专利名称：多路实时同步并行电能量采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子系统对用户电能信息数据进行采集的装置，特别是多路实时 同步并行对电能量进行采集的自动控制装置。
背景技术：
现各种电能信息数据采集方式是RS485总线一点对多点的手牵手采集方式，所以 现采集数据时是采集器向每个采集点(一个电能表)排队式的逐点采集，按规约的要求，采 集一个测量点的部份主要数据如电量、电压、功率等的平均需45秒左右时间，一个采集器 按采集16个点计算，采集一轮需12分钟左右时间，也就是说采集同一变电站的电能表数据 时，第一块表的同类数据，如电量值和最后一块表的电量值已差了十几分钟，所以在计算96 点、24点短时间母平来说，由于相对电量�。扑愠龅哪钙剿鸷暮艽�。表2为原采集方式数 据计算出的24点母平损耗，可见损耗很大，最高已达22%，这主要就是上述采集时间差引 起的，特别是大负荷的情况下，这个差值就会更大，不好确定是真的母平有问题，还是误差。 现因无人值守变电站增多，如按现的采集方式，如出现各种原因造成的计量故障，只能在一 天的母平计算中才能看到问题，显然已不符精细化管理要求。另外220kV以上站现运行规 定须做24点母平计算，安装了现方式的采集终端因上述原因，采集的数据也不能使用，未 解决运行人员的劳动强度和数据准确度、可信度。此外，现有一种电能量实时同步采集方式——对关键数据优先抄收方式就是 说，在抄收数据的时候，不是把单个测量点的所有数据项抄收完成后，再抄收下一个测量点 的数据，而是对各测量点的关键的一个数据项优先抄收(如电量数据项的的抄收)完成后， 再用同样抄收方法，抄其他数据项。如同样按16个测量点计算，抄收一次电量数据项只需1 分钟左右。此方法即能达到一定采集精度，又能减少设备成本，最适合现已布好线，又对重 新布线困难、采集精度要求不高的场合，特别有用。如在误差允许范围内，可以采用这种方式，既能达到采集精度，又能减少设备成 本；但是对要求较高的应用场合，这种方式就有一定局限性，如，存在其他的数据项时间差 的问题。并且以上两个方法，都没有考虑计量器具的误差。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种数据采集不存在时间差值、可信度更高的多路实时 同步并行电能量采集装置。本新型的目的是这样实现的一种多路实时同步并行电能量采集装置，主处理器CPU型号为ARM，最高主频为200MHz ；数据采集协处理器芯片型号为DSPIC33FJ128GP706，其数量不超过32个，通过总 线与主处理器连接，接收主处理器来的同步采集触发信号；电能表数据采集单元该采集单元的数量与数据采集协处理器的数量相同、且数
3量不超过32个，每个采集单元各自通过RS485独立通道与一个数据采集协处理器连接，在 数据采集协处理器的同步采集触发信号控制下，同一时刻对所有相应电能表进行数据采 集；本地数据缓存器与数据采集协处理器连接，并与电能表数据采集单元连接，接受 电能表数据采集单元输出的数据信号；双端口存储器与数据采集协处理器连接；一轮数据采集完成后，读入数据采集 协处理器采集完成的数据。上述本地数据缓存器型号为FM24LC512芯片，FM24LC512芯片的5脚和6脚分别 连接芯片DSPIC33FJ128GP706的36脚和37脚。与现有技术相比，本新型的有益效果是1、因采集终端可方便的校正标准时间，如全部采用多路实时同步电量采集装置方 式，因此可做到对全部采集点各种同类数据采集时间的统一性。可精确测定一条线路始、尾 端的不同功率下的不同线损。2、可在最小15分钟的时间内，(96点数据)精确达到对一个变电站、一个电业局， 省、国网公司供电量的统计分析，精确计算母线平衡。达到精细化管理3、现因无人值守变电站增多，如按原的采集方式，如出现各种原因造成的计量故 障，只能在一天的母平计算中才能看到问题，显然已不符精细化管理要求。另外220kV以上 站现运行规定须做24点母平计算，安装了原方式的采集终端因上述原因，采集的数据也不 能使用，未解决运行人员的劳动强度和数据准确度、可信度。4、由于不是总线手牵手的连线方式，还可消除因RS485 口的疲劳性能下降造成的 数据不完整(现最早运行采集终端以开始出现)。和消除原总线采集方式中任一一个测量 点RS485 口如果是短路损坏，那么整个系统都不能工作。并且故障点查找困难的缺点。5、特别是每个RS485是独立通道，都带有独立缓存，能确保数据可靠抄收。6、其最大优点是做到一个采集终端可扩展到任一多路采集(原方式最多16路)， 而不存在因采集时间差引起的同类数据差值。特别适合在对计算母平、线损、功率平衡要求 高的地方。
图1是本新型实时电量数据采集系统电原理框图；图2是图1所示一个数据采集协处理器及其前端的电路图。
具体实施方式
图1示出，一种多路实时同步并行电能量采集装置，主处理器CPU型号为ARM，最高主频为200MHz ；数据采集协处理器芯片型号为DSPIC33FJ128GP706，其数量不超过32个，通过总 线与主处理器连接，接收主处理器来的同步采集触发信号；电能表数据采集单元该采集单元的数量与数据采集协处理器的数量相同、且数 量不超过32个，每个采集单元各自通过RS485独立通道与一个数据采集协处理器连接，在 数据采集协处理器的同步采集触发信号控制下，同一时刻对所有相应电能表进行数据采集；本地数据缓存器与数据采集协处理器连接，并与电能表数据采集单元连接，接受 电能表数据采集单元输出的数据信号；双端口存储器与数据采集协处理器连接；一轮数据采集完成后，读入数据采集 协处理器采集完成的数据，其型号为IDT7007，容量是32K*8bit。参见图2，本地数据缓存器型号为FM24LC512芯片，FM24LC512芯片的5脚和6脚 分别连接芯片DSPIC33FJ128GP706的36脚和37脚。本新型采用多路采集端口的方式，每一端口对应一个测量点；发起抄收命令前， 通过预先对现场采集器终端的设置，每一端口都是预先将抄收命令存储起来，然后通过终 端主控制器同步触发所有端口发送采集命令，接受到的数据也暂时用采集单元缓存，然 后终端主控制器再挨个读�。徽飧龉淌萘鞯那榭隹筛爬ㄎ庋桓龉�(数据流) 串-并_并-串的过程，其中并行指的是同时对所有测量点发送和接受数据而言；这样的时 间差就能控制在每个测量点对数据抄收命令的响应时间差，实际测试，这个时间差为毫秒 级，根据相关标准，这个误差值最大不大于200毫秒，即0.2s ；其过程就相当于模拟一个DMA 传输，而终端主处理器是不参与抄收过程的相关处理，只是抄收完成后，终端主处理器才对 数据进行处理；由于这种方法采用相对时间，无绝对时间差的概念在里面，所以就其结果来 说，是具有很高的可信度。图2中，每个RS485独立通道，都带有独立缓存，可确保数据可靠抄收。RS485数据通道采用光电隔离器(图2中示出，主要由OPl、0P2和0P3组成)，使 RS485总线与内部电路实现物理隔离，保证设备在任何情况下都能正常工作；总线前端，采 用高可靠性的抗雷击防护措施(主要由防雷管D19、D22组成抗雷击电路)，即使是在极端 恶劣的使用环境下，也能保证数据通道的可靠性；RS485数据采集控制和存储单元采用MICROCHIP的16位处理器，该处理器工作主 频达40MHz，同时具有一个DSP (数字信号处理器)的协处理器，辅助处理器处理采集回来的 数据，采用这种双核的嵌入式处理器，提供高速的响应速度和巨量数据吞吐能力的同时，有 效的降低了产品的功耗；并且采用的处理器为工业级的CPU，可以在恶劣的环境中，可靠的工作。采集单元在主处理器(即主控制器)的协调下，在同一时刻对所有设置的电能表 进行数据采集，数据采集的命令靠同步采集触发信号控制，保证各独立通道数据采集的同 步性，采集回来的数据存储在采集单元所具备的本地数据存储单元中，本地数据存储单元 采用大容量的铁电存储器，擦写次数高达10亿次，擦写速度可以跟RAM存储器媲美，数据读 写的时间延迟可以忽略不计，并且不需要外部供电的情况下，数据可靠保存20年以上。一轮数据采集完成后，采集单元控制器将采集完成的命令写入双端口存储器中， 通知主控制器，所有数据准备好了，同时，将采集的数据全部写入双端口存储器中，这时候， 采集单元的数据就有两个存储镜像，一是本地的铁电存储器，一是双端口存储器。主控制器 收到数据完成的命令后，通过数据总线将双端口中所采集的数据全部读入主控制器中，并 且存储在主控制器的数据区，这样采集终端采集的所有电能表的各种数据，都是在同一时 刻电能表的数据；保证了各测量点电能表的各种同类数据的同一时刻的实时性；由于这种 方式采用相对时间，无绝对时间差的概念在里面，所以对其信息，是有很高可信度的，其最
5大优点是做到一个采集终端可扩展到任一多路采集(原方式最多16路)，而不存在因时间 差引起的各测量点电能表的各种同类数据的数据差值。特别适合在对计算母平、线损、功率 平衡要求高的地方。表1就是采用此方式采集的同表2相同采集点数据计算出的24点母 平损耗，可见数据同表2比较精度以大大提高，现最大母平误差仅1.42%，这基本是多个计 量器具的综合误差(使用的1.0级电能表)，IOKV允许误差为士2%。因此完全可作自动判断分析用的数据。具体测试数据见下表。 [IlOkV马鞍山变电站-> IOkV母线]损耗数据(表2)
权利要求一种多路实时同步并行电能量采集装置，其特征是主处理器CPU型号为ARM，最高主频为200MHz；数据采集协处理器芯片型号为DSPIC33FJ128GP706，其数量不超过32个，通过总线与主处理器连接，接收主处理器来的同步采集触发信号；电能表数据采集单元该采集单元的数量与数据采集协处理器的数量相同、且数量不超过32个，每个采集单元各自通过RS485独立通道与一个数据采集协处理器连接，在数据采集协处理器的同步采集触发信号控制下，同一时刻对所有相应电能表进行数据采集；本地数据缓存器与数据采集协处理器连接，并与电能表数据采集单元连接，接受电能表数据采集单元输出的数据信号；双端口存储器与数据采集协处理器连接；一轮数据采集完成后，读入数据采集协处理器采集完成的数据。
2.根据权利要求1所述多路实时同步并行电能量采集装置，其特征是所述本 地数据缓存器型号为FM24LC512芯片，FM24LC512芯片的5脚和6脚分别连接芯片 DSPIC33FJ128GP706的36脚和37脚；双端口存储器型号为IDT7007。
专利摘要一种多路实时同步并行电能量采集装置，主要由主处理器、数据采集协处理器、本地数据缓存器和双端口存储器以及电能表数据采集单元组成。电能表数据采集单元在数据采集协处理器的同步采集触发信号控制下，同一时刻对所有的电能表进行数据采集，且每个RS485是独立通道，都带有独立缓存，能确保数据可靠抄收，它具有各采集点同类数据采集不存在时间差值，可信度更高的特点。
文档编号G01R11/00GK201654088SQ201020135759
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者何培东, 李久林, 杨凯麟 申请人:内江电业局
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
