專利名稱：直流合成場測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流輸變電工程電磁環(huán)境領(lǐng)域，具體地講是一種直
流合成場測量裝置。
背景技術(shù)：
近年來我國直流輸電線路建設(shè)快速發(fā)展，直流輸電線路周圍的電磁 環(huán)境問題愈來愈51起人們的關(guān)注。合成場是直流輸電線路和換流站的主 要電磁環(huán)境參數(shù)，隨著我國對高壓直流輸電工程環(huán)境影響評價(jià)工作的開 展，對合成場的監(jiān)測，已成為一項(xiàng)重要工作。
目前國內(nèi)外對直流輸電工程直流合成場測量方法都沒有明確的規(guī) 定。國內(nèi)沒有廠家生產(chǎn)直流合成場測量裝置，國外只有日本理音公司生 產(chǎn)過單臺(tái)模擬的直流合成場測量裝置，日本理音的這種合成場測量裝置 通過指針顯示，讀數(shù)不方便，且只能單臺(tái)測量，不能給出統(tǒng)計(jì)值。而直 流合成電場的大小受外界環(huán)境影響變化較大，特別是風(fēng)速的影響。為客 觀地測量直流合成場的大小，掌握其分布規(guī)律，必須采取統(tǒng)計(jì)方法，對 大量的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。因此開發(fā)具有統(tǒng)計(jì)功能的裝置來測量直 流合成場具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)多臺(tái)、同時(shí)、大婆:據(jù)量地測量直 流合成場強(qiáng)，并實(shí)時(shí)傳送到PC機(jī)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，真實(shí)反映合成場強(qiáng)的 大小和分布的直流合成場測量裝置，以克服現(xiàn)有單臺(tái)模擬測量裝置不能 全面反映合成場強(qiáng)真實(shí)情況的不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型包括至少一臺(tái)下位機(jī)單元、上位機(jī)
單元和PC機(jī)(計(jì)算機(jī))，每臺(tái)下位機(jī)單元分別與上位機(jī)單元實(shí)現(xiàn)通訊， 上位機(jī)與PC機(jī)相連，其特點(diǎn)是下位機(jī)單元由合成場傳感器、信號處理 電路、單片機(jī)、通訊模塊、A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)芯片和電源模塊組成，合 成場傳感器的輸出端與信號處理電路輸入端相連，信號處理電路的輸出 端分別與單片機(jī)和A/D芯片相接，A/D芯片輸出與單片才;i4目連接，單片機(jī) 還與通訊模塊相連接，電源模塊分別給單片機(jī)、A/D芯片和通訊模塊提供 電源。
所述的上位機(jī)單元由通訊模塊、單片機(jī)、顯示屏、操作鍵盤和電源 模塊組成，單片機(jī)分別與通訊模塊、顯示屏、操作鍵盤和PC機(jī)相連，電 源模塊給單片機(jī)、通訊模塊提供電源。
上述合成場傳感器為電機(jī)帶動(dòng)的快門式合成場傳感器或磁震式合成
場傳感器。
上述通信模塊為串口通信才莫塊或無線通信模塊。 采用本實(shí)用新型的直流合成場測量裝置，能便捷、有效、準(zhǔn)確地測
量直流輸變電工程的合成場強(qiáng)的大小。為直流輸變電工程環(huán)境評價(jià)提供 了科學(xué)數(shù)據(jù)監(jiān)測依據(jù)。同時(shí)，本實(shí)用新型采用全數(shù)字化顯示，具有友好 的人^/L界面，是一種有統(tǒng)計(jì)分析功能的直流輸電工程合成場測量裝置， 能便捷、有效、準(zhǔn)確地測量直流輸電工程的合成場強(qiáng)。


圖1是本實(shí)用新型直流合成場測量裝置的電路方框圖。 圖2是本實(shí)用新型的下位機(jī)單元極性判斷電路原理圖。 圖3是本實(shí)用新型的下位機(jī)單元幅值處理電路原理圖。 圖4是本實(shí)用新型的另一種下位機(jī)單元極性判斷電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但該實(shí) 施例不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
本實(shí)用新型包括至少一臺(tái)下位機(jī)單元、上位機(jī)單元和PC機(jī)(圖1 )， 每臺(tái)下位機(jī)單元的通訊模塊分別與上位機(jī)單元的通訊模塊相連，上位機(jī) 的單片機(jī)與PC機(jī)相連。所述的下位機(jī)單元由合成場傳感器、信號處理電 路、單片機(jī)、通訊模塊、A/D芯片和電源模塊組成，合成場傳感器的輸出 端分別與信號處理電路輸入端相連，信號處理電路的輸出端分別與單片 機(jī)和A/D芯片相連，A/D芯片另一端與單片機(jī)相連，單片機(jī)再與通訊模塊 相連，電源模塊分別與單片機(jī)、A/D芯片、通訊模塊相連。所述的上位機(jī) 單元由通訊模塊、單片機(jī)、顯示屏、操作鍵盤和電源模塊組成，單片機(jī) 分別與通訊模塊、顯示屏、操作鍵盤和電源模塊和PC機(jī)相連，電源模塊 與通訊模塊相連。
本實(shí)用新型的下位機(jī)單元的信號處理電路由幅值放大電路、極性判 斷電路(圖2 )和幅值處理電路(圖3 )構(gòu)成，其中幅值放大電路將合成 場傳感器傳來的微弱交流信號經(jīng)3級放大10000倍達(dá)到伏級信號，再經(jīng) 過整流濾波成直流電壓信號，以供A/D芯片采樣。極性判斷電路將放大 后的交流信號經(jīng)LM393與零電平相比較產(chǎn)生方波信號，送至D觸發(fā)器的D 端，D觸發(fā)器的CLK端連接到直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速方波輸出端(傳感器相 位信號)，根據(jù)D觸發(fā)器的輸出Q端的電平高低來判斷直流電壓的極性； A/D芯片為了提高精度，減小體積，本實(shí)用新型采用12位的串口 A/D 轉(zhuǎn)換芯片A/D7895,同時(shí)用ADR421提供2. 5伏的電源基準(zhǔn)，根據(jù)0 - 50kV/m 的測量范圍，本實(shí)用新型理論上能夠達(dá)到12V/m的精度，若要進(jìn)一步提 高精度應(yīng)采用24位的A/D芯片；單片機(jī)下位機(jī)主要功能是采樣A/D值
和直流電壓的正負(fù)極性，用PIC2051單片機(jī)即可滿足要求；電源模塊 采用寬范圍單端輸入雙端輸出的帶隔離型的模塊，將鋰電池電壓轉(zhuǎn)換為 土5伏電壓為單片機(jī)和運(yùn)算放大器供電。通信模塊由于上下位機(jī)之間最 長距離可達(dá)50m,故選用485通信。
本實(shí)用新型的下位機(jī)單元工作原理是從傳感器引出的兩根電壓信 號經(jīng)運(yùn)算放大器放大后。此時(shí)信號分成兩路， 一路經(jīng)過RC低通濾波后與 整流電路相連，再經(jīng)過RC濾波后與AD7895芯片的第二腳相連，AD7895 芯片的4、 5、 6和7腳與單片機(jī)的pl. 0、 pl. 1、 pl.2和pl. 3相連；另 一路信號與LM393相連，LM393的1腳經(jīng)過電阻R6后與U4E的ll腳相連， U4E的10腳與4013的D端相連，直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速方波輸出端經(jīng)過 R7后與U4A的1腳相連，U4A的2腳與4013的CLK端與相連，4013的Q 端與單片機(jī)的P3. 3端相連。單片機(jī)的RXD和TXD端分別與通信模塊485 的1腳和4腳相連。電源模塊的1腳和2腳與鋰電池相連，鋰電池的6 腳經(jīng)過100uH的電感后分別與單片機(jī)、AD7895、 TL084和通信模塊485的 VCC端相連，鋰電池的6腳經(jīng)過100uH的電感后與TL084的VSS端相連。
上述^f及性判斷電i 各也可以由一個(gè)加入光每文電阻的整形電3各來產(chǎn)生與 轉(zhuǎn)換后的電場交流信號相位一致的同步信號，電場信號和同步信號經(jīng)乘 法器產(chǎn)生帶有極性的合成信號，該信號經(jīng)過低通濾波正負(fù)直流電壓，正 電壓表示正極，負(fù)電壓表示負(fù)極(圖4)。
本實(shí)用新型上位機(jī)單元主要有單片機(jī)模塊，它的主要功能是將下位 機(jī)來的數(shù)據(jù)送給PC機(jī)，另外還將下位機(jī)來的數(shù)據(jù)在本單元的液晶上顯示， 采用8051作為控制器；通信模塊有兩種， 一種是485通信模塊，與下位 機(jī)之間通信，另一種是CH431，它將8051的串行通信轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的USB 接口，直接同PC機(jī)相連；液晶顯示接口用來連接液晶屏；電源模塊7805
將鋰電池電壓轉(zhuǎn)換成+5V電壓，給單片機(jī)、液晶屏和其他芯片供電。
本實(shí)用新型PC機(jī)單元的顯示界面上的實(shí)時(shí)顯示窗口實(shí)時(shí)顯示從下位 機(jī)單元傳來的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)排序窗口將實(shí)時(shí)顯示窗口的數(shù)據(jù)按小到大的順 序排列；特征值窗口給出了滿足合成場環(huán)境評價(jià)的80%、 95%、平均值 和最大值；分布曲線圖給出了合成場的分布曲線，可以直觀地了解合成 場的分布規(guī)律；另外PC機(jī)單元的軟件可選擇采樣IOO組數(shù)據(jù)的時(shí)間，還 可將實(shí)時(shí)顯示窗口 、數(shù)據(jù)排序窗口和特征值窗口的數(shù)據(jù)以表格形式保存。 本實(shí)用新型在測量時(shí)，線路、換流站的地面合成場強(qiáng)測量的測點(diǎn)間 距為5m,順序測至極導(dǎo)線地面投影點(diǎn)外或換流站圍墻外50m處止或根據(jù) 實(shí)際情況測量至合理范圍。場磨應(yīng)使用lmx lm的金屬板作為接地參考平 面，并將其可靠接地。
本實(shí)用新型的PC機(jī)安裝的軟件按10個(gè)測點(diǎn)地面合成場強(qiáng)測量數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)，每個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)每次采樣100個(gè)數(shù)據(jù)，采樣間隔時(shí)間可設(shè)定，按 大小排列，給出最大值、95%值也就是第95個(gè)、80%值也就是第80個(gè)， 并繪出IO個(gè)測點(diǎn)的分布曲線，以方便對直流線if各或換流站的環(huán)境評價(jià)。 另外本實(shí)用新型采用低功耗電機(jī)和元件，用鋰電池供電，便于長時(shí)間野 外測量和攜帶。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn) 有技術(shù)。
權(quán)利要求1、一種直流合成場測量裝置，它包括至少一臺(tái)下位機(jī)單元、上位機(jī)單元和PC機(jī)，每臺(tái)下位機(jī)單元分別與上位機(jī)單元實(shí)現(xiàn)通訊，上位機(jī)與PC機(jī)相連，其特點(diǎn)是下位機(jī)單元由合成場傳感器、信號處理電路、單片機(jī)、通訊模塊、A/D芯片和電源模塊組成，合成場傳感器的輸出端與信號處理電路輸入端相連，信號處理電路的輸出端分別與單片機(jī)和A/D芯片相接，A/D芯片輸出與單片機(jī)相連接，單片機(jī)還與通訊模塊相連接，電源模塊分別給單片機(jī)、A/D芯片和通訊模塊提供電源。
2、 如權(quán)利要求1所述的直流合成場測量裝置，其特征在于上位機(jī) 單元由通訊模塊、單片機(jī)、顯示屏、操作鍵盤和電源模塊組成，單片機(jī) 分別與通訊模塊、顯示屏、操作鍵盤和PC機(jī)相連，電源模塊給單片機(jī)、 通訊模塊提供電源。
3、 如權(quán)利要求1所述的直流合成場測量裝置，其特征在于合成場 傳感器為電機(jī)帶動(dòng)的快門式合成場傳感器或磁震式合成場傳感器。
4、 如權(quán)利要求l所述的直流合成場測量裝置，其特征在于通信模 塊為串口通信模塊或無線通信模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流合成場測量裝置，它包括至少一臺(tái)下位機(jī)單元、上位機(jī)單元和PC機(jī)，每臺(tái)下位機(jī)單元的通訊模塊分別與上位機(jī)單元的通訊模塊實(shí)現(xiàn)通訊，上位機(jī)的單片機(jī)與PC機(jī)相連，其特點(diǎn)是下位機(jī)單元由合成場傳感器、信號處理電路、單片機(jī)、通訊模塊、A/D芯片和電源模塊組成，合成場傳感器的輸出端與信號處理電路輸入端相連，信號處理電路的輸出端分別與單片機(jī)和A/D芯片相接，A/D芯片輸出與單片機(jī)相連接，單片機(jī)還與通訊模塊相連接，電源模塊分別給單片機(jī)、A/D芯片和通訊模塊提供電源。本實(shí)用新型采用全數(shù)字化顯示，具有友好的人機(jī)界面，是一種有統(tǒng)計(jì)分析功能的直流輸電工程合成場測量裝置，能便捷、有效、準(zhǔn)確地測量直流輸電工程的合成場強(qiáng)。
文檔編號G08C17/00GK201063195SQ20072008570
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者萬保權(quán), 張業(yè)茂, 張廣洲, 張建功, 雄 鄔 申請人:國網(wǎng)武漢高壓研究院