CN210037998U - 故障录波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种故障录波装置。一种故障录波装置，包括第一采集模块、处理模块和存储模块。该故障录波装置工作时，第一采集模块可以采集直流供电***内的电压信号并转换为数字信号传递至处理模块。处理模块对该数字信号处理后得到直流供电***的供电电压信息，并传递至存储模块进行存储。该故障录波装置，可以记录直流供电***的供电电压信息，从而对交流或/和直流窜入直流供电***造成的故障进行录波，进而达到监控直流供电***的供电稳定性和可靠性的效果。

Description

故障录波装置

技术领域

本实用新型涉及电力检测技术领域，特别是涉及一种故障录波装置。

背景技术

直流供电***是给继电保护装置提供动力电源的***，它的稳定性和可靠性直接影响变电站继电保护装置的工作。

传统技术中，直流供电***的稳定性和可靠性通常容易受接地故障、交流窜入故障和直流互窜故障的影响。

申请人在实现传统技术的过程中发现：传统技术中，缺乏对直流供电***的供电稳定性的监控。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术中缺乏对直流供电***的供电稳定性进行监控的问题，提供一种故障录波装置。

一种故障录波装置，包括第一采集模块、处理模块以及存储模块；所述第一采集模块用于采集第一电压信号并转换为第一数字信号，所述第一采集模块包括：第一取样单元、与所述第一取样单元电性连接的第一隔离单元，及与所述第一隔离单元电性连接的第一AD采样单元；所述处理模块与所述第一AD采样单元电性连接，以获取所述第一数字信号并处理，得到第一供电电压信息；所述存储模块与所述处理模块电性连接，以获取所述第一供电电压信息并存储。

上述故障录波装置，包括第一采集模块、处理模块和存储模块。该故障录波装置工作时，第一采集模块可以采集直流供电***内的电压信号并转换为数字信号传递至处理模块。处理模块对该数字信号处理后得到直流供电***的供电电压信息，并传递至存储模块进行存储。该故障录波装置，可以记录直流供电***的供电电压信息，从而对交流或/和直流窜入直流供电***造成的故障进行录波，进而达到监控直流供电***的供电稳定性和可靠性的效果。

在其中一个实施例中，所述第一采集模块还包括第一放大单元，所述第一放大单元电性连接于所述第一隔离单元与所述第一AD(Analog to Digital，模拟信号到数字信号)采样单元之间。

在其中一个实施例中，所述第一放大单元的输出电压范围为0到3.3V。

在其中一个实施例中，所述故障录波装置还包括：第二采集模块，用于采集第二电压信号并转换为第二数字信号；所述第二采集模块包括：第二取样单元、与所述第二取样单元电性连接的第二隔离单元，及与所述第二隔离单元电性连接的第二AD采样单元；所述处理模块还与所述第二AD采样单元电性连接，以获取所述第二数字信号并处理，得到第二供电电压信息。

在其中一个实施例中，所述故障录波装置应用于直流供电***；所述第一采集模块电性连接于所述直流供电***的正极母线与地线之间；所述第二采集模块电性连接于所述直流供电***的负极母线与所述地线之间。

上述故障录波装置，其第一采集模块电性连接于正极母线与地线之间；第二采集模块电性连接于负极母线与地线之间。该故障录波装置还可以对直流供电***正负极母线的接地故障进行录波，进一步监控直流供电***的供电稳定性和可靠性。

在其中一个实施例中，所述第一取样单元包括电性串联于所述直流供电***的正极母线与所述地线之间的电阻R1和电阻R2；所述第一隔离单元与所述电阻R1并联；所述第二取样单元包括电性串联于所述直流供电***的负极母线与所述地线之间的电阻R3和电阻R4；所述第二隔离单元与所述电阻R3并联。

在其中一个实施例中，所述直流供电***的电压范围为-300V到300V。

在其中一个实施例中，所述故障录波装置还包括告警模块；所述告警模块与所述处理模块电性连接；所述处理模块根据供电电压信息控制所述告警模块工作；所述供电电压信息包括所述第一供电电压信息和所述第二供电电压信息的至少一个。

在其中一个实施例中，所述供电电压信息包括供电电压大小；所述处理模块预设有电压阈值，若所述供电电压大小符合所述电压阈值，则所述处理模块控制所述告警模块工作。

在其中一个实施例中，所述故障录波装置还包括显示模块；所述显示模块与所述处理模块电性连接，以获取所述供电电压信息并显示。

附图说明

图1为本申请一个实施例中故障录波装置的模块结构示意图。

图2为本申请另一个实施例中故障录波装置的模块结构示意图。

图3为本申请一个实施例中故障录波装置与直流供电***的连接关系示意图。

其中，各附图标号所代表的含义分别为：

10、故障录波装置；

100、第一采集模块；

110、第一取样单元；

120、第一隔离单元；

130、第一AD采样单元；

140、第一放大单元；

200、第二采集模块；

210、第二取样单元；

220、第二隔离单元；

230、第二AD采样单元；

240、第二放大单元；

300、处理模块；

310、存储模块；

320、告警模块；

330、显示模块。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供一种用于直流供电***的故障录波装置，该故障录波装置可以针对直流供电***内由于接地故障、交流窜入故障和直流窜入故障而引起的供电不稳定进行监控。

一种故障录波装置10，如图1所示，包括用于采集电压信号的第一采集模块100、与第一采集模块100电性连接的处理模块300，以及与处理模块300电性连接的存储模块310。

具体的，第一采集模块100用于采集直流供电***内的电压信号，并将该第一电压信号转换为第一数字信号传递至处理模块300，以被处理模块300识别。该第一采集模块100可以包括第一取样单元110、第一隔离单元120和第一AD采样单元130。其中，第一取样单元110用于与直流供电***电性连接，以采集直流供电***内的第一电压信号。第一隔离单元120电性连接于第一取样单元110与第一AD采样单元130之间，用于实现电-光-电的信号转换，从而防止故障录波装置10内的电流窜入直流供电***。该第一隔离单元120可以是一光电耦合器。第一AD采样单元130用于电信号到数字信号的转换，以使第一采集模块100向处理模块300传递的是数字信号。

处理模块300与第一采集模块100电性连接，以获取第一采集模块100传递的第一数字信号并识别。当处理模块300识别第一采集模块100传递的第一数字信号后，可以对该第一数字信号进行处理，以得到直流供电***的第一供电电压信息。该第一供电电压信息包括直流供电***的第一供电电压大小。该处理模块300可以是一处理控制器，如单片机等。

存储模块310与处理模块300电性连接，以获取处理模块300传递的第一供电电压信息并存储。

更具体的，该故障录波装置10的第一取样单元110实时采集直流供电***内的第一电压信号，该第一电压信号通过第一隔离单元120隔离后，传递至第一AD采样单元130转换为第一数字信号。该第一数字信号传递至处理模块300后，处理模块300对该第一数字信号进行识别处理，可以得到直流供电***的第一供电电压信息。处理模块300还可以将该第一供电电压信息传递至存储模块310，由存储模块310进行存储。该故障录波装置10，可以记录直流供电***的供电电压信息，从而对交流或/和直流窜入直流供电***造成的故障进行录波，进而达到监控直流供电***的供电稳定性和可靠性的效果。

需要理解的是，上述第一电压信号中的第一仅代表其是第一采集模块所采集的电压信号。第一数字信号、第一供电信息和第一供电电压大小中的第一仅代表其是由第一采集模块所采集的电压信号转换处理得到的其他信号。

进一步的，该故障录波装置10的处理模块300内可以设有一预设程序，该预设程序包含一电压阈值。第一供电电压信息包含第一供电电压大小。若直流供电***的第一供电电压大小复合该电压阈值，则判定直流供电***发生故障。

该预设程序执行时，将处理模块300处理第一数字信号所得的第一供电电压大小与电压阈值进行对比，若第一供电电压大小符合该电压阈值，则处理模块300将故障前五秒和故障后五秒内的第一供电电压信息传递至存储模块310进行存储。

该故障录波装置10，通过预设程序和电压阈值的设定，可以使存储模块310仅存储直流供电***发生故障的相应时间段内的供电电压信息，从而提升存储模块310的有效利用率。

在一个实施例中，如图2所示，该故障录波装置10的第一采集模块100还可以具有第一放大单元140。

具体的，第一放大单元140电性连接于第一隔离单元120和第一AD采样单元130之间，用于对第一隔离单元120输出的电信号进行放大，从而使第一AD采样单元130进行电信号到数字信号的转换时更为准确。一般来说，第一放大单元140对第一隔离单元120输出的电信号进行放大时，应对其进行线性放大。

进一步的，上述第一AD采样单元130可以采用12位的片外高速AD。该第一AD采样单元130的采样基准为3.3V，因此，由第一放大单元140放大输出的电信号，其电压范围应该在0到3.3V。

具体的，第一取样单元110采集到第一电压信号，经隔离单元实现电-光-电转换后，输出的电信号经第一放大单元140进行线性放大再传递至第一AD采样单元130。此时，由第一放大单元140输出至第一AD采样单元130的电信号可以是0.1V，也可以是3.3V，还可以是1.6V。

在一个实施例中，如图2所示，该故障录波装置10还可以包括第二采集模块200。

具体的，该故障录波装置10可以包括多个采集模块。每一个采集模块均与处理模块300电性连接，以使处理模块300分别获取每个采集模块输出的数字信号。在该实施例中，故障录波装置10具有第二采集模块200。第二采集模块200与第一采集模块100相同，包括取样单元、隔离单元和AD采样单元。为方便描述，将构成第二采集模块200的各单元分别命名为第二取样单元210、第二隔离单元220和第二AD采样单元230。同时，将第二采集模块200采集的电压信号命名为第二电压信号；将第二采集模块200输出的数字信号命名为第二数字信号；将处理模块300处理第二数字信号所得的供电电压信息命名为第二供电电压信息。第二供电电压信息包含第二供电电压大小。

更具体的，第二采集模块200包括第二取样单元210、第二隔离单元220和第二AD采样单元230。其中，第二取样单元210用于与直流供电***电性连接，以采集直流供电***内的第二电压信号。第二隔离单元220电性连接于第二取样单元210与第二AD采样单元230之间，用于实现电-光-电的转换，从而防止故障录波装置10内的电流窜入直流供电***。该第二隔离单元220可以是一光电耦合器。第二AD采样单元230用于电信号到数字信号的转换，以使第二采集模块200向处理模块300传递的是数字信号。

进一步的，第二采集模块200也可以包括电性连接于第二隔离单元220和第二AD采样单元230之间的第二放大单元240。第二放大单元240的输出电压范围同样为0到3.3V，即第二放大单元240的输出电压可以是0.1V，也可以是3.3V，还可以是1.6V。

在一个实施例中，如图3所示，该故障录波装置10应用于直流供电***。该直流供电***包括与电源正极电性连接的正极母线+KM、与电源负极电性连接的负极母线-KM及地线。该故障录波装置10包括第一采集模块100、第二采集模块200、处理模块300及存储模块310。其中，第一采集模块100电性连接于正极母线+KM和地线之间，用于采集正极母线+KM对地的第一电压信号并转换为第一数字信号。第一数字信号经处理模块300处理后即得到第一电压信息。第二采集模块200电性连接于负极母线-KM和地线之间，用于采集负极母线-KM对地的第二电压信号并转换为第二数字信号。第二数字信号经处理模块300处理后即得到第二电压信息。

此时，若正极母线+KM对地发生故障，或正极母线+KM内窜入其他直流或/和交流电而引发故障，都会使正极母线+KM内对地电压发生变化。第一采集模块100电性连接于正极母线+KM和地线之间，可以采集正极母线+KM对地电压信号；正极母线+KM对地电压信号即为第一电压信号。采集过程为：第一取样单元110对电压信号进行采集，并传递至第一隔离单元120进行电-光-电装换，所输出的电信号经第一放大单元140放大后，由第一AD采样单元130转换为第一数字信号输出。同样的，第二采集模块200电性连接于负极母线-KM和地线之间，可以采集负极母线-KM对地电压信号；负极母线-KM对地电压信号即为第二电压信号。采集过程为：第二取样单元210对电压信号进行采集，并传递至第二隔离单元220进行电-光-电装换，所输出的电信号经第二放大单元240放大后，由第二AD采样单元230转换为第二数字信号输出。

第一采集模块100和第二采集模块200输出的第一数字信号和第二数字信号经处理模块300处理后，即可得到正极母线+KM和负极母线-KM的电压。该正极母线+KM和负极母线-KM的电压可以由存储模块310进行存储。该故障录波装置10，可以对正负极母线-KM接地故障、直流互窜故障和交流窜入故障进行录波，从而监控直流供电***的供电稳定性和可靠性。

进一步的，第一取样单元110为分压取样单元，如图3所示，其包括电性串联于正极母线+KM和地线之间的电阻R1和电阻R2。其中电阻R1设于靠近地线的一端，电阻R2设于靠近正极母线+KM的一端。第一隔离单元120与电阻R1并联。同样的，第二取样单元210也包括电性串联于负极母线-KM和地线之间的电阻R3和电阻R4。其中电阻R3设于靠近地线的一端，电阻R4设于靠近负极母线-KM的一端。第二隔离单元220与电阻R3并联。

在一个实施例中，上述故障录波装置10，适用于电压范围为-300V到300V的直流供电***。具体来说，该故障录波装置10，其适用的直流供电***，正极母线+KM电压可以是300V，也可以是280V，还可以是120V。同样的，负极母线-KM电压可以是-300V，也可以是-280V，还可以是-120V。

在一个实施例中，如图3所示，上述故障录波装置10，还可以设有告警模块320。告警模块320与处理模块300电性连接，以受处理模块300控制。处理模块300可以根据处理数字信号所得的供电电压信息控制告警模块320工作。这里的数字信号包括上述第一数字信号和第二数字信号的至少一个；供电电压信息包括上述第一供电电压信息和第二供电电压信息的至少一个。下面不再赘述。

具体的，第一采集模块100或/和第二采集模块200采集电压信号并转换为数字信号传递至处理模块300后，处理模块300对该数字信号进行处理，得到直流供电***的供电电压信息。该供电电压信息包含供电电压大小。此时，处理模块300内可以设有一预设程序，该预设程序包含分别对应第一供电电压大小和对应第二供电电压大小的电压阈值。该预设程序执行时，将处理模块300处理所得的供电电压大小与对应的电压阈值进行对比，若供电电压大小符合电压阈值，则判定直流供电***发生故障。此时，处理模块300控制告警模块320工作，发出警告。

进一步的，该故障录波装置10还可以包括显示模块330。显示模块330与处理模块300电性连接，从而获取处理模块300传递的信息并显示。

具体来说，第一采集模块100或/和第二采集模块200采集电压信号并转换为数字信号传递至处理模块300后，处理模块300对该数字信号进行处理，得到直流供电***的供电电压信息。此时，处理模块300可以将该供电电压信息传递至显示模块330，由显示模块330对直流供电***的供电电信息压进行显示。

以下结合图3，从一个具体的实施例对本申请的故障录波装置10进行描述。

该故障录波装置10包括第一采集模块100、第二采集模块200、处理模块300、存储模块310、告警模块320和显示模块330。第一采集模块100包括第一取样单元110、第一隔离单元120、第一放大单元140和第一AD采样单元130。第一取样单元110包括电阻R1和电阻R2。第二采集模块200包括第二取样单元210、第二隔离单元220、第二放大单元240和第二AD采样单元230。第二取样单元210包括电阻R3和电阻R4。

正极母线+KM的取样由电阻R2和电阻R1进行分压取样。负极母线-KM的取样由电阻R4和电阻R3进行分压取样。其中，电阻R2和电阻R4的阻值为1000KΩ，功率为1W；电阻R1和电阻R3的阻止为1KΩ，功率为0.5W。第一隔离单元120和第二隔离单元220为型号为HCPL-7840的光电耦合器。该光电耦合器具有电信号8倍线性放大功能。第一放大单元140和第二放大单元240为1.3倍的电信号放大电路。第一AD采样单元130和第二AD采样单元230为12位的片外高速AD，其采样基准为3.3V，采样分别率为0.805mV。该直流供电***的电压范围为-300V到300V。

此时，对于正极母线+KM而言，电阻R1处电压最高为：300V*1KΩ/(1KΩ+1000KΩ)＝300mV，经第一隔离单元120的8倍放大和第一放大单元140的1.3倍放大后，电压信号为：300mV*8*1.3＝3.120V＜3.3V。满足第一AD采样单元130的要求。同样的，对于负极母线-KM而言同样满足。

该具体的实施例中，处理模块300可以选择STM32系列中的型号为STM32F407ZGT6的单片机。该单片机可以选择168M的***时钟，以1K的采样速率对直流供电***进行电压信号的采集。即每1ms该故障录波装置10采集一次电压信号。处理模块300获取到第一采集模块100或/和第二采集模块200传递的数字信号后，对其进行处理得到供电电压大小。处理模块300得到供电电压大小后，将其与预设的电压阈值进行对比，判断当前直流供电***是否发生接地故障、交流窜入故障或直流互窜故障。

该处理模块300可以对供电电压大小进行5秒的缓存。该供电电压大小可以以连续的波的形式呈现。当处理模块300判断当前直流供电***发生故障时，即可将故障前5秒的缓存传递至存储模块310进行存储。同时，处理模块300还将故障后5秒内的供电电压大小传递至存储模块310进行缓存，以实现故障录波的功能。

处理模块300判断当前直流供电***是发生故障时，还可以控制告警模块320工作，进行警告。同时，处理模块300还可以向显示模块330传递故障前5秒和后5秒内的供电电压大小的波形，以通过显示模块330显示。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种故障录波装置，其特征在于，包括第一采集模块、处理模块以及存储模块；

所述第一采集模块用于采集第一电压信号并转换为第一数字信号，所述第一采集模块包括：第一取样单元、与所述第一取样单元电性连接的第一隔离单元，及与所述第一隔离单元电性连接的第一AD采样单元；

所述处理模块与所述第一AD采样单元电性连接，以获取所述第一数字信号并处理，得到第一供电电压信息；

所述存储模块与所述处理模块电性连接，以获取所述第一供电电压信息并存储。

2.根据权利要求1所述的故障录波装置，其特征在于，所述第一采集模块还包括第一放大单元，所述第一放大单元电性连接于所述第一隔离单元与所述第一AD采样单元之间。

3.根据权利要求2所述的故障录波装置，其特征在于，所述第一放大单元的输出电压范围为0到3.3V。

4.根据权利要求1所述的故障录波装置，其特征在于，还包括：

第二采集模块，用于采集第二电压信号并转换为第二数字信号；所述第二采集模块包括：第二取样单元、与所述第二取样单元电性连接的第二隔离单元，及与所述第二隔离单元电性连接的第二AD采样单元；所述处理模块还与所述第二AD采样单元电性连接，以获取所述第二数字信号并处理，得到第二供电电压信息。

5.根据权利要求4所述的故障录波装置，其特征在于，所述故障录波装置应用于直流供电***；

所述第一采集模块电性连接于所述直流供电***的正极母线与地线之间；所述第二采集模块电性连接于所述直流供电***的负极母线与所述地线之间。

6.根据权利要求5所述的故障录波装置，其特征在于，所述第一取样单元包括电性串联于所述直流供电***的正极母线与所述地线之间的电阻R1和电阻R2；所述第一隔离单元与所述电阻R1并联；

所述第二取样单元包括电性串联于所述直流供电***的负极母线与所述地线之间的电阻R3和电阻R4；所述第二隔离单元与所述电阻R3并联。

7.根据权利要求5所述的故障录波装置，其特征在于，所述直流供电***的电压范围为-300V到300V。

8.根据权利要求4所述的故障录波装置，其特征在于，还包括告警模块；所述告警模块与所述处理模块电性连接；所述处理模块根据供电电压信息控制所述告警模块工作；所述供电电压信息包括所述第一供电电压信息和所述第二供电电压信息的至少一个。

9.根据权利要求8所述的故障录波装置，其特征在于，所述供电电压信息包括供电电压大小；

所述处理模块预设有电压阈值，若所述供电电压大小符合所述电压阈值，则所述处理模块控制所述告警模块工作。

10.根据权利要求9所述的故障录波装置，其特征在于，还包括显示模块；所述显示模块与所述处理模块电性连接，以获取所述供电电压信息并显示。

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