[實(shí)用新型]船舶故障錄波采集裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720201500.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN206515666U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王黎明;閆曉玲;王新枝;左文;黃磊明;王征;尹洋;黃海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所42113
• 代理人: 孔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力監(jiān)控領(lǐng)域，具體是一種船舶故障錄波采集裝置。

背景技術(shù)

故障錄波裝置是一種在國家電網(wǎng)中普遍使用的智能設(shè)備，當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，裝置只進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)短路或振蕩等擾動(dòng)時(shí)便會(huì)觸發(fā)錄波過程，完整記錄下故障前后全過程的電壓、電流等模擬量的變化情況和繼電保護(hù)、斷路器等開關(guān)量的動(dòng)作情況，技術(shù)人員可以從保存的錄波文件中獲取想要的故障信息，不但可以實(shí)現(xiàn)電氣故障的快速定位和準(zhǔn)確判斷，而且有利于發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的缺陷，便于日后進(jìn)一步改進(jìn)和完善。如果將其納入船舶電力監(jiān)控系統(tǒng)之中，無疑會(huì)大大提高管理人員的工作效率，為船舶電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

目前，國內(nèi)外大部分故障錄波裝置還只局限于陸地大電力系統(tǒng)，船用領(lǐng)域還是一片空白。通常采用模擬集中式的采樣方案，即底層互感器采集的模擬量信號(hào)和開關(guān)裝置的狀態(tài)信號(hào)通過硬接線的方式輸入故障錄波裝置，由錄波裝置完成A/D采樣的過程。但是由于受設(shè)備體積和數(shù)據(jù)處理能力的限制，單臺(tái)錄波裝置的采樣通道數(shù)量往往只有二十個(gè)左右，要實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的覆蓋只能通過增加裝置數(shù)量的方式來完成，而這又涉及到時(shí)間難以同步的問題。同時(shí)，模擬量的傳輸需要大量的電纜，不但增加了施工難度和維護(hù)成本，而且容易引入電磁干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種船舶故障錄波采集裝置，可以滿足船用領(lǐng)域全網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的覆蓋的要求，而且不必額外增加錄波裝置即可實(shí)現(xiàn)，大大降低了施工難度和維護(hù)成本，電纜數(shù)量的減小也防止了電磁干擾的產(chǎn)生。

一種船舶故障錄波采集裝置，包括外殼、安裝在外殼內(nèi)的背板及與背板插接的主控CPU板、開關(guān)量信號(hào)板、交流量信號(hào)板、直流量信號(hào)板、電源板，所述開關(guān)量信號(hào)板、交流量信號(hào)板、直流量信號(hào)板分別用于將采集的開關(guān)量信號(hào)、交流量信號(hào)以及直流量信號(hào)通過背板輸入給主控CPU板，所述主控CPU板包括主控CPU、FPGA芯片、隔離放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光電隔離電路、PHY電平轉(zhuǎn)換電路、SFP光收發(fā)模塊，主控CPU通過PCIe總線與FPGA芯片連接，隔離放大器的信號(hào)輸入端用于接入模擬量信號(hào)，隔離放大器的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與FPGA芯片的信號(hào)輸入端連接，光電隔離電路的信號(hào)輸入端用于接入開關(guān)量信號(hào)，光電隔離電路的信號(hào)輸出端與FPGA芯片的信號(hào)輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片的信號(hào)輸出端與PHY電平轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端連接，PHY電平轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸出端與SFP光收發(fā)模塊連接，SFP光收發(fā)模塊用于通過多模光纖與錄波主機(jī)連接。

進(jìn)一步的，主控CPU板、開關(guān)量信號(hào)板、交流量信號(hào)板、直流量信號(hào)板和電源板分別通過哈丁連接器與背板連接。

進(jìn)一步的，所述主控CPU基于Vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，選用PowerPC架構(gòu)的MPC8308通信處理器。

進(jìn)一步的，所述FPGA芯片采用Altera公司的EP4CGX50器件。

本實(shí)用新型將故障錄波技術(shù)引入船舶電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，設(shè)計(jì)了一種數(shù)字化分布式采集單元，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)底層模擬量和開關(guān)量信號(hào)的集中采樣，減輕了錄波主機(jī)的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。用戶可根據(jù)電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn)靈活布置采集單元的位置和數(shù)量，并通過光纖上傳采樣信息，節(jié)省了二次電纜的用量。采集單元采用單板分布式設(shè)計(jì)，主要包括主控CPU板、交流量信號(hào)板、直流量信號(hào)板、開關(guān)量信號(hào)板以及電源板，采集板的類型可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本實(shí)用新型適用于各種電壓等級(jí)的船舶電力系統(tǒng)故障錄波的數(shù)據(jù)采集。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型船舶故障錄波采集裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：10—背板，20—主控CPU板，30—開關(guān)量信號(hào)板，40—交流量信號(hào)板，50—直流量信號(hào)板，60—電源板，21—主控CPU，22—FPGA芯片，23—隔離放大器，24—模數(shù)轉(zhuǎn)換器，25—光電隔離電路，26—PHY電平轉(zhuǎn)換電路，27—SFP光收發(fā)模塊，28—RJ-45接口，29—USB接口，41—共模電感線圈，42—電壓互感器，43—電流互感器，44—過電壓保護(hù)電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

圖1所示為本實(shí)用新型船舶故障錄波采集裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，所述船舶故障錄波采集裝置包括外殼、安裝在外殼內(nèi)的背板10及與背板10插接的主控CPU板20、開關(guān)量信號(hào)板30、交流量信號(hào)板40、直流量信號(hào)板50、電源板60。