专利名称：一种多功能电力综合数据测量采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力数据测量采集装置，尤其是涉及一种多功能电力综合数据测量采集装置。
背景技术：
在电力监测系统中常常需要用到对各种分散的监测、控制单元进行集中采集和控制的装置，即RTU。它常用于采集各种开关量、模拟量。并接收来自上层系统的命令控制开关量的输出。随着电力技术的发展，我们在监测系统中所需要监测的参数的种类和数量越来越多。但目前市场上存在的RTU功能单一，很难在功能种类和接口数量两方面都满足用户的要求。当用户的系统上使用的测控单元数目众多且种类繁杂时，就会面临RTU装置选型的困难了。目前市场上的测量采集装置普遍存在以下几方面的不足(1)单个RTU功能单一，仅有DI (开关量输入)、仅有DO(开关量输出)或者仅有 AI (模拟量输入)，并且没有常常需要监测的电压电流等电力参数。如常见的ARTU-K32仅有32路DI，ARTU-M32仅有32路Al，它们的接口功能单一不适合于同时需要多种接口类型的场合。(2)对于可以监测电压电流的电能仪表却在DI、D0方面接口数目不足。如多数电能仪表附带有2路DI和2路D0，但在有较多的DI、D0、AI器件需要集中监控时便显示出接口数目不足了的缺点了。(3)在变频电源使用越来越普遍的情况下，却很少有装置具有能够对变频电源的输出频率进行监测的功能。

实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种功能全面、 接口丰富、拥有多达8路的DI、D0、AI的多功能电力综合数据测量采集装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种多功能电力综合数据测量采集装置，其特征在于，包括电力信号采集模块、电力信号处理模块、频率消耗采集模块、频率波形转换模块、开关量输入模块、光耦隔离模块、 开关量输出模块、模拟量采集模块、模拟信号处理模块、中央处理器、掉电储存模块、通信模块、拨码开关以及为整个装置供电的电源模块，所述的电力信号采集模块与电力信号处理模块连接，所述的频率消耗采集模块与频率波形转换模块连接，所述的开关量输入模块与光耦隔离模块连接，所述的模拟量采集模块与模拟信号处理模块连接，所述的中央处理器分别与电力信号处理模块、频率波形转换模块、光耦隔离模块、模拟信号处理模块、开关量输出模块、掉电储存模块、通信模块、拨码开关连接。所述的开关量输入模块为8通道开关量输入模块。所述的开关量输出模块为8通道开关量输出模块。
3[0012]所述的模拟量采集模块为8通道模拟量采集模块。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、功能全面、接口丰富，同时拥有多达8路的DI、D0、AI，具有三相电压电流等电能参量的测量功能，带有中频信号的专用测试接口 ；2、核心采用单芯片方案实现，具有结构简单、性能稳定的优势；3、该装置综合了现有的RTU和电能仪表的功能，适用于测量参数较多的配电系统。

图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，一种多功能电力综合数据测量采集装置，包括采集电压电流信号的电力信号采集模块1 ；对采集的电压电流信号进行处理的电力信号处理模块2 ；对中频电压信号进行采集的频率信号采集模块3 ；将采集的频率信号转换为方波的频率波形转换模块 4 ；8通道开关量输入模块7、光耦隔离模块8 ；8通道开关量输出模块10 ；8通道模拟量采集模块5 ；模拟信号处理模块6 ；对各种信号进行处理的中央处理单元9 ；对配置参数进行保存的掉电存储模块11 ；进行数据通信的通信模块13 ；对通信的波特率和地址进行设置的拨码开关12 ；对整个装置供电的电源模块14。其中，中央处理单元9是装置的核心，采用freescale系列芯片，该芯片的特点是带有16位ADC和MAC(乘加单元)，适用于对信号的高精度采样和计算处理。中央处理单元9负责采样、处理各种输入信号并发出控制开关量输出的控制命令。电源模块14为直流 48V士20%输入，输出5V和MV。其中5V给整个系统供电，24V给开关量输入模块7 (干接点)供电。电力信号采集模块1由PT(电压互感器)、CT(电流互感器)构成，负责将外界输入的电压、电流转变为小信号，并实现电气隔离。被采集的小信号进入电力信号处理模块 2进行信号的抬高、滤波处理，然后被送入中央处理单元9的ADC采样为数字量，通过相应的计算得到需要的电能指标。外部的开关量通过光耦隔离模块8隔离后被送入中央处理单元 9的IO接口。频率信号采集模块3由PT构成，负责将400V的中频电压信号转换为小信号。 该中频频率的小信号进入频率波形转换模块4后被转换为标准的方波信号，由中央处理单元9据此进行频率计算。模拟量采集模块5通过8路独立的模拟开关实现对8路4-20mA 模拟量输入间的电气隔离，通过依次打开模块开关轮流采集各路模拟信号。采集到的模拟量信号在模拟信号处理模块6电路中被转换为电压信号并进行抬高、滤波处理，然后送入中央处理单元9进行ADC采样、结果计算。开关量输出模块10根据中央处理单元9的命令驱动对应的继电器打开与关断，实现开关量的输出。8位的拨码开关12用于设置系统通信的波特率和地址。通信模块13采用自带DOTC电气隔离的RS485模块，将来自中央处理单元9的通信指令变成实际的RS485差分电平输出，从而完成该装置与上位机系统的数据交换。掉电存储模块11采用4Kbite的铁电芯片用于存储系统的配置和校准参数。整个电力综合型测量采集装置的工作过程为由信号采集、处理模块将采集到得物理信号转换处理后送入中央处理单元9，经过相应的计算得到测量结果并储存入中央处理单元9的内存中。 上位机使用Modbus-RTU协议访问中央处理单元9的内存地址，获取测得的数据结果。同样中央处理单元9通过通信模块13获取从上位机传入的命令，然后控制相应的继电器输出。工作原理电压电流信号从电力信号采集模块1进入电力信号处理模块2进行放大、抬高、滤波处理。之后，被中央处理单元9的ADC(模数转换器)转换为数字信号。从而将其计算为实际的各种电能参数，并存储于内存中。400V/1500HZ的中频电压信号经频率信号采集模块 3采集后进入频率波形转换模块4被转换为方波信号，然后被送入中央处理单元9计算出信号的频率值，并存储于内存中。8路的开关量输入通过光耦进行电气隔离，而后被送入中央处理单元9。8路的4-20mA模拟量经采集模块采集和信号处理模块处理后被中央处理单元 9的ADC转变为数字信号，然后计算出实际的直流信号存储入内存中相应的地址处。中央处理单元9通过通信模块13与上位机系统进行数据交换，上位机通过Modbus指令实现对该装置的监控。装置根据接收到的命令控制相应的继电器来实现开关量的输出。通过8位的拨码开关12配置该装置通信的波特率和地址。配置参数被存储进掉电存储模块10中，保证了下次开机时系统的配置不会改变。
权利要求1.一种多功能电力综合数据测量采集装置，其特征在于，包括电力信号采集模块、电力信号处理模块、频率消耗采集模块、频率波形转换模块、开关量输入模块、光耦隔离模块、 开关量输出模块、模拟量采集模块、模拟信号处理模块、中央处理器、掉电储存模块、通信模块、拨码开关以及为整个装置供电的电源模块，所述的电力信号采集模块与电力信号处理模块连接，所述的频率消耗采集模块与频率波形转换模块连接，所述的开关量输入模块与光耦隔离模块连接，所述的模拟量采集模块与模拟信号处理模块连接，所述的中央处理器分别与电力信号处理模块、频率波形转换模块、光耦隔离模块、模拟信号处理模块、开关量输出模块、掉电储存模块、通信模块、拨码开关连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能电力综合数据测量采集装置，其特征在于，所述的开关量输入模块为8通道开关量输入模块。
3.根据权利要求1所述的一种多功能电力综合数据测量采集装置，其特征在于，所述的开关量输出模块为8通道开关量输出模块。
4.根据权利要求1所述的一种多功能电力综合数据测量采集装置，其特征在于，所述的模拟量采集模块为8通道模拟量采集模块。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能电力综合数据测量采集装置，包括电力信号采集模块、电力信号处理模块、频率消耗采集模块、频率波形转换模块、开关量输入模块、光耦隔离模块、开关量输出模块、模拟量采集模块、模拟信号处理模块、中央处理器、掉电储存模块、通信模块、拨码开关以及为整个装置供电的电源模块，所述的电力信号采集模块与电力信号处理模块连接，所述的频率消耗采集模块与频率波形转换模块连接，所述的开关量输入模块与光耦隔离模块连接，所述的模拟量采集模块与模拟信号处理模块连接。与现有技术相比，本实用新型具有功能全面、接口丰富等优点。
文档编号G01R23/02GK202049193SQ20112010217
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月10日 优先权日2011年4月10日
发明者但炳木, 姜龙, 方严 申请人:上海安科瑞电气股份有限公司