用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及在线监测技术领域，具体涉及一种用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置。


背景技术：

2.在地下管廊输配电线路运维过程中，接地环流的参数指标预示了管线护层的状态，目前对接地环流的监测普及覆盖率小，对已建成输配电管廊的改造监测存在施工困难，为了消除电缆护层的感应电流，采用护层交叉连接的方式实现感应电流的抵消，并在相应的位置接入大地，这样便导致了电缆运行的参数增多，需要采集3相主缆电流，护层连接处左右两侧各采集1路护层环流，三相的护层连接处共采集6路，在接地点处还需增加采集1处接地总电流，另外，为了便于后期分析，3路护层电压也需要采集，合计需要采集13路信号，为了保持各路信号波形的相位分析，需要进行13通道的同步采集，还需要对3相电缆的温度进行监测，目前市面上的多通道同步动态数据采集仪多为通用型设计，难以满足现场对接地环流故障诊断数据获取的要求，靠人工现场巡检或者携带专业的设备检测难以快速发现问题，时效性差，有时还需要进行断电检测，影响生产生活。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全面采集电缆运行参数、快速发现问题、有效提高运维时效性、便于测试人员对现场故障进行初步判断的用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置。
4.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：该用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置，包括arm mcu芯片、fpga芯片、gps模组、无线通讯模组、触摸显示屏、emmc存储器、电源、16通道的模拟数字转换器、16个信号处理电路、10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器；
5.所述10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器分别与16个信号处理电路的输入端相连；
6.所述16个信号处理电路的输出端分别与模拟数字转换器的16个采集通道相连；
7.所述模拟数字转换器、gps模组分别与fpga芯片相连，所述fpga芯片与arm mcu芯片相连；
8.所述gps模组、无线通讯模组、触摸显示屏、emmc存储器分别与arm mcu芯片相连；
9.所述arm mcu芯片至少设置有一个rj45网口、rs485接口、usb接口。
10.进一步的是，所述fpga芯片采用型号为xc6slx9-2tqg144c的fpga芯片。
11.进一步的是，所述模拟数字转换器采用型号为ad7616的模拟数字转换器。
12.进一步的是，所述gps模组采用型号为atgm336h-5n31的gps模组。
13.进一步的是，所述arm mcu芯片采用型号为stm32f407vet6的单片机。
14.进一步的是，所述触摸显示屏采用1024*768分辨率的lcd电容触摸屏。
15.进一步的是，所述无线通信模组采用型号为ec200的通信模组。
16.进一步的是，所述模拟数字转换器采用型号为ad7616的16通道同步采样adc。
17.本实用新型的有益效果如下：
18.1.通过设置的16通道的模拟数字转换器便可同步动态采集10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器的数据，实现电缆运行参数的全面采集。
19.2.通过设置的arm mcu芯片、fpga芯片、模拟数字转换器、16个信号处理电路、10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器进行数据的自动测量、计算，避免人工测量产生的误差，有效提高数据的精确度。
20.3.安装时只需要将传感器卡入相应的电缆，布设便捷，提高测试效率。
21.4.通过设置的rs485接口可以扩展添加其他的传感器，使其具备更多的功能，拓展装置的使用范围，提升装置的利用率。
附图说明
22.图1是本实用新型所述的该用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置的框架结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制,仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
27.如图1所示，该用于接地环流故障诊断的多通道电流电压采集装置，包括arm mcu芯片、fpga芯片、gps模组、无线通讯模组、触摸显示屏、emmc存储器、电源、16通道的模拟数字转换器、16个信号处理电路、10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器，电源用于为各个元器件提供电能使其正常工作为现有技术，不做详细描述，16通道的模拟数字转换器具有1-16个独立的采集通道，1-10通道配置为罗氏线圈传感器通道，用于测量护层电流、护层接地电流、主缆电流，11-13通道配置为护层电压通道，14-16通道配置为温度传感器测量通道，用于a、b、c 3相电缆的温度监测；10个电流传感器分别为器ch1、ch2、ch3、ch4、ch5、ch6、ch7、ch8、ch9、ch10，10个电流传感器采用罗氏线圈传感器，3个电压传感器分别为ch11、ch12、ch13，3个电压传感器可以采用电压探针，3个温度传感器分别为ch14、ch15、ch16；
28.所述10个电流传感器、3个电压传感器、3个温度传感器分别与16个信号处理电路的输入端相连，也就是10个电流传感器ch1、ch2、ch3、ch4、ch5、ch6、ch7、ch8、ch9、ch10分别与模拟数字转换器的采集通道1、采集通道2、采集通道3、采集通道4、采集通道5、采集通道6、采集通道7、采集通道8、采集通道9、采集通道10一对一的连接，10个电流传感器ch1、ch2、ch3、ch4、ch5、ch6、ch7、ch8、ch9、ch10分别用于采集3相主缆的电流、3相主缆的护层连接处左右两侧的护层环流、护层接地点处的接地电流，3相主缆的电流的电流信号数量为3个，3相主缆的护层连接处左右两侧的护层环流的数量为2*3＝6个，护层接地点处的接地电流的电流信号为1个，总共采集10路电流信号；3个电压传感器ch11、ch12、ch13分别与采集通道11、采集通道12、采集通道13一对一的连接，3个电压传感器ch11、ch12、ch13用于分别采集3路护层电压；3个温度传感器分别为ch14、ch15、ch16分别与采集通道14、采集通道15、采集通道16一对一的连接，3个温度传感器分别为ch14、ch15、ch16用于3相电缆的温度监测；
29.所述16个信号处理电路的输出端分别与模拟数字转换器的16个采集通道相连，每个信号处理电路用于将对应连接的传感器的信号转换调整为模拟数字转换器可采集的信号，所述模拟数字转换器用于动态同步采集16个信号处理电路转换调整后的信号；
30.所述模拟数字转换器、gps模组分别与fpga芯片相连，所述fpga芯片与arm mcu芯片相连，模拟数字转换器将采集的16个通信的数据信号传递至fpga芯片，fpga芯片将采集的数据进行分析处理后传递至arm mcu芯片，arm mcu芯片将fpga分析处理后的数据展示在触摸显示屏，同时基于同一坐标系进行波形展示，并列出电流、电压幅值、各相相位差、负荷比、总接地电流值、温度等数据，便于测试人员对现场故障进行初步判断，arm mcu芯片将fpga分析处理后的数据通过emmc存储器进行存储方便后续调阅查看；
31.所述gps模组、无线通讯模组、触摸显示屏、emmc存储器分别与arm mcu芯片相连；
32.所述arm mcu芯片至少设置有一个rj45网口、rs485接口、usb接口，也就是rj45网口、rs485接口、usb接口三者的数量分别大于等于1，所述rj45网口、rs485接口用于有线通讯，其中rs485接口还可以接入其他传感器，如气体传感器、水位传感器等，拓展装置的使用范围，所述usb接口可以直接导出监测数据，便于集中分析。
33.在本实施例中，作为优选的，所述fpga芯片采用型号为xc6slx9-2tqg144c的fpga芯片，所述fpga芯片用于执行波形幅值提取、相位提取、获取高精度gps时钟秒脉冲以及同步时间。
34.在本实施例中，作为优选的，所述gps模组采用型号为atgm336h-5n31的gps模组,
所述gps模组用于提供装置需要的utc时间以及pps秒脉冲信号。
35.在本实施例中，作为优选的，所述arm mcu芯片采用型号为stm32f407vet6的单片机，所述arm mcu芯片用于将fpga分析后的数据通过触摸显示屏显示出来，同时基于同一坐标系进行波形展示，并列出电流、电压幅值、各相相位差、负荷比、总接地电流值、温度等数据。
36.在本实施例中，作为优选的，所述触摸显示屏采用1024*768分辨率的lcd电容触摸屏，所述触摸显示屏用于数据展示、参数配置，实现人机交互功能。
37.在本实施例中，作为优选的，所述无线通信模组采用型号为ec200的通信模组，该通信模组可兼容移动、电信、联通三大运营商的2g、3g、4g网络；所述无线通信模组用于回传采集分析结果、远程设置参数、查看历史记录。
38.在本实施例中，作为优选的，所述模拟数字转换器采用型号为ad7616的16通道同步采样adc。该型号模拟数字转换器能够保证各路信号的采样同步性，便于相位分析。
39.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。