[发明专利]一种具有波形记录功能的电站专用采集模块

说明书

本发明公开了一种具有波形记录功能的电站专用采集模块，其特征在于：实时采集电压、电流、开关量信号，将交流模拟量、直流模拟量、开关状态量信号就地转换为数字信号，形成同一时刻的采样帧，转发给上层软件，依据通道类型进行有效值计算、故障录波判据的启动、暂态和稳态录波。本发明是一款以船舶电站监控系统、辅机信息化等设备数据采集需求为基础，研制的一型交流模拟量(主要包括电压、电流等)、开关量采集并录波，开关量输出的小型采集标准模块。突破数据实时转发、数据记录存储等关键技术，以满足指定数据可追溯的要求。

技术领域

本发明涉及一种具有波形记录功能的电站专用采集模块，属于船舶电站采集录波记录设计技术领域。

背景技术

随着船舶综合电力系统技术和辅机信息化技术的不断发展，对设备现场信息的采集、处理、传输等提出了全新的要求。

在综合电力系统方面，未来舰船智能化综合电力系统的框架逐渐朝四个层级演化，自底向上分别为采集执行层、设备管理层、站控管理层以及综合管理层。控制思路逐渐演变为“分布式采集、分层融合、分级处理、就地控制”，自底向上逐步获取电力系统运行态势，为上层决策提供数据支撑；自顶向下，将任务需求逐级分解，有效地降低上层管理模块的运行负担，提高数据采集、控制的实时性与可靠性。

在辅机信息化方面，辅机信息化技术以自动化技术为核心，融合了先进测量、传感技术、控制技术、计算机网络技术、信息与通信技术，强调标准化的信息接入及统一的通信规约，并在应用层面上在各种高级应用功能支持下，实现系统正常状态下的检测、保护、控制、优化，和非正常状态下的自愈控制。使得物理设备系统具有了计算、通信、控制、远程协调和自治五大功能，从而令未来的物理系统具有目前尚不具备的灵活、自治、高效、高可靠和高安全性，根据获取的信息做出评估、诊断和决策，优化系统设备运行维护方式，进一步实现智能的、柔性的、自适应的高级应用。其底层数据采样需求也如同综合电力采集执行层的智能组件一致，需要采集的信号包括电量信号、状态信号等，采集的信号将通过网络接口与上层网络连接。

靠近设备就地安装，大大减少了系统布线与信号干扰，且具有录波功能的采集执行层可为后续故障排查，问题分析提供更全面的数据信息。

国外一些知名公司已有工业自动化产品，如Wago公司的智能IO，西门子等公司的PLC，可进行现场模拟量、开关量等信号的采集，且在多船型设备上有所应用，但国外公司的该类产品应用目标往往是陆用设备，对于船舶环境难以满足要求或可使用但存在隐患，且无录波功能；另一方面，所采集的模拟信号多为4-20mA信号，若需采集1-5A、0-100V模拟信号还需外接具有相应互感器设备，使电力系统更复杂化。

国内浙江中控等公司有同类数据采集装置，也是面对陆用需求，无录波功能，模拟量采集为mA信号，且未有船用应用先例，其质量、可靠性、稳定性未知。

国内中元华电的录波装置可直接采集1-5A、0-100V模拟信号并进行录波，但其体积大，不便于长时间安装在所需录波位置，且价格昂贵。

国内海军工程大学设计研发的船舶故障录波采集装置，面向于船用环境，且可采集1-5A、0-100V模拟信号并进行录波，但其为集中录波方式，除各处底层的采集模块，还需安装录波主机，增加了采集录波的安装复杂性与成本。

查阅的专利文献和期刊出版物：

在万方数据库(2021年5月17日更新)中国学位论文文摘数据库、数字化期刊、会议论文、科技成果、专利技术、政策法规等数据库中检索，字段如“船舶电站采集”、“采集录波”、“船用录波”等。

查询结论：目前电站模拟量录波模块多使用在陆用环境，而船舶电站领域所使用类似模块安装复杂，成本较高，故目前暂无小体积船舶电站专用模拟量录波采集设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：船舶电站领域所使用类似模块安装复杂，成本较高，目前暂无小体积船舶电站专用模拟量录波采集设备。