专利名称：一种便携式监测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统测量领域，具体涉及一种用于现场调试的便携式电能质量/ 相量监测装置。
技术背景电能质量、电网的安全稳定运行是电网生产运行管理部门最关注的问题，同时也是智能电网需要解决的关键问题。目前对电能质量的监测主要通过谐波监测仪实现，电网的监测主要通过RTU、故障录波器及近些年出现的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，简称PMU)实现。在此基础上建立的各类监测系统(如广域测量系统)实现了对电网的动态监测和在线稳定计算分析，从而为电网调度运行人员提供电网实时运行状况和电网运行的在线预决策信息，增强了电力调度运行人员驾驭电网运行的能力。但是现有的监测设备需要组屏固定安装在发电厂或变电站，安装配置较复杂，价格昂贵，而且不是所有厂站都全部安装；同时各类检测设备关注点不同，造成了监测设备的重复安装，使部分已安装的监测设备未得到充分利用，造成了资源上的浪费；并且当电网运行部门在需要了解一些未安装监测设备的厂站的信息或在系统试验中需要获取重要数据时，往往因为这些厂站没有安装监测设备，而无法得到相应的信息和数据，造成在使用上非常不方便的问题
实用新型内容
本实用新型目的在于，提出一种便携式的电能质量、相量监测仪器用于临时性的数据记录和测量，集隔离、测量、计算、显示等功能于一体，在试验中只需一台分析仪就能完成试验的数据记录、分析处理和本地存储等工作，使得试验操作人员的工作量减少到了最少，且可及时得到试验结果并打印输出；还可以实时显示各种测量的一次量和二次计算量。为实现上述目的，本实用新型提供了一种便携式监测仪，包括机箱，插接于机箱内部的控制模块和人机接口模块，其改进之处在于，所述机箱采用4U高度，所述控制模块包括插接于机箱内部的信号调理器、采集存储模块、电源板、交流板和直流板，所述电源板、交流板和直流板分别与信号调理器相连接，所述信号调理器将通过交流板和直流板传来的现场信号转换为弱电信号后传至采集存储模块，经过采集存储模块处理后完成对现场信号的监测。本实用新型提供的优选技术方案中，所述采集存储模块包括AD转换芯片、时钟同步模块、FPGA、DSP和单板机；AD转换芯片接收从所述信号调理器转换的弱电信号并将进行模数转换后的数字弱电信号后传至所述FPGA，所述FPGA将数字弱电信号和经过时钟同步模块传来的GPS秒脉冲信号一并传至所述DSP，再经所述DSP处理后传至所述单板机完成对现场信号的监测。本实用新型提供的第二优选技术方案中，采用开关量输出通道将开关量信号隔离输出，开关量输出通道包括光电隔离电路和驱动继电器；所述DSP与所述光电隔离电路和所述驱动继电器依次连接。本实用新型提供的第三优选技术方案中，所述信号调理器将弱电信号通过信号输入通道传至AD转换芯片进行模数转换。本实用新型提供的较优选技术方案中，所述DSP通过PCI总线与单板机相连，并将数字弱电信号和GPS秒脉冲信号通过PCI总线传至单板机。本实用新型提供的第二较优选技术方案中，所述信号调理器采用可拆卸的插卡式信号调理板，所述AD转换芯片采用16位AD转换芯片，所述时钟同步模块采用GPS接收电路，所述单板机采用PC104单板机。本实用新型提供第三较优选技术方案中，所述信号输入通道的数量为8-48路。本实用新型提供第四较优选技术方案中，所述PC104单板机上装载有虚拟仪器和应用软件。本实用新型提供第四较优选技术方案中，所述机箱的宽度为19英寸或1肿2/3英寸，所述机箱的前面板设有人机接口模块的触摸屏。本实用新型提供第五较优选技术方案中，所述人机接口模块包括鼠标和键盘和用于存储采集的暂态、动态数据的存储器。与现有技术比，本实用新型的有益效果是，本实用新型提供的监测仪具有使用方便、操作简单、精度高、抗干扰能力强、重量轻、体积小、抗震性好、方便携带的特点；同时测量通道的数量足够多，满足了现场的需求；而且具有足够高的采样速率，满足了电能质量对谐波的分析；并且还具有多种对时方式，在当现场无法铺设天线时，可以通过^IG码方式完成对时。

图1是便携式监测仪的内部组成、工作示意图。图2是便携式监测仪的机箱背板图。图3是便携式监测仪的机箱底板图。图4是便携式监测仪的前面板图。图5是光电隔离电路和驱动继电器的电路图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示，便携式监测仪，包括机箱，设在机箱上的8英寸高分辨率的彩色TFT液晶显示触摸屏以及以插接的形式设在机箱内部的信号调理板、电源板、交流板、 直流板、16位AD转换芯片、GPS接收电路、FPGA、DSP和PC104单板机，电源板、交流板和直流板分别与信号调理器相连接，所述信号调理器将通过交流板和直流板传来的现场信号转换为弱电信号后传至16位AD转换芯片，所述16位AD转换芯片将进行模数转换后的数字弱电信号传至FPGA，所述FPGA将数字弱电信号和经过GPS接收电路传来的GPS秒脉冲信号一并传至DSP，再经DSP处理后传至PC104单板机完成对现场信号的监测。所述信号调理器将弱电信号通过信号输入通道传至AD转换芯片进行模数转换，DSP通过PCI总线与PC104 单板机相连，并将数字弱电信号和GPS秒脉冲信号通过PCI总线传至PC104单板机。检测仪采用开关量输出通道将开关量信号隔离输出，开关量输出通道包括光电隔离电路和驱动继电器，所述DSP与所述光电隔离电路和所述驱动继电器依次连接；光电隔离电路由芯片如25和芯片观03组成，驱动继电器由继电器和保护二极管组成。便携式监测仪的外部连接有鼠标、键盘。如图4所示，所述机箱采用4U高度，1肿2/3英寸或者19英寸的宽度，内嵌入PC104 单板机，实现同步相量的计算、网络通信的功能，人机接口为8英寸高分辨率的彩色TFT液晶显示触摸屏，实现数据的显示分析功能。由于便携式检测仪使用了上述的结构，检测仪可将现场的高电压、大电流等模拟信号隔离输入，并将隔离输入的高电压、大电流等模转信号转换成数字信号，通过高速PCI 总线将这些测量量送入PC104单板机，同时也通过高速PCI总线将PC104单板机发出的各种命令，驱动自身的驱动继电器控制现场的报警信号等开关量信号；并且通过不同的信号调理板测量现场的发电机电压电流信号、现场PT、CT输出的电压电流信号、4-20mA信号、有源无源开关量信号以及士20V交直流通用信号等。这些信号调理板可以根据不同用户的需求进行定制，而且由于采用了插卡式设计，用户只需要更换信号调理板即可完成不同信号的检测。所述信号输入通道的通道数量为8路到48路，模拟量隔离输入采用交流互感器和直流传感器，交流互感器和直流传感器的直流隔离电压分别可以达到2000V和2500V，且测量精度均可以达到0.2%;开关量输入隔离的直流隔离电压可以达到2500V。开关量隔离输出的直流隔离电压可以达到3000V，并具有交流250V/10A的驱动能力。便携式电能质量、相量监测仪具有就地存储功能，用于存储采集的暂态、动态数据。应用软件是安装在PC104单板机内，其主要功能是显示、记录、分析、处理并输出数据，是与操作人员进行信息沟通的主要界面。应用软件接收采集的数据，并将数据加以处理使其通过图形、数据、电子仪表、电子表格等表现方式直观并实时的显示现场的各种测量信号的信息。应用软件还能够进行三相电力质量分析、功率测量、谐波分析、三相电压/电流不平衡度等测量，并可以记录各种电压电流不正常事件。虚拟仪器是安装在PC104单板机内，可对电网频率、电压/电流有效值、总有功/ 无功/功率因数、三相基波电压/电流有效值、基波电压/电流相位、基波功率/功率因数、 电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、负序量、总谐波畸变率、各次谐波含有率等进行监测。
权利要求1.一种便携式监测仪，所述监测仪包括机箱、插接于机箱内部的控制模块和人机接口模块，其特征在于，所述机箱采用4U高度，所述控制模块包括插接于机箱内部的信号调理器、采集存储模块、电源板、交流板和直流板，所述电源板、交流板和直流板分别与信号调理器相连接，所述信号调理器将通过交流板和直流板传来的现场信号转换为弱电信号后传至采集存储模块，经过采集存储模块处理后完成对现场信号的监测。
2.如权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述采集存储模块包括AD转换芯片、时钟同步模块、FPGA、DSP和单板机；AD转换芯片接收从所述信号调理器转换的弱电信号并将进行模数转换后的数字弱电信号传至所述FPGA，所述FPGA将数字弱电信号和经过时钟同步模块传来的GPS秒脉冲信号一并传至所述DSP，再经所述DSP处理后传至所述单板机完成对现场信号的监测。
3.如权利要求2所述的监测仪，其特征在于采用开关量输出通道将开关量信号隔离输出，开关量输出通道包括光电隔离电路和驱动继电器；所述DSP与所述光电隔离电路和所述驱动继电器依次连接。
4.如权利要求2所述的监测仪，其特征在于所述信号调理器将弱电信号通过信号输入通道传至AD转换芯片进行模数转换。
5.如权利要求2所述的监测仪，其特征在于所述DSP通过PCI总线与单板机相连，并将数字弱电信号和GPS秒脉冲信号通过PCI总线传至单板机。
6.如权利要求2所述的监测仪，其特征在于所述信号调理器采用可拆卸的插卡式信号调理板，所述AD转换芯片采用16位AD转换芯片，所述时钟同步模块采用GPS接收电路， 所述单板机采用PC104单板机。
7.如权利要求4所述的监测仪，其特征在于所述信号输入通道的数量为8-48路。
8.如权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述机箱的宽度为19英寸或1肿2/3英寸，所述机箱的前面板设有人机接口模块的触摸屏。
9.如权利要求1所述的监测仪，其特征在于，所述人机接口模块包括鼠标和键盘和用于存储采集的暂态、动态数据的存储器。
专利摘要本实用新型提供一种便携式监测仪，所述监测仪包括机箱、设在机箱内部的控制模块和人机接口模块，所述机箱采用4U高度，所述控制模块包括插接于机箱内部的信号调理器、采集存储模块、电源板、交流板和直流板，所述电源板、交流板和直流板分别与信号调理器相连接，所述信号调理器将通过交流板和直流板传来的现场信号转换为弱电信号后传至采集存储模块，经过采集存储模块处理后完成对现场信号的监测。本实用新型提供的监测仪具有使用方便、操作简单、精度高、抗干扰能力强、重量轻、体积小、抗震性好、方便携带的特点。
文档编号G01R31/00GK202189099SQ20112018513
公开日2012年4月11日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者吕大伟, 牛永会, 许勇 申请人:中国电力科学研究院, 中电普瑞科技有限公司