一种数字化数据采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字化数据采样装置，包括以下功能插件：Ｐｏｗｅｒ电源板；ＡＣ采样板：接入传统电磁式互感器输出的模拟电压电流信号；ＦＴ３板：接入电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号；ＣＰＵ板：用来处理采样数据以及发送采样报文，接收外部ＩＥＥＥ１５８８对时报文、ＧＭＲＰ报文，同时还能够通过ＧＯＯＳＥ发送设备状态告警信息；总线背板：接入装置的插件，并实现板件间的总线通信；液晶显示板：显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数整定。本装置能够实现采样数据的全站共享，同时能够将数据的采样同步误差控制在１μｓ以下，极大的提高了数据采样精度，提高全站保护的可靠性和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字化的数据采集装置，属于电力自动化

技术介绍
随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，一次、二次设备向小型化、智 能化、高可靠性方向发展。电子式互感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、动态范围 宽不易饱和、绝缘结构简单、易于数字信号传输等优点，顺应了电力工程的发展要求，得到 了越来越广泛的应用。电子式互感器通过光纤与合并单元相连，并由合并单元将采样值上 送给间隔层IED，合并单元的使用能够简化施工现场的电缆连接，减少占地面积，具有较大 的工程价值，同时也能够促进数字化变电站的发展，并为智能电网的数字化需求提供有力 保障。对合并单元的研究即是过程层与间隔层接口的研究，具有十分重要的意义。尤其是 基于过程层总线的合并单元的研究，在实现上述功能的同时还能实现不同间隔间数据的共 享，使用前景十分广阔。当前国内对合并单元的研究多基于IEC60044-7/8和IEC61850-9-1等标准，并定 义了采样值传输的通用数据集。通用数据集容纳了 12个通道的采样值，类型均为16位整 数。采样频率在9-1中也明确指明，一般为20什，40&，80&，200打等(fr为电网的额定频 率，为50HZ)。合并单元通过串行点对点的方式向间隔层装置发送数据，9-1中也定义了具 体的报文格式，在12路采样之后设置了 2个16位的整数表示开关状态量。由于报文格式 相对固定，很多厂家的合并单元没有按照IEC61850标准定义相应的逻辑设备、逻辑节点和 数据集，仅仅按照报文的格式发送数据就行了，所以实现起来相对容易，但这并非真正意义 上的合并单元。有些厂家虽然按照IEC61850标准来实现了合并单元，但是由于9-1本身是 串行点对点的通信连接，不同间隔之间的数据仍然不能共享，并没有真正体现出电子式互 感器的优势，因此，基于过程层总线通信的合并单元的研究就显得十分有意义。当前国外厂 家如ABB、AREVA, SIEMENS等厂家均推出了基于9_2标准的合并单元，并因9_2的众多优势 而被大力推广。国内厂家基于过程层总线通信的合并单元的研究还处于摸索阶段，所见论 文较少，也没有实际的产品出来，因而针对9-2标准过程层总线的合并单元的研究显得尤 为迫切。IEC61850标准中过程总线上有两类重要信息传输采样值信息和跳闸命令。 IEC61850定义了 3个等级的采样值同步准确度T3，T4和T5。其中Τ3等级要求为25us，用 于配电线路保护；T4等级要求为4us，用于输电线路保护中；T5等级要求为lus，用于计量。 由此可以看出，当前常用的GPS实现同步的方法根本无法满足T5等级的要求。同时GPS同 步对时还需要额外的接线，增加了成本，降低了全站的可靠性。因此必须采用新的更加可靠 的对时方法。考虑到IEEE1588对时将是今后必然的发展趋势，研制的基于9_2标准的合并 单元实现了基于IEEE1588网络对时的功能。采用对时精度达到亚微妙级的IEEE1588网络 对时方案，能够有效减少对GPS网络的依赖，提高合并单元的可靠性和采样的精确度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种数字化的数据采集装置，能够按照 IEC61850-9-2的标准实现数据采样传输功能，进而实现全站采样数据的共享。同时该装置 还能够支持IEEE1588对时功能，满足数字化变电站对采样精度的要求。为解决上述问题，本专利技术提供一种数字化数据采集装置，其特征在于，包括以下插 件电源板接入220V交直流电压，为装置提供工作电源；AC采样板接入传统电磁式互感器输出的模拟电压电流信号；FT3板(串口通信采样)接入电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号；CPU板数据的采样处理，以及采样报文的发送，同时接收外部IEEE1588对时报 文；总线背板所有板件的接入，并实现板件间总线通信；液晶显示板显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数的整定。前述数字化数据采样装置，其特征在于CPU板内部包括PoWerPC8313系列芯片， 可实现千兆网络通信，同时实现IEEE1588对时功能，进而将数据采样同步的时间误差控制 在Ius以下，能够大大提高采样精度。前述数字化数据采样装置，其特征在于所述CPU板支持GMRP协议(组播注册协 议)。通过GMRP协议能够灵活的划分VLAN，有效减少采样报文在交换机部分的延迟，同时 还能够减少端口接收不需要的报文，进而减少网络端口流量，提高网络的可靠性。前述数字化数据采样装置，其特征在于所述CPU板中预留两个网口，用于通过 GOOSE报文将设备的状态信息以及故障告警信息发送给后台监控系统或调度系统。便于在 采样故障发生后能够有效的采取相应的措施。前述数字化数据采样装置，其特征在于在采样环节、读取配置文件环节、采样处 理环节、报文组织环节设置自检函数，异常情况下快速找出故障点并打印出设备目前状态 信息，进而对装置状态进行判断。前述数字化数据采样装置，其特征在于所述CPU板具有仿真模块，用于在仿真模 式下，不接入任何采样数据的情况下，通过设置电压、电流的额定值能够自动发出额定值下 的正弦波采样数据，方便现场的调试。前述数字化数据采样装置的采样方法，CPU板用来实现才采样数据发送及报 文处理，同时还能够接收IEEE1588对时报文、发送GMRP报文。采样的数据能够按照 IEC61850-9-2标准的要求发送报文，数据组织灵活，能够实现采样数据的全站共享，其特征 在于包括以下步骤1)当设备仅接入AC采样板时，装置所组织的9-2标准的报文采样点号以中断为 准；当装置仅接入FT3板时，采样数据以串口通信中中断触发的点号为准；当AC板和FT3同 时接入的时候，采样点号以AC板为准，因为串口通信会存在1-2个采样点的延迟；2)当出现某一通道的采样数据丢失以后，装置的整体采样点数仍然会增加，但对 于未收到采样数据的通道，数据置0，采样点数仍正常增加，但该数据的品质置无效；3)当数据都正常接收，在报文组织的时候会对数据进行检测，判断是否有越限的数据，若有则在其数据品质相应的位置置无效，若正常，则按照9-2报文的要求，将电压转 变成lmv，电流转变成IOmA进行组包发送。本专利技术所达到的有益效果本专利技术的数字化数据采样装置模拟量采样和数字化采样功能。装置内的AC板能 够接入传统电缆接入的模拟电压和电流；而FT3板则能够接入电子式电流互感器和电压互 感器输出的数字量，整个FT3板能够接入7路串口数据。本装置具有灵活的组态配置功能。装置的采样频率，每组报文包括的采样点数、发 送端口等信息都可以灵活整定，通过配置，同一报文可以从同一端口或者几个端口同时发 出，完全能够满足工程应用的要求。装置具有液晶显示插件，能够通过液晶查看装置的各项参数和采样数据，同时还 能够记录各种故障告警信息，便于故障的处理和维护。本装置能够支持IEC61850-9-2标准，能够实现全站采样数据的共享。同时支持 IEEE1588对时，能够减少时钟误差，提高采样精度。附图说明图1为本专利技术的数字化数据采样装置内部结构图；图2为本专利技术的数字化数据采样装置插件结构图。具体实施例方式本装置主要有AC采样板、FT3串口采样板、Power电源板、CPU板、总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化数据采集装置，其特征在于，包括以下插件：电源板：接入２２０Ｖ交直流电压，为装置提供工作电源；ＡＣ采样板：接入传统电磁式互感器输出的模拟电压电流信号；ＦＴ３板：接入电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号；ＣＰＵ板：数据的采样处理，以及采样报文的发送，同时接收外部ＩＥＥＥ１５８８对时报文；总线背板：所有板件的接入，并实现板件间总线通信；液晶显示板：显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数的整定。

【技术特征摘要】
一种数字化数据采集装置，其特征在于，包括以下插件电源板接入220V交直流电压，为装置提供工作电源；AC采样板接入传统电磁式互感器输出的模拟电压电流信号；FT3板接入电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号；CPU板数据的采样处理，以及采样报文的发送，同时接收外部IEEE1588对时报文；总线背板所有板件的接入，并实现板件间总线通信；液晶显示板显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数的整定。2.根据权利要求1所述的数字化数据采样装置，其特征在于CPU板内部包括 PowerPC8313系列芯片，实现千兆网络通信，同时实现IEEE1588对时功能。3.根据权利要求1或2所述的数字化数据采样装置，其特征在于所述FT3串口采样 板具有7路串口，用来接入变电站一个间隔中采用电子式互感器采样的4路电压和3路电 流。同时还能实现串口采样和模拟采样混合模式。4.根据权利要求1或2所述的数字化数据采样装置，其特征在于所述CPU板支持GMRP 协议。5.根据权利要求1或2所述的数字化数据采样装置，其特征在于所述CPU板中预留 两个网口，用于通过GOOSE报文将设备的状态信息以及故障告警信息发送给后台监控系统 或调度系统。6.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊陈，倪益民，沈健，何昭辉，谢黎，周斌，黄国方，徐石明，李惠宇，仇新宏，季学军，于海波，李娟，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]