本發(fā)明涉及一種在電力領(lǐng)域中應(yīng)用的實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

信號(hào)同步是電力系統(tǒng)對(duì)傳輸信號(hào)的基本要求。目前同步是通過(guò)外部同步信號(hào)(如秒脈沖，IRIG-B碼等)來(lái)進(jìn)行同步的。

在電流互感器的校驗(yàn)測(cè)試中，需要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)互感器采樣數(shù)據(jù)與被測(cè)互感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)完全同步，而標(biāo)準(zhǔn)互感器目前大多采用模擬信號(hào)輸出。這就需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步采樣，獲得數(shù)字信號(hào)后，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采樣采用高精度儀表實(shí)現(xiàn)。一般高精度儀表具備GPIB口等高速接口，但是目前已有的GPIB卡(CN201084145Y、CN 201616025 U、CN201072549Y、CN 201716040 U等)接口均不具備同步信號(hào)收發(fā)功能，用于電力系統(tǒng)需要額外增加同步信號(hào)；另外，電力系統(tǒng)采樣輸出信號(hào)一般采用IEC61850-9-1，IEC61850-9-2等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議輸出，采用已有的GPIB卡需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，增加了應(yīng)用難度；電力系統(tǒng)接口形式較多，已有的GPIB卡只支持一種接口(USB接口)形式，需要額外進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換；已有的GPIB卡設(shè)計(jì)為與PC機(jī)等相連，其數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性不滿足應(yīng)用要求，同時(shí)該種控制方式也無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高采樣率連續(xù)采集。

因此，為了能夠更好的進(jìn)行電流互感器的校驗(yàn)測(cè)試等應(yīng)用，需要一種具備高精度儀表接口、且具備同步信號(hào)收發(fā)、支持電力系統(tǒng)通信協(xié)議、接口多樣化、與嵌入式系統(tǒng)連接、能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)數(shù)據(jù)采集的一種同步數(shù)據(jù)采集裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集裝置，能實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)收發(fā)和實(shí)時(shí)連續(xù)數(shù)據(jù)采集并支持多種接口和通訊協(xié)議，從而提高電力系統(tǒng)中信號(hào)采集的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和易用性。

本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集裝置，包括：主控設(shè)備接口，與采集數(shù)據(jù)的主控設(shè)備連接；被控設(shè)備接口，與待采集數(shù)據(jù)的被控設(shè)備連接；控制單元，連接在主控設(shè)備接口與被控設(shè)備接口之間，控制主控設(shè)備從被控設(shè)備同步采集數(shù)據(jù)；同步接口，與控制單元連 接，其中控制單元根據(jù)從同步接口接收到的同步信號(hào)通過(guò)主控設(shè)備接口和被控設(shè)備接口分別控制主控設(shè)備與被控設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述控制單元包括：主控制單元；主控設(shè)備控制單元，一端與主控制單元的一端連接，另一端與主控設(shè)備接口連接，控制主控設(shè)備接口與主控制單元之間的交互；被控設(shè)備控制單元，一端與主控制單元的另一端連接，另一端與被控設(shè)備接口連接，控制被控設(shè)備接口與主控制單元之間的交互；同步控制單元，一端與主控制單元連接，另一端與同步接口連接，將來(lái)自同步接口的外部信號(hào)提供到主控制單元；主控制單元根據(jù)同步控制單元提供的信號(hào)對(duì)主控設(shè)備控制單元和被控設(shè)備控制單元進(jìn)行控制，進(jìn)而控制主控設(shè)備與被控設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述同步接口包括：外同步輸入接口，一端與外同步信號(hào)輸出接口連接，一端與所述同步控制單元連接，其從外同步信號(hào)輸出接口接收外部同步信號(hào)并向所述同步控制單元提供；主控設(shè)備同步接口，一端與所述主控設(shè)備連接，另一端與所述同步控制單元相連，將所述控制單元產(chǎn)生的同步信號(hào)發(fā)送到所述主控設(shè)備以用于信號(hào)間的同步；被控設(shè)備同步接口，一端與所述被控設(shè)備連接，另一端與所述同步控制單元相連，將所述控制單元產(chǎn)生的同步信號(hào)發(fā)送到所述被控設(shè)備以用于信號(hào)間的同步。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述同步接口的形式包括光接口和電接口，該光接口包括ST接口，該電接口包括同軸纜線接口；

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述主控設(shè)備接口的形式包括光接口和電接口，該光接口包括ST接口、FC接口、SC接口，該電接口包括以太網(wǎng)接口、串口接口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述被控設(shè)備接口的形式包括GPIB接口、USB接口。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1)支持同步信號(hào)收發(fā)，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集信號(hào)和命令的同步；2)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連續(xù)采樣；3)具備高精度儀表常用的GPIB接口或USB接口，可控制高精度儀表，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的精確采樣；4)支持電力領(lǐng)域的多種通信協(xié)議轉(zhuǎn)化；5)接口形式多樣，滿足不同需求下的接口形式。因此，本發(fā)明能夠很好的解決目前通用數(shù)據(jù)采集裝置在電力系統(tǒng)應(yīng)用的不足尤其是在電力計(jì)量領(lǐng)域方面的不足，對(duì)提高信號(hào)的采集準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和易用性有很大意義。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步數(shù)據(jù)采集裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

同步采集裝置 10

主控設(shè)備 11

被控設(shè)備 12

被控設(shè)備接口 1

控制單元 2

主控設(shè)備接口 3

同步接口 4

被控設(shè)備控制單元 21

主控制單元 22

主控設(shè)備控制單元 23

同步控制單元 24

被控設(shè)備同步接口 41

外同步輸入接口 42

主控設(shè)備同步接口 43。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例提供一種實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該同步數(shù)據(jù)采集裝置10包括主控設(shè)備接口3，該主控設(shè)備接口3與待采集數(shù)據(jù)的主控設(shè)備11相連接，用于接收主控設(shè)備11下發(fā)的控制信號(hào)，同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控設(shè)備11；被控設(shè)備接口1，與待采集數(shù)據(jù)的被控設(shè)備12連接，用于控制被控設(shè)備的參數(shù)設(shè)置，采集數(shù)據(jù)讀取等操作；控制單元2，連接在所述主控設(shè)備接口1與所述被控設(shè)備接口1之間；同步接口4，與所述控制單元2連接，其中所述控制單元2根據(jù)從所述同步接口4接收到的同步信號(hào)通過(guò)所述主控設(shè)備接口3和所述被控設(shè)備接口1分別控制所述主控設(shè)備11與所述被控設(shè)備12。采集數(shù)據(jù)的主控設(shè)備可以是合并單元、校驗(yàn)儀、狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀、電能表、錄波儀等嵌入式設(shè)備。被控設(shè)備12可以是萬(wàn)用表、功率計(jì)、示波器等設(shè)備，主控設(shè)備11通過(guò) 控制單元2的控制實(shí)時(shí)同步地從被控設(shè)備采集數(shù)據(jù)。

同步接口的形式包括光接口和電接口，其中光接口包括ST接口，電接口包括同軸纜線接口。主控設(shè)備接口3的形式也包括光接口和電接口；其中光接口包括ST接口，F(xiàn)C接口、SC接口等；電接口包括以太網(wǎng)接口，串口接口(包括但不限于RS232、RS422、RS485等)等。被控設(shè)備接口1的接口形式包括GPIB接口、USB接口等。

圖2示出了該實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集裝置10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，同步采集裝置10中的控制單元2包括主控制單元22，該主控制單元的芯片例如為MPC8313等；主控設(shè)備控制單元23，主控設(shè)備控制單元23的一端與所述主控制單元22的一端連接，另一端與所述主控設(shè)備接口3連接，控制所述主控設(shè)備接口2與所述主控制單元22之間的交互；主控設(shè)備控制單元23一方面接收主控設(shè)備接口3發(fā)送的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制單元22，另一方面將主控制單元22發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，按照主控設(shè)備接口協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

控制單元2還包括被控設(shè)備控制單元21，被控設(shè)備控制單元21的一端與所述主控制單元22的另一端連接，也就是說(shuō)，主控制單元22連接在主控設(shè)備控制單元23與被控設(shè)備控制單元21之間，通過(guò)主控設(shè)備控制單元23和被控設(shè)備控制單元21控制主控設(shè)備11和被控設(shè)備12。被控設(shè)備控制單元21的另一端與所述被控設(shè)備接口1連接，控制所述被控設(shè)備接口1與所述主控制單元22之間的交互，被控設(shè)備控制單元21一方面將主控制單元22的命令進(jìn)行組幀，按照被控設(shè)備接口協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，另一方面將被控設(shè)備發(fā)送的信號(hào)和數(shù)據(jù)，進(jìn)行協(xié)議解析和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制單元22。

所述主控設(shè)備控制單元23支持的以太網(wǎng)處理部分包括但不限于IEC61850-9-1，IEC61850-9-2，IEC61850-9-2LE，IEC60044-8和GOOSE等協(xié)議，串口處理部分支持不同波特率的標(biāo)準(zhǔn)串口通訊協(xié)議，參數(shù)可配置。

所述被控設(shè)備控制單元21可支持GPIB標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，可支持采用SCPI語(yǔ)法的命令集，對(duì)不同儀表其發(fā)送和接收命令具有通用性。

控制單元2還包括同步控制單元24，同步控制單元24的一端與所述主控制單元22連接，另一端與所述同步接口4連接，將來(lái)自所述同步接口4的外部信號(hào)提供到所述主控制單元，該同步控制單元的芯片例如為EP4CE55等；

主控制單元22將主控設(shè)備控制單元的命令處理后接到被控設(shè)備控制單元的數(shù)據(jù)發(fā)送端，發(fā)送主控設(shè)備的命令到被控設(shè)備；同時(shí)將被控設(shè)備控制單元的數(shù)據(jù)或者命令處理后接到主控設(shè)備控制單元，發(fā)送被控設(shè)備的數(shù)據(jù)或命令到主控設(shè)備。主控制單元22在處理命 令或者數(shù)據(jù)時(shí)，按照同步控制單元24提供的同步信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)或者命令進(jìn)行同步處理，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)和命令的同步；主制單元能控制同步信號(hào)控制單元的同步信號(hào)接收和發(fā)送。

同步控制單元24向主控制單元22提供的同步信號(hào)是通過(guò)與同步控制單元24連接的同步接口4來(lái)輸入的。

同步采集裝置10中的同步接口4包括外同步輸入接口42，外同步輸入接口42的一端與外同步信號(hào)輸出接口連接，另一端與控制單元2中的同步控制單元24連接，從外同步信號(hào)輸出接口接收外部同步信號(hào)，向所述同步控制單元提供。

同步接口4還包括主控設(shè)備同步接口43，主控設(shè)備同步接口43的一端與所述主控設(shè)備12連接，另一端與所述同步控制單元24相連，將所述控制單元產(chǎn)生的同步信號(hào)發(fā)送到所述主控設(shè)備12，用于信號(hào)間的同步。

同步接口4還包括被控設(shè)備同步接口41，被控設(shè)備同步接口41的一端與所述被控設(shè)備11連接，另一端與所述同步控制單元24相連，將所述控制單元產(chǎn)生的同步信號(hào)發(fā)送到所述被控設(shè)備，用于信號(hào)間的同步。

同步控制單元24的一端分別與外同步輸入接口、被控設(shè)備同步接口41、主控設(shè)備同步接口43相連，另一端與主控制單元22相連接。用于將外同步輸入信號(hào)(包括秒脈沖信號(hào)，IRIG-B碼等)進(jìn)行處理后，發(fā)送給主控制單元，為主控制單元22提供同步信號(hào)，這里的同步信號(hào)主要是向主控單元22提供從某個(gè)特定的時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同步時(shí)間信息，主控單元22根據(jù)接收的同步信號(hào)控制主控設(shè)備在規(guī)定的時(shí)刻開(kāi)始從所述被控設(shè)備采集數(shù)據(jù)；并按照主控制單元22的控制要求，向被控設(shè)備同步接口1和主控設(shè)備同步接口3發(fā)送不同類型的同步信號(hào)(包括秒脈沖信號(hào)，IRIG-B碼等)，用于同步被控設(shè)備和主控設(shè)備的數(shù)據(jù)采樣和收發(fā)。

被控設(shè)備同步接口和主控設(shè)備同步接口輸出的同步信號(hào)有兩個(gè)來(lái)源，一個(gè)是系統(tǒng)內(nèi)部源為基準(zhǔn)產(chǎn)生的內(nèi)同步信號(hào)，另一種是以外部同步信號(hào)為基準(zhǔn)產(chǎn)生的外同步信號(hào)。其中內(nèi)同步用于在不需要與外部設(shè)備完全同步時(shí)使用，利用采集裝置內(nèi)部的高精度時(shí)鐘源產(chǎn)生的同步信號(hào)，在必要的情況下經(jīng)過(guò)同步信號(hào)協(xié)議轉(zhuǎn)換發(fā)送給被控設(shè)備同步接口和主控設(shè)備同步接口。外同步信號(hào)為外部同步設(shè)備(例如GPS)產(chǎn)生的同步信號(hào)，用于高精度校準(zhǔn)測(cè)試等要求與外部設(shè)備嚴(yán)格同步的場(chǎng)合。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了 較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。