电网智能监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电网智能监测仪，包括工控机以及电压信号调理电路、电流信号调理电路、开关量信号隔离调理电路、高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路、GPS时间同步模块、触摸屏、网络或USB接口。电压信号调理电路连接高、低速采集电路，电流信号调理电路连接低速采集电路，开关量信号隔离调理电路连接开关量监测及采集电路，然后它们再与工控机连接，时间同步模块与工控机及各采集电路连接。本实用新型专利技术能实时在线监测并显示电网电压、电流波形及开关量状态，将过限电压、电流波形及开关量状态记录，对雷击等短时、高频、变化快的外过电压、开关变位过电压以及时间长、频率低、变化慢的内过电压过电流都能记录。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力领域，具体涉及一种用于检测电网状态的电网智能监测仪。
技术介绍
电网过电压包括电网内外过电压，它的存在对电力系统设备或线路的绝缘性能构成威胁，严重影响配电网的供电可靠性和安全运行；有效监测电网内外过电压，是认识电网过电压以及采取有效方式方法预防电网过电压的有力手段。中国专利申请200510057043. 4 公开的是一种配电网过电压在线监测装置及方法，是监测配电网外部过电压和内部过电压的在线监测装置和方法。该装置包括高压分压器、信号预处理电路、触发电路、数据采集卡、 工作电源、工业控制计算机以及连接高压分压器与信号预处理电路、触发电路的同轴电缆、 连接信号预处理电路、触发电路与数据采集卡的信号电缆。该方法包括开机进入初始化，设定过电压值，数据采集卡等待触发电路发出的触发信号，判断电网是否出现过电压，将过电压数据存入采集卡缓存，判断采集卡缓存是否存满，将采集卡缓存中的数据读入计算机缓存，查询是否有新的过电压数据；将过电压数据以文件形式存盘，判断存盘是否结束。中国专利申请200610095191. X公开的是一种高压电网内外过电压综合在线监测装置及方法， 涉及110 500kV高压电网过电压监测装置及方法。本专利技术装置包括电压传感器、匹配及保护电路、信号预处理电路、触发电路、数据采集卡、工作电源、工业控制计算机等。现有的电网电压的在线监测装置以及上述技术都只是监测电力系统内外过电压， 它们都采用固定的采集方式，无现场波形显示功能，操作不直观，且不能根据用户设定需要进行采集，并受到采集卡采样率和采样深度的限制，不适宜采集时间长、变化慢、频率低的内部过电压，也不能记录过电流及开关量状态进而实现对电力系统的综合分析。由于电网中除了过电压之外，还存在过电流污染以及开关不同的特殊设备而产生的开关量的对电网的冲击，所以对电网电流或者开关量的监测也是非常必要的。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供一种采用高、低速相结合采集电网过电压、过电流、能满足内、外过电压波形和过电流波形、开关状态采集监测的需要，还能记录过电压、过电流及开关变位对系统的影响，增加显示功能以增强用户的可操作性的电网智能监测仪。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是一种电网智能监测仪，包括信号调理单元、采集单元、工控机，信号调理单元包括电压信号调理电路、电流信号调理电路、开关量信号隔离调理电路；采集单元包括高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路；电压信号调理电路分别和高速采集电路及低速采集电路连接，电流信号调理电路与低速采集电路连接，开关量信号隔离调理电路与开关量监测及采集电路连接；高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路分别与工控机互相连接，工控机上还连接有与高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路连接的时间同步模块。工控机配置有键盘接口、USB接口及网线接口，外接硬盘、液晶显示器、触摸屏等设备，并装有控制装置运行的软件。本技术的电压信号调理电路的具体结构为母线上的电压信号经分压器或电压互感器等设备分压后通过电缆输入电压信号调理电路中，电压信号调理电路包括电阻 Rl、R2、R3、R4、电容Cl、瞬态抑制器TVSl、模数转换器AD，电压信号输入端分别接电阻Rl、 R3和瞬态抑制器TVSl，瞬态抑制器TVSl另一端接地，电阻Rl另一端与电容Cl串联后接地， 电阻R 3另一端接R2以及模数转换器AD的负极，模数转换器AD的正极通过电阻R4接地； R2的另一端与模数转换器AD输出端连接；模数转换器AD输出端分别与高速采集电路和低速采集电路连接。输入的电压信号经过电压调理电路的电阻Rl和电容Cl进行阻抗匹配后，再经过模数转换分别送给高速采集电路和低速采集电路。本技术的电流信号调理电路的具体结构为电流信号经电流互感器等设备输入到电流信号调理电路，电流信号调理电路包括磁珠CZH1、CS12、电容C2、C3、C4、精密变换器Tl和瞬态抑制器TVS2。输入的电流信号分别接磁珠(^Hl、CZH2后经电容C2、C3接地， 两个磁珠(^Hl、CZH2的输出端之间还连接电容C4 ；精密变换器Tl的输入端接磁珠CZH1、 CZH2的两个输出端，精密变换器Tl的两输出端之间连接瞬态抑制器TVS2。电流调理电路利用磁珠CZH1、CS12、电容C2、C3、C4对输入的电流信号进行滤波处理后，通过精密变换器T1将电流信号转换为电压信号，再输出到低速采集电路。本技术的开关量信号隔离调理电路的具体结构为输入的开关量信号依次经过电阻R5、R6、R7进入光耦TLP521，电容C5 —端接电阻R5、R6的连接端且其另一端接地， 瞬态抑制器TVS3 —端接电阻R6、R7的连接端且另一端接地，在光耦TLP521两输入端之间连接有并联的电阻R8、电容C6、二极管D1，光耦TLP521及并联的电阻R8、电容C6、二极管 Dl的一端接地；光耦TLP521的一输出端连接开关量监测及采集电路，另一输出端接地，在光耦TLP521两输出端之间连接电容C7。开关量调理电路对输入的开关量状态信号进行滤波、分压、隔离等处理后将信号送到开关量监测及采集电路。本技术的高速采集电路的具体结构为高速采集电路以FPGA芯片为控制核心，还包括FPGA配置芯片、AS模式配置接口、串行存储器、JTAG配置接口、SDRAM芯片组，它他们都与FPGA芯片连接，SDRAM芯片组连接在AD芯片组和FPGA芯片之间，FPGA配置芯片与AS模式配置接口连接后与FPGA芯片连接。FPGA芯片还与AD芯片组、同步总线、PC104总线、时间同步模块、卡号地址设置接口连接。本技术的低速采集电路的具体结构为低速采集电路以FPGA芯片为核心，模拟开关输入的信号通过模数转换器(AD芯片组)输入FPGA芯片，FPGA芯片连接有FPGA配置芯片、工控机的EPP并口以及时间同步模块。低速采集电路采用FPGA器件实现，按主机设置的采样率采集电压、电流信号，通过EPP并口与工控机通信，定时将采集的数据上传。本技术的开关量监测及采集电路的具体结构为调理后的开关量信号输入到 CPLD芯片，CPLD芯片与开关量信号隔离调理电路、时间同步模块和PC104总线连接。开关量监测及采集电路采用大规模CPLD芯片，监视并记录开关量信号隔离调理电路所发出的开关量的输入状态，当开关量输入信号变化时，锁存开关量状态并通过PC104 总线向工控机提供变位信号，并向高速采集电路提供外部触发信号。本技术的时间同步模块的具体结构为时间同步模块以CPU为核心，CUP通过串口与工控机相互连接，CPU还与高速采集电路、低速采集电路和开关量监测及采集电路连接，CPU上还连接为系统提供时间同步的晶振，CPU还通过串型接口连接有GPS模块和GPS 天线，以实现远程时间同步。这样时间同步模块就构成同时由GPS和晶振组成的时间同步模块，GPS时间同步模块采用ARM技术实现，为高速采集电路、低速采集电路和开关量监测及采集电路提供统一的触发时标，为三种信号同步和匹配提供时间依据。本技术具有下述优点针对电网过电压、过电流波形的特性及电力系统综合分析的需要，本技术能够对电网过电压、过电流、开关量进行监测，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电网智能监测仪，包括信号调理单元、采集单元、装有控制装置运行软件的工控机，其特征在于：信号调理单元包括电压信号调理电路、电流信号调理电路、开关量信号隔离调理电路；采集单元包括高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路；电压信号调理电路分别和高速采集电路及低速采集电路连接，电流信号调理电路与低速采集电路连接，开关量信号隔离调理电路与开关量监测及采集电路连接；高速采集电路、低速采集电路、开关量监测及采集电路分别与工控机互相连接，工控机上还连接有与高速采集电路、低速采集电路及开关量监测及采集电路连接的时间同步模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文伟，
申请(专利权)人：上海巍翔电气控制有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31