专利名称：便携式故障数据记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种便携式故障数据记录仪。
背景技术：
便携式故障数据记录仪主要用于发电厂、变电站、配电站、工矿企业、供电部门等， 当发电机、变压器组、输电线路、配电线路等发生故障时，装置可记录故障发生前后一段时 间内的电流、电压的变化过程以及保护和开关量的动作时序，并将记录的故障数据保存，为 事故后故障分析提供依据。在发电机及变压器组维修后重新启机前，需进行各种电气试验 以进行检验，装置可提供电气试验功能。装置可对发电及供电设备的电能质量进行监测及 分析诊断。现有的装置主要有以下不足之处装置体积大、重量大、成本高，需要组屏固定安 装。装置的主要功能是记录故障数据，在实时监测方面功能不足。无稳态数据记录功能，不 能记录长期的稳态运行数据。发电厂或变电站在设备检修后需要做大量的电气试验，一般 便携式录波装置不具备电气试验软件，需使用专用的电气试验仪器。

发明内容本实用新型的目的是提供一种便携式故障数据记录仪，监录通道丰富、采集频率 高、功能丰富且运行可靠的便携式故障数据记录装置，它具有以下特征。本实用新型包括模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单 元、通讯单元和人机界面单元，其特征在于DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、 开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元；DSP数据采集 单元通过高速通讯线USB2. 0连接管理单元；DSP数据采集单元包括TI公司的高性能32位 浮点数字信号处理器TMS320C6713、MAX1270型CPLD芯片和4片8通道同步采样A/D芯片 MAX1320，处理器TMS320C6713连接MAX1270型CPLD芯片，MAX1270型CPLD芯片分别连接4 片8通道同步采样A/D芯片MAX1320 ；管理单元通过高速通讯线USB2. 0连接到DSP数据采 集单元，其通讯速度可达480m/s ；模拟量变换单元采用互感器和霍尔元件进行隔离变换。本实用新型有以下优点安装应用方式灵活，采用工业4U标准19寸机箱，可根据 用户需要改变机箱后端子、机箱部分结构件，使装置既可便于携带也可适用于现场固定组 屏安装；模拟量通道、开关量通道接入路数多，其中模拟量32路、开关量24路，并可根据需 要扩展；全部模拟量、开关量信号同步采集，采集频率10K/S，采集脉冲可与GPS脉冲同步； 频率自适应，数据采集单元采用付利叶算法计算DFT，实时计算模拟量的幅值和相位，当电 力系统的频率发生波动时，数据采集单元自动调整采样时间间隔，避免频率泄漏，保证计算 的准确和适应性；具有故障测距功能，在安装在变电站场所时，当线路发生短路故障时，装 置可记录故障数据，利用故障前后的电压、电流及阻抗参数测量出故障短路位置，以方便线 路检修；电气试验软件支持多种电气试验功能，包括用于测试发电机参数的各种特性试 验和励磁系统试验；变压器组的试验功能，以测试变压器的空载特性、短路特性、负载特性 及励磁涌流特性；断路器的开关特性试验；PT/CT试验等；电能质量监测软件支持多种电能质量参数的检测，如谐波、功率、三相不平衡度、闪变等；支持多种通讯方式，RS485、以太网 等，支持多种通讯协议，103协议、M0DBUS协议等；可与故障信息子站、故障信息处理系统、 DCS等进行通讯。

图1为本实用新型原理图；图2为信号传送原理图；图3为交流电流信号采集原理图；图4为交流电压信号采集原理图；图5为直流电压信号采集原理图；图6为直流电流信号采集原理图；图7为转速信号原理图；图8为无源开关量电路图；图9为有源开关量电路图。
具体实施方式
结合图1，本实用新型便携式故障数据记录仪，包括模拟量变换单元、开关量变换 单元、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面和电源模块；DSP数据采集单元分别连接模拟 量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元连接人机界面和外部通讯。结合图2至图11，本实用新型便携式故障数据记录仪可采集32路模拟量和24路 开关量。本实用新型包括模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单 元、通讯单元和人机界面单元，其特征在于DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、 开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元；DSP数据采集 单元通过高速通讯线USB2. 0连接管理单元；DSP数据采集单元包括TI公司的高性能32位 浮点数字信号处理器TMS320C6713、MAX1270型CPLD芯片和4片8通道同步采样A/D芯片 MAX1320,处理器TMS320C6713连接MAX1270型CPLD芯片，MAX1270型CPLD芯片分别连接4 片8通道同步采样A/D芯片MAX1320 ；管理单元通过高速通讯线USB2. 0连接到数据采集单 元，其通讯速度可达480m/s ；模拟量变换单元采用互感器和霍尔元件进行隔离变换。本实用新型系统软件包括在线监测软件、系统配置软件、电气试验软件、数据分 析软件。在线监测软件作为装置的系统软件，完成以下工作初始化数据采集单元，设置系 统参数，启动数据采集单元工作；接收数据采集单元传送的波形、相量数据，记录稳态数据， 并实时显示；判断电气量、开关量是否发生变化及变化是否引发故障记录，是则记录故障数 据；维护故障数据，在线路发生故障时测量短路位置；向信息子站或其它控制系统传送数 据。电气试验软件完成各种电气试验数据记录、数据分析计算、数据比较等功能。数据分析 用于分析记录的故障波形，可同轴或异轴分析比较波形、分析谐波、分析矢量、计算各种派 生参数(有功、无功、功率因数、序量等)、测量故障线路短路位置。本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的便携 式装置，它具有以下特征装置可采集和记录模拟量通道32路，开关量通道24路，模拟量和 开关量同步采样，采集频率达到10K/S ；装置功能综合集成了故障录波和实时监测功能，实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模拟量通道波形监测、矢量图监测等；装置提供 了稳态数据记录功能，可记录长达3个月的电气量数据，并且可对电气量的变化趋势、故障 等进行统计和分析。装置的数据单元采用嵌入式、低功耗、无风扇的工控模块，采用电子盘 代替硬盘，主机的稳定性、可靠性大为增加。装置支持各种电气试验功能，包括发电机启动 时的各种电气试验，即空载试验、短路试验、励磁试验、同期试验；变压器试验，即励磁涌流 试验、空载试验、短路试验、负载试验。便携式故障数据记录仪采用多项嵌入式软硬件新技术，由以DSPC6713+CPLD为核 心的数据采集单元完成模拟量和开关量的同步采集和计算，由以嵌入式低功耗工控模块为 核心的管理单元完成数据集中管理，并完成故障录波、数据记录、数据分析、电气试验、电能 质量检测分析等系统软件功能。数据采集单元据单元通过高速通讯USB2.0(480M/S)连接 到管理单元。装置可根据GPS较正时钟，同步采样脉冲。本装置采用4U高度19寸机箱，既可便于携带也可固定安装；可记录和采集模拟量 通道32路，开关量通道24路，模拟量和开关量同步采样，采集频率达到lOk/s ；本实用新型 功能综合集成了故障录波和实时监测功能，实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模 拟量通道波形监测、矢量图监测等；本实用新型提供了稳态数据记录功能，可记录长达3个 月的电气量数据，并且可对电气量的变化趋势、故障等进行统计和分析。本实用新型支持各种电气试验功能，包括发电机启动时的各种电气试验，如空载 试验、短路试验、励磁试验、同期试验等；变压器试验，如励磁涌流试验、空载试验、短路试 验、负载试验等。
权利要求一种便携式故障数据记录仪，包括模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单元、通讯单元和人机界面单元，其特征在于DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元。
2.如权利要求1所述的一种便携式故障数据记录仪，其特征在于所述的DSP数据采 集单元通过高速通讯线USB2. 0连接管理单元。
3.如权利要求1所述的一种便携式故障数据记录仪，其特征在于所述的DSP数据采 集单元包括TI公司的高性能32位浮点数字信号处理器TMS320C6713、MAX1270型CPLD芯 片和4片8通道同步采样A/D芯片MAX1320，处理器TMS320C6713连接MAX1270型CPLD芯 片，MAX1270型CPLD芯片分别连接4片8通道同步采样A/D芯片MAX1320。
4.如权利要求1所述的便携式故障数据记录仪，其特征在于所述的管理单元通过高 速通讯线USB2. 0连接到DSP数据采集单元，其通讯速度可达480m/s。
5.如权利要求1所述的便携式故障数据记录仪，其特征在于模拟量变换单元采用互 感器和霍尔元件进行隔离变换。
专利摘要本实用新型提供一种便携式故障数据记录仪，由模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面和电源模组成；DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元。本实用新型主要用于发电厂、变电站、配电站、工矿企业、供电部门等，当发电机、变压器组、输电线路、配电线路等发生故障时，装置可记录故障发生前后一段时间内的电流、电压的变化过程以及保护和开关量的动作时序，并将记录的故障数据保存，为事故后故障分析提供依据。
文档编号G01R31/00GK201637803SQ20102016823
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者何经伟, 吴明柱, 林海涛, 王怀君 申请人:哈尔滨国力电气有限公司