技术领域
[0001] 本
发明涉及电网设备运维检修技术领域，具体涉及一种电网设备数据采集工具。
背景技术
[0002] 在互联网、
云计算、
大数据和
物联网等新技术不可逆转的应用趋势下，电网企业原有的技术和管理模式受到了巨大冲击。现场运维智能化与管控是信息通信新技术应用和管控平台建设的重要领域，急需开展现场作业智能化体系的研究，实现现场数据规范化搜集、现场作业规范化指导、设备状态多维实时分析，一键数据上传，现场侧和中心侧的数据和分析
算法互享，提高现场作业的效率，为信息新技术在现场应用和现场管控的研发提供体系
支撑。
[0003] 设备状态检测数据作为重要的设备状态表征参量，是开展电网设备状态评价的重要依据，包括巡检、运行工况、带电检测、停电例行试验和停
电诊断试验数据等。长期以来，各
变电所采用传统仪表装置来测量
电压、
电流以及
频率等主要电
力数据.这种方法的缺点在于，若要记录这些数据，则需要专
门的管理人员来记录，随着记录周期的缩短，工作量加大，需要必要的人力物力予以支持，并且以后分析这些数据也是一个比较繁琐的工作.随着电网改造的进行，很多变电所都进行了综合自动化的改造，淘汰了这种传统的仪表装置，有效地改善了上述问题，但是仍有很多常规的变电所没有进行改造，仍采用此种方法测量和记录数据。
[0004] 因此，亟需提供一种解决上述问题的电网设备数据采集工具，建立新形势下的变电设备智能化现场作业及运维一体化体系。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种电网设备数据采集工具，该工具采用手持式结构，低成本，能够自动记录测量数据的装置代替传统的仪表装置，将有效节省人力物力的支出。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
[0007] 一种电网设备数据采集工具，包括数据采集模
块、
数据处理模块、STM32
单片机、
液晶显示模块、W25Q64外部
存储器和RS-485通讯模块；
[0008] 数据采集模块采集电力线上的模拟量数据
信号，模拟量数据
信号传输到数据处理块的处理
电路中进行处理，处理后的数据通过RS-485通讯模块输入STM32单片机，STM32单片机将模拟量信号转换为
数字量信号并进行处理，处理后的数据存储到W25Q64外部存储器中，并在STM32单片机的液晶显示模块上显示出来。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述STM32单片机采用型号为STM32F103单片机。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述液晶显示模块采用LCD显示屏；使用STM32的FSMC
接口来控制TFT-LCD液晶显示模块；
[0011] TFT-LCD液晶显示模块的程序流程如下：
[0012] 首先，将时钟端初始化，采用STM32开发板提供的晶振作为时钟的输出端，将内部时钟倍频后作为系统时钟；然后初始化GPIO端口，选择一个I/O端口，将其作为驱动LCD模块的I/O端口，并将时钟设置为推挽模式；然后设置ARM的SPI接口的时钟频率，使SPI初始化，接下来通过特殊的命令指示判断液晶是否成功初始化；液晶初始成功后，开始设置字体
颜色和屏幕的背景显示的颜色了；最后，查询字库，得到以上设置的点阵的序列，并将点阵序列传送到LCD液晶显示屏，并进行显示。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述STM32F103单片机包括ADC模块、DMA模块和USART模块；经过STM32F103的ADC模块，将模拟量信号转换为数字量信号；随后把采集到的数字量信号则直接通过STM32的I/O口输入，通过中断
定时器采集，直接录入STM32F103芯片，与转换成数字量的模拟量信号一同处理；将处理好的数据通过存储模块存储在STM32F103芯片内部，便于查询和分析。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述数据采集模块采用电流互感器和电压互感器，电流互感器对电力线路的电流模拟量进行采集，电压互感器对电力线路的电压模拟量进行采集。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述数据处理模块包括信号测量放大电路、信号滤波与整形电路和
采样保持器电路。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述信号测量放大电路的工作原理是运放器通过差动电路测量，通过调节电路中与
放大器相连的
电阻来改变放大的倍数。
[0017] 作为本发明的进一步改进，信号滤波与整型电路对放大后的信号进行滤波整形，消除
磁场的干扰。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述采样保持器电路对滤波整形后的信号进行间隔采样,在两次采样间隔时间内,保持着上一次采样结束时的状态。
[0019] 作为本发明的进一步改进，该工具电网设备数据采集流程如下：
[0020] 首先，先将系统进行初始化，初始
化成功后，外部寄存器开始从电力线上采集电压、电流的模拟量信号。按下按键设置一个时钟中断，该中断成功开启后，运行RS-485通讯模块的程序；此时，外部的FLASH开始发送数据到MCU的内部存储器DMA中，随后进行数据分配；随后，将分配过后的数据发送至A/D模块，进行模拟量到数字量的转换。最后，将数字量信号发送到数据存储器；然后，启动液晶显示模块，通过USART串行通讯接口把数电压、电流信号传输到LCD显示屏上；待液晶显示模块检测到数据，并在LCD显示屏上显示出来后，关闭中断，并清除数据存储器的内部存储，完成一次数据采集。与
现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
[0021] 本发明解决了直流采样
硬件复杂、维护困难、实时性差等问题，经实践证明交流采样方法能够快速、准确地采集各种电力参数，在电力检测系统中具有一定的应用价值；记录的电力数据存放到存储器中，如果管理人员要获得某个时间的数据，可以通过液晶屏显示，如果要将数据带到其他地方，可以通过
打印机打印出来，方便携带，数据的获得非常便利；电力数据记录装置采用市场上容易买到且比较成熟的产品来构成，提高了装置的可靠性，降低了成本，与传统的测量仪表相比，具有较高的性价比；STM32单片机各类资源种类比较齐全，如果利用STM32单片机的串行通信资源还可以与其他计算机通信，可以将记录的原始数据传输到其他计算机上，实现资源共享。
附图说明
[0023] 附图2是本发明电流、电压数据采集原理图；
[0024] 附图3是本发明放大电路的电路原理图；
[0025] 附图4是本发明信号滤波与整型电路的电路原理图；
[0026] 附图5是本发明采样保持器电路的电路原理图；
[0027] 附图6是本发明LCD显示模块程序
流程图；
[0028] 附图7是本发明数据采集流程图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本
申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0030] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本
说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0031] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0032] 因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0033] 在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、
水平”和“顶、底”等所指示的方位或
位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0034] 如图1所示，一种电网设备数据采集工具，包括数据采集模块、数据处理模块、STM32单片机、液晶显示模块、W25Q64外部存储器和RS-485通讯模块；数据采集模块采集电力线上的模拟量数据信号，模拟量数据信号传输到数据处理块的处理电路中进行处理，处理后的数据通过RS-485通讯模块输入STM32单片机，STM32单片机将模拟量信号转换为数字量信号并进行处理，处理后的数据存储到W25Q64外部存储器中，并在STM32单片机的液晶显示模块上显示出来。
[0035] 进一步的，所述STM32单片机采用型号为STM32F103单片机。
[0036] 进一步的，所述液晶显示模块采用LCD显示屏；使用STM32的FSMC接口来控制TFT-LCD液晶显示模块；
[0037] 如图6所示，TFT-LCD液晶显示模块的程序流程如下：
[0038] 首先，将时钟端初始化，采用STM32开发板提供的晶振作为时钟的输出端，将内部时钟倍频后作为系统时钟；然后初始化GPIO端口，选择一个I/O端口，将其作为驱动LCD模块的I/O端口，并将时钟设置为推挽模式；然后设置ARM的SPI接口的时钟频率，使SPI初始化，接下来通过特殊的命令指示判断液晶是否成功初始化；液晶初始成功后，开始设置字体颜色和屏幕的背景显示的颜色了；最后，查询字库，得到以上设置的点阵的序列，并将点阵序列传送到LCD液晶显示屏，并进行显示。
[0039] 进一步的，所述STM32F103单片机包括ADC模块、DMA模块和USART模块；经过STM32F103的ADC模块，将模拟量信号转换为数字量信号；随后把采集到的数字量信号则直接通过STM32的I/O口输入，通过中断定时器采集，直接录入STM32F103芯片，与转换成数字量的模拟量信号一同处理；将处理好的数据通过存储模块存储在STM32F103芯片内部，便于查询和分析。
[0040] 进一步的，如图2所示，所述数据采集模块采用电流互感器和电压互感器，电流互感器对电力线路的电流模拟量进行采集，电压互感器对电力线路的电压模拟量进行采集。
[0041] 进一步的，所述数据处理模块包括信号测量放大电路、信号滤波与整形电路和采样保持器电路。
[0042] 进一步的，如图3所示，所述信号测量放大电路的工作原理是运放器通过差动电路测量，通过调节电路中与放大器相连的电阻来改变放大的倍数，放大倍数为：
[0043] 进一步的，如图4所示，信号滤波与整型电路对放大后的信号进行滤波整形，消除磁场的干扰。
[0044] 进一步的，如图5所示，所述采样保持器电路对滤波整形后的信号进行间隔采样,在两次采样间隔时间内，保持着上一次采样结束时的状态。
[0045] 进一步的，如图7所示，该工具电网设备数据采集流程如下：
[0046] 首先，先将系统进行初始化，初始化成功后，外部寄存器开始从电力线上采集电压、电流的模拟量信号。按下按键设置一个时钟中断，该中断成功开启后，运行RS-485通讯模块的程序；此时，外部的FLASH开始发送数据到MCU的内部存储器DMA中，随后进行数据分配；随后，将分配过后的数据发送至A/D模块，进行模拟量到数字量的转换。最后，将数字量信号发送到数据存储器；然后，启动液晶显示模块，通过USART串行通讯接口把数电压、电流信号传输到LCD显示屏上；待液晶显示模块检测到数据，并在LCD显示屏上显示出来后，关闭中断，并清除数据存储器的内部存储，完成一次数据采集。据以上对整个系统的架构设计，经过比较与选择，确定了使用JSY-MK-109单相互感式计量模块进行作为数据采集器进行数据采集。可测量电压、电流、功率、功率因数、频率等多个电参量并进行数据输出，测量误差低至±1.0％。供电电源为100V或220V，电力线路的电压不低于100V且不高于220V均可。另外，根据该芯片的设计，RS-485通讯接口与供电电源、电压输入端口、电流输入端口之间相互实现电气隔离，以确保系统安全稳定，并提高绝缘性和抗干扰性。该计量模块的工作环境要求较低，但必须远离
烟尘、爆炸、
腐蚀气体和导电尘埃，还必须无显著摇动、振动和冲击的场所才可以使用。
[0047] 以上所述实例表达了本发明的优选实施例，描述内容较为详细和具体，但并不仅仅局限于本发明；特别指出的是，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，均属于本发明的保护范围之内。
