完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，同相信號(hào)經(jīng)錄波器采集后，相位偏差接近零；同步采集能夠記錄各模擬量間真實(shí)的相位偏差，便于故障的分析及判斷。

2、大容量與模塊化相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

具有超大的采集容量；采用了模塊化設(shè)計(jì)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，各板卡分工合理，功能模塊化，一旦出現(xiàn)故障，便于維修和更換。

DSP采集板配合前端采集板卡構(gòu)成獨(dú)立的底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不受其他板卡的干擾和影響。

3、具備相互獨(dú)立的暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄

使用獨(dú)立的板卡分別完成暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄波，暫態(tài)ARM板和穩(wěn)態(tài) ARM板相互獨(dú)立，互不干擾，分別用來記錄暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)和穩(wěn)態(tài)錄波數(shù)據(jù)，在物理上完全獨(dú)立開；拔掉任何一塊板卡，不影響另一塊板卡的運(yùn)行和數(shù)據(jù)保存功能。

4、豐富的校時(shí)同步方式：

錄波裝置使用標(biāo)準(zhǔn)的IRIG-B碼完成裝置自身的校時(shí)。對(duì)于不提供B碼的老站，支持脈沖硬接點(diǎn)校時(shí)及串口校時(shí)。

支持的校時(shí)方式包括接點(diǎn)脈沖對(duì)時(shí)、IRIG-B碼對(duì)時(shí)、串口對(duì)時(shí)等。

5、先進(jìn)的抗干擾設(shè)計(jì)：

模擬量、開關(guān)量、開出硬接點(diǎn)、電源均做專業(yè)隔離處理，能有效對(duì)抗快速瞬變、脈沖群及浪涌對(duì)信號(hào)回路及電源回路的干擾，做到穩(wěn)定工作。

采用8層PCB設(shè)計(jì)、主要芯片選用BGA安全封裝，在軟件上使用容錯(cuò)算法，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

6、支持IEC61850等多種規(guī)約與后臺(tái)的通訊

錄波單元提供4個(gè)獨(dú)立MAC地址的高速以太網(wǎng)口，可以獨(dú)立于各種后臺(tái)進(jìn)行通訊或組成A、B網(wǎng)進(jìn)行通訊。

與后臺(tái)通訊的“獨(dú)立式積木”設(shè)計(jì)，可以方便地實(shí)現(xiàn)與多種規(guī)約的后臺(tái)通訊，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)IEC61850、廠家規(guī)約。

7、功能強(qiáng)大的離線管理：

離線管理軟件提供了自動(dòng)組網(wǎng)、手工組網(wǎng)功能，快捷方便的查詢；信息全面的故障簡(jiǎn)報(bào)；分析模塊提供了諸如波形分析、阻抗特性分析、向量、序量、諧波等分析功能；以及諸多方便分析的功能如保存模板、視圖、區(qū)域截圖、波形標(biāo)注等功能。

8、故障啟動(dòng)方式

正序電壓越限啟動(dòng)，零序電壓突變啟動(dòng)，零序電流突變啟動(dòng)，電流越限啟動(dòng)，開關(guān)量啟動(dòng)錄波。

功能如下：

利用其強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力和靈活的接口技術(shù)，研制出新型配電網(wǎng)實(shí)時(shí)故障錄波監(jiān)測(cè)裝置；該裝置一方面可實(shí)時(shí)地測(cè)量配電網(wǎng)中的三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波等基本電參數(shù)，另一方面可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀況，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可靠地記錄故障動(dòng)態(tài)過程，并準(zhǔn)確地查找出故障線路。

實(shí)時(shí)分析配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，迅速可靠地保存故障前后的電壓電流數(shù)據(jù)，并能正確及時(shí)地選出故障線路。此外，由于該裝置集電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)故障診斷、數(shù)據(jù)通信等功能于一體，滿足了配電網(wǎng)綜合性的微機(jī)化自動(dòng)裝置對(duì)配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端的新要求，也可作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的RTU裝置，替代常規(guī)的RTU裝置。

手動(dòng)錄波，觸發(fā)一個(gè)錄波信號(hào)，一般用來檢測(cè)錄波功能是否正常工作。

穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)硬盤采用了循環(huán)覆蓋的文件存儲(chǔ)方式。從存儲(chǔ)點(diǎn)可以看出當(dāng)前穩(wěn)態(tài)硬盤的工作情況。

系統(tǒng)自檢，自動(dòng)生成裝置運(yùn)行狀態(tài)信息。用戶可以導(dǎo)出到U盤、打印，功能區(qū)一共有四個(gè)功能界面，實(shí)時(shí)波形、配置、查詢結(jié)果、波形分析。

實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示各個(gè)通道的波形，用戶可以定制顯示波形的有效值、一次有效值、相角值、直流分量、諧波分量和波形刷新時(shí)間。

查詢結(jié)果，顯示按條件查詢的波形列表。顯示的信息包括波形序號(hào)、波形故障時(shí)間、故障元件、啟動(dòng)類型、故障描述。用戶可以查看波形報(bào)告、分許波形和導(dǎo)出波形。

波形分析，為用戶提供一個(gè)分析波形的功能界面，包括向量、諧波、功率、故障分析。

列表區(qū)，列表區(qū)是顯示錄波器事件的區(qū)域，有最新故障簡(jiǎn)報(bào)、事件記錄、歷史數(shù)據(jù)檢索。列出最新的故障簡(jiǎn)報(bào)，包括故障線路、故障時(shí)間、啟動(dòng)類型、測(cè)距。

列出錄波自身硬件和軟件告警信息，通過信息提示可以更快的定位故障點(diǎn)。

整機(jī)可配置四塊AD板、一塊直流板、三塊開關(guān)量板。每塊AD有32通道

定值修改，點(diǎn)擊進(jìn)入定值配置界面，可以修改采樣頻率、錄波時(shí)間、模擬量定值、頻率定值、序量定值、開關(guān)量定值。通過點(diǎn)擊標(biāo)簽頁就可以切換到上述功能界面。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型專利要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。