专利名称：电网质量现场记录仪的制作方法
技术领域：
本发明是一种电网质量现场记录仪，特别是一种用于监测、记录低压 400V电网中工频电源以外的干扰信号的波形和频谱的记录仪。
背景技术：
随着电网管理要求的提高，对远程电能数据、用电信息的采集的要求越 见迫切。低压电力线载波通信技术已得到广泛应用，但目前的低压配电网络线路中，用电设 备繁多，各种开关电源、变频空调、电磁炉的高频干扰严重，对电网造成不同程度的干扰，掌 握电网的干扰强度、干扰时段及干扰频谱，对实施低压电力线通信系统有着重要的参考价值。众所周知，电网是用来提供工业和民用电力供应的通道，用电的性质和负荷的大 小随时间的不同而有巨大的差异性，从而导致电网中有各种不同程度的电磁干扰存在，干 扰的强度、干扰的频谱随时段而变，能在系统实施前，提前对电网的运行状态进行较长时间 的监测、记录，将采集记录到的数据带回实验室进行分析，对后续低压载波集中抄表系统的 实施具有重要的指导意义；对于已经实施低压载波集中抄表系统，后期出现运行效果恶化 的情况时，在对电网的运行状态进行较长时间的监测、记录，将采集记录到的数据带回实验 室进行分析，发现干扰源及其干扰的特性，有针对性的对干扰进行改进和阻断，对恢复系统 的性能会有事半功倍的效果。这就需要一种电网质量现场记录设备来完成这样的任务，可 是目前尚未出现此类设备。发明内容本发明的目的就是提出一种电网质量现场记录仪，用来监测、记录低压 400V电网中工频电源以外的干扰信号的波形和频谱，为低压电力线通信系统提供参考信 息，以此弥补现有技术的不足。本发明提出的这种电网质量现场记录仪，其特征在于它有三相电源接口、RS232接 口和RJ45网络接口的外壳、ARM内核的32位处理器、虚拟仪器模块DS02904A组成信号采 集部分、隔离的电源线信号耦合接口和六组相互隔离的三相电源整流合成的直流电源；三 相电源接口从供电网引入电源，通过电源转换�？閁1为所述的记录仪提供主电源VCC，通 过电源转换模块U6为所述的记录仪提供辅助电源+5V，ARM处理器的工作电源使用该主电 源VCC和辅助电源+5V ；测试电源+24V提供虚拟仪器�？檎９ぷ鞯缭矗淙腭詈系缏反� 供电网引入电源线上的各种干扰信号和杂波信号，经过CC8、T4，CC9、T5和CC10、T6隔离耦 合处理，由TEST-A，TEST-B和TEST-C接口传输到虚拟仪器�？镈S02904A ；经过虚拟仪器模 块DS02904A采集处理后的数据，通过USB接口传输到ARM处理器，经过ARM处理器标准化 处理后的数据保存到SD存储卡内对数据进行后期分析处理，或通过RJ45网络接口连接到 互联网上，将数据发送到需要的数据服务器进行实时监测处理所采集到的干扰频谱和干扰 波形数据；RS232接口用于与电脑连接，对所述的记录仪进行参数设置。使用的ARM内核的32位处理器型号是AM9260，并且运行经过授权的微软公司的 WINDOWS CE5.0操作系统；ARM处理器将数据进行处理后存储到高容量的SD卡中，采集到足 够的数据后，可以到现场用便携电脑通过RJ45网络接口或RS232接口将数据读出，也可以 将电网质量现场记录仪带回实验室将数据读出到电脑后进行数据的波形、频谱、干扰强度 和干扰时段分析。
—组有高速数据采集能力的虚拟仪器�？镈S0-2904A，采集电网中的高于3kHz直 到500kHz的电磁干扰信号的波形数据，通过USB接口与工业级ARM处理器连接，ARM处理 器将数据进行处理后存储到高容量的SD存储卡中。同时采集三相电源线路上的干扰信号，干扰信号通过CC8、CC9、CC10、T4、T5和 T6组成高通隔离变换电路，滤除50Hz的工频电压，提取高频信号经阻抗匹配通过TEST-A、 TEST-B和TEST-C接口与虚拟仪器�？橄嗔�。本发明的特点是采用三相电能表的外壳，具有便于接入三相四线制电网安装接 线方便的特点；外壳内装有电源转换装置，将三相电源转换成三组相互隔离的低压电源，提 供ARM处理器的主电源和用于通信的辅助电源以及提供虚拟仪器�？榈牟馐缘缭矗皇淙腭� 合电路从三相电源线上将待测的干扰信号提取出来，经过隔离耦合、阻抗匹配处理后提供 给虚拟仪器接口进行数据采集；具有高速数据采集能力的虚拟仪器模块DS0-2904A，采集 电网中的高于3kHz直到500kHz的电磁干扰信号的波形数据，通过USB接口与工业级ARM处 理器连接，ARM处理器将数据进行处理后存储到高容量的SD卡中，采集到足够的数据后，可 以到现场用便携电脑通过RJ45网络接口或RS232接口将数据读出，也可以将电网质量现场 记录仪带回实验室将数据读出到电脑后进行数据的波形、频谱、干扰强度和干扰时段分析。
图1电网质量现场记录仪结构示意图。图2电网质量现场记录仪ARM处理器�？榻峁雇肌Ｍ�3电网质量现场记录仪电源整流部分电路图。图4电网质量现场记录仪电源稳压部分电路图。图5电网质量现场记录仪输入耦合�？榈缏吠肌Ｍ�6电网质量现场记录仪外形简图。
具体实施方式
下面结合附图和实例，对本发明进一步说明其有益效果。如图1所示，本发明所述的电网质量现场记录仪，由ARM处理器A、电源转换器及输 入耦合器B、虚拟仪器�？镃、RS232接口 D和RJ45网络接口 E组成，各部分集成安装在三 相电能表的外壳内构成完整的整体。电网质量现场记录仪的外形如图4所示，外壳配置有 接入三相电源220V-A、220V-B、220V-C和220V-N的接线端子孔，接入的导线用螺丝固定；有 用于下载配置参数用的RS232接口，根据现场的信号特点进行频谱范围、输入幅度调节、记 录密度设置等配置；还有用于记录数据读出的RJ45网络接口，记录现场有局域网接口时可 以直接接入网络，现场没有局域网时可以用便携电脑到现场读取记录数据，也可以将记录 仪带回实验室进行数据读出。记录仪的工作过程是这样的电源转换器及输入耦合器B将电源引入记录仪，同 时将电源线上的各种干扰信号一并引入记录仪，经输入耦合电路分离出干扰信号经测试电 缆送到虚拟仪器�？镃，电源转换部分分别提供测试电源给虚拟仪器模块，主电源和辅助电 源提供给ARM处理器A，还接受处理器送出的输入选择控制信号，用于选择输入的类型；ARM 处理器通过USB接口配置虚拟仪器模块C的测量参数，并接受虚拟仪器�？镃采集到的相 应测量结果，将测量结果保存到SD电子盘上；RS232接口 D用于设置所述的电网质量现场 记录仪的各种配置参数；RJ45网络接口 E可以在现场连接到局域网上，现场不具备局域网 接口时，可以用移动电脑到现场通过接口 E读取数据。如图2所示，ARM处理器�？槭褂昧脚�36针的连接器与底板相连，AM9260是ATMEL公司生产的32位ARM单片机，运行经过授权的微软公司的WINDOWS CE5. O操作系统； K9F5608是存储程序的存储器，HY57V561620是数据存储器芯片，LC4032是实时时钟芯片， 为�？樘峁┤绽褪奔洌籗D CardSocket是SD存储卡座，用于安装市场上通用的SD存储卡， 按数据保存的需要选择1G-4G容量的存储卡。
如图3所示，三相电源220V-A、220V-B、220V-C和220V-N从外壳的端子引入�？椋� 分成两部分，一部分通过Tl、T2和Τ3得到17V和9V的六组相互独立的电源，经过DB1、DB2 和DB3整流后合成+24V电源；如图4，+24V电源经过Ul稳压后得到VCC主电源，供ARM使用；经DS1、DS2和DS3 整流，E4滤波U6稳压后提供+5V辅助电源供ARM的接口使用，虚拟仪器的测试电源从+24V 获得；如图5，CC8、CC9、CC10、T4、T5和T6组成高通隔离变换电路，滤除50Hz的工频电 压，提取高频信号经阻抗匹配通过TEST-Α、TEST-B和TEST-C接口与虚拟仪器�？橄嗔�。本发明的这种电网质量现场记录仪能方便、及时地采集到低压400V电网中工频 电源以外的干扰信号的波形和频谱信息和资料，为低压电力线通信系统的正常运行提供重
要参考。
权利要求
一种电网质量现场记录仪，其特征在于它有三相电源接口、RS232接口和RJ45网络接口的外壳、ARM内核的32位处理器、虚拟仪器�？镈SO2904A组成信号采集部分、隔离的电源线信号耦合接口和六组相互隔离的三相电源整流合成的直流电源；三相电源接口从供电网引入电源，通过电源转换�？閁1为所述的记录仪提供主电源VCC，通过电源转换�？閁6为所述的记录仪提供辅助电源+5V，ARM处理器的工作电源使用该主电源VCC和辅助电源+5V；测试电源+24V提供虚拟仪器�？檎９ぷ鞯缭矗淙腭詈系缏反庸┑缤氲缭聪呱系母髦指扇判藕藕驮硬ㄐ藕牛鼵C8、T4，CC9、T5和CC10、T6隔离耦合处理，由TEST-A，TEST-B和TEST-C接口传输到虚拟仪器模块DSO2904A；经过虚拟仪器�？镈SO2904A采集处理后的数据，通过USB接口传输到ARM处理器，经过ARM处理器标准化处理后的数据保存到SD存储卡内对数据进行后期分析处理，或通过RJ45网络接口连接到互联网上，将数据发送到需要的数据服务器进行实时监测处理所采集到的干扰频谱和干扰波形数据；RS232接口用于与电脑连接，对所述的记录仪进行参数设置。
2.根据权利要求1所述的电网质量现场记录仪，其特征在于使用的ARM内核的32位处 理器型号是AM9260，运行WINDOWS CE5. O操作系统；ARM处理器将数据进行处理后存储到SD 卡中，采集到足够的数据后，用电脑通过RJ45网络接口或RS232接口将数据读出，或者将电 网质量现场记录仪带回实验室将数据读出到电脑后进行数据的波形、频谱、干扰强度和干 扰时段分析。
3.根据权利要求1所述的电网质量现场记录仪，其特征在于一组有高速数据采集能力 的虚拟仪器�？镈S0-2904A，采集电网中的高于3kHz直到500kHz的电磁干扰信号的波形数 据，通过USB接口与工业级ARM处理器连接，ARM处理器将数据进行处理后存储到SD存储 卡中。
4.根据权利要求1所述的电网质量现场记录仪，其特征在于同时采集三相电源线路上 的干扰信号，干扰信号通过CC8、CC9、CC10、T4、T5和T6组成高通隔离变换电路，滤除50Hz 的工频电压，提取高频信号经阻抗匹配通过TEST-A、TEST-B和TEST-C接口与虚拟仪器�？� 相连接。
5.根据权利要求1所述的电网质量现场记录仪，其特征在于通过RJ45网络接口连接到 互联网上，将数据发送到需要的数据服务器进行实时监测处理所采集到的干扰频谱和干扰 波形数据。
全文摘要
一种电网质量现场记录仪，它有三相电源接口、RS232接口和RJ45网络接口的外壳、ARM内核的32位处理器、虚拟仪器�？镈SO2904A组成信号采集部分、隔离的电源线信号耦合接口和六组相互隔离的三相电源整流合成的直流电源，ARM内核的32位处理器为AM9260型，运行WINDOWS CE5.0操作系统；ARM处理器将数据处理后存于SD卡中，采集数据后，用电脑通过RJ45网络接口或RS232接口将数据读出；本发明采用三相电能表外壳，便于接入三相四线制电网安装接线、电源转换装置将三相电源转换成三组相互隔离的低压电源，供给ARM工作；能方便快捷地对波形、频谱、干扰强度等数据和干扰出现的时段进行分析。
文档编号G01R29/08GK101806842SQ201010112898
公开日2010年8月18日 申请日期2010年2月24日 优先权日2010年2月24日
发明者何川, 张建伟, 张林山, 张龙, 曹敏, 梁华良, 沈鑫, 蒋跃明 申请人:云南电网公司;云南电力试验研究院(集团)有限公司;昆明天龙经纬电子科技有限公司
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