(一)技术领域
[0001] 本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种便携式故障数据记录仪。(二)背景技术
[0002] 便携式故障数据记录仪主要用于
发电厂、变电站、配电站、工矿企业、供电部
门等，当发
电机、
变压器组、输电线路、配电线路等发生故障时，装置可记录故障发生前后一段时间内的
电流、
电压的变化过程以及保护和
开关量的动作时序，并将记录的故障数据保存，为事故后故障分析提供依据。在发电机及变压器组维修后重新启机前，需进行各种电气试验以进行检验，装置可提供电气试验功能。装置可对发电及供电设备的
电能质量进行监测及分析诊断。现有的装置主要有以下不足之处：装置体积大、重量大、成本高，需要组屏固定安装。装置的主要功能是记录故障数据，在实时监测方面功能不足。无稳态数据记录功能，不能记录长期的稳态运行数据。发电厂或变电站在设备检修后需要做大量的电气试验，一般便携式录波装置不具备电气试验
软件，需使用专用的电气试验仪器。(三)
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种便携式故障数据记录仪，监录通道丰富、采集
频率高、功能丰富且运行可靠的便携式故障数据记录装置，它具有以下特征。
[0004] 本实用新型包括：模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP
数据采集单元、管理单元、通讯单元和
人机界面单元，其特征在于：DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元；DSP数据采集单元通过高速通讯线USB2.0连接管理单元；DSP数据采集单元包括TI公司的高性能32位浮点数字
信号处理器TMS320C6713、MAX1270型CPLD芯片和4片8通道同步
采样A/D芯片MAX1320，处理器TMS320C6713连接MAX1270型CPLD芯片，MAX1270型CPLD芯片分别连接4片8通道同步采样A/D芯片MAX1320；管理单元通过高速通讯线USB2.0连接到DSP数据采集单元，其通讯速度可达480m/s；模拟量变换单元采用互感器和霍尔元件进行隔离变换。
[0005] 本实用新型有以下优点：安装应用方式灵活，采用工业4U标准19寸机箱，可根据用户需要改变机箱后
端子、机箱部分结构件，使装置既可便于携带也可适用于现场固定组屏安装；模拟量通道、开关量通道接入路数多，其中模拟量32路、开关量24路，并可根据需要扩展；全部模拟量、开关量信号同步采集，采集频率10K/S，采集脉冲可与GPS脉冲同步；频率自适应，数据采集单元采用付利叶
算法计算DFT，实时计算模拟量的幅值和
相位，当电
力系统的频率发生
波动时，数据采集单元自动调整采样时间间隔，避免频率
泄漏，保证计算的准确和适应性；具有故障测距功能，在安装在变电站场所时，当线路发生
短路故障时，装置可记录故障数据，利用故障前后的电压、电流及阻抗参数测量出故障短路
位置，以方便线路检修；电气试验软件支持多种电气试验功能，包括：用于测试发电机参数的各种特性试验和励磁系统试验；变压器组的试验功能，以测试变压器的空载特性、短路特性、负载特性及励磁涌流特性；
断路器的开关特性试验；PT/CT试验等；电能质量监测软件支持多种电能质量参数的检测，如谐波、功率、三相
不平衡度、闪变等；支持多种通讯方式，RS485、以太网等，支持多种通讯协议，103协议、MODBUS协议等；可与故障信息子站、故障信息处理系统、DCS等进行通讯。
(四)
附图说明
[0006] 图1为本实用新型原理图；
[0007] 图2为信号传送原理图；
[0008] 图3为交流电流信号采集原理图；
[0009] 图4为交流电压信号采集原理图；
[0010] 图5为直流电压信号采集原理图；
[0011] 图6为直流电流信号采集原理图；
[0012] 图7为转速信号原理图；
[0014] 图9为有源开关量电路图。(五)具体实施方式
[0015] 结合图1，本实用新型便携式故障数据记录仪，包括模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单元、人机界面和电源模
块；DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元连接人机界面和外部通讯。
[0016] 结合图2至图11，本实用新型便携式故障数据记录仪可采集32路模拟量和24路开关量。本实用新型包括：模拟量变换单元、开关量变换单元、DSP数据采集单元、管理单元、通讯单元和人机界面单元，其特征在于：DSP数据采集单元分别连接模拟量变换单元、开关量变换单元和管理单元，管理单元分别连接人机界面单元和通讯单元；DSP数据采集单元通过高速通讯线USB2.0连接管理单元；DSP数据采集单元包括TI公司的高性能32位浮点
数字信号处理器TMS320C6713、MAX1270型CPLD芯片和4片8通道同步采样A/D芯片MAX1320，处理器TMS320C6713连接MAX1270型CPLD芯片，MAX1270型CPLD芯片分别连接4片8通道同步采样A/D芯片MAX1320；管理单元通过高速通讯线USB2.0连接到数据采集单元，其通讯速度可达480m/s；模拟量变换单元采用互感器和霍尔元件进行隔离变换。
[0017] 本实用新型系统
软件包括：在线监测软件、系统配置软件、电气试验软件、数据分析软件。在线监测软件作为装置的
系统软件，完成以下工作：初始化数据采集单元，设置系统参数，启动数据采集单元工作；接收数据采集单元传送的
波形、相量数据，记录稳态数据，并实时显示；判断电气量、开关量是否发生变化及变化是否引发故障记录，是则记录故障数据；维护故障数据，在线路发生故障时测量短路位置；向信息子站或其它控制系统传送数据。电气试验软件完成各种电气试验数据记录、数据分析计算、数据比较等功能。数据分析用于分析记录的故障波形，可同轴或异轴分析比较波形、分析谐波、分析矢量、计算各种派生参数(有功、无功、功率因数、序量等)、测量故障线路短路位置。
[0018] 本实用新型提供一种具有多通道、高采集频率的故障录波及电气试验功能的便携式装置，它具有以下特征：装置可采集和记录模拟量通道32路，开关量通道24路，模拟量和开关量同步采样，采集频率达到10K/S；装置功能综合集成了故障录波和实时监测功能，实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模拟量通道波形监测、矢量图监测等；装置提供了稳态数据记录功能，可记录长达3个月的电气量数据，并且可对电气量的变化趋势、故障等进行统计和分析。装置的数据单元采用嵌入式、低功耗、无
风扇的工控模块，采用
电子盘代替
硬盘，主机的
稳定性、可靠性大为增加。装置支持各种电气试验功能，包括发电机启动时的各种电气试验，即空载试验、短路试验、励磁试验、同期试验；变压器试验，即励磁涌流试验、空载试验、短路试验、负载试验。
[0019] 便携式故障数据记录仪采用多项嵌入式软
硬件新技术，由以DSPC6713+CPLD为核心的数据采集单元完成模拟量和开关量的同步采集和计算，由以嵌入式低功耗工控模块为核心的管理单元完成数据集中管理，并完成故障录波、数据记录、数据分析、电气试验、电能质量检测分析等系统软件功能。数据采集单元据单元通过高速通讯USB2.0(480M/S)连接到管理单元。装置可根据GPS较正时钟，同步采样脉冲。
[0020] 本装置采用4U高度19寸机箱，既可便于携带也可固定安装；可记录和采集模拟量通道32路，开关量通道24路，模拟量和开关量同步采样，采集频率达到10k/s；本实用新型功能综合集成了故障录波和实时监测功能，实时监测包括模拟量监测、开关量状态监测、模拟量通道波形监测、矢量图监测等；本实用新型提供了稳态数据记录功能，可记录长达3个月的电气量数据，并且可对电气量的变化趋势、故障等进行统计和分析。
[0021] 本实用新型支持各种电气试验功能，包括发电机启动时的各种电气试验，如空载试验、短路试验、励磁试验、同期试验等；变压器试验，如励磁涌流试验、空载试验、短路试验、负载试验等。
