專利名稱：一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及繼電保護(hù)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性、靈敏度和速動(dòng)性等要求越來(lái)越高，而這些要求的滿足必須依賴于高速度、高精度、高可靠性的模擬采樣系統(tǒng)。同時(shí)，在電力系統(tǒng)暫態(tài)保護(hù)系統(tǒng)中，暫態(tài)信號(hào)中一般含有豐富的諧波分量和干擾信號(hào)，因此對(duì)暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行采樣不但需要高精度高采樣頻率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而且也需要具有隔離、濾波等功能的高性能調(diào)理電路。另外，對(duì)高采樣頻率模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理需要耗費(fèi)大量的CPU資源?，F(xiàn)有繼電保護(hù)裝置的模擬量采樣板卡一般采用不具備隔離功能的調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理后送入直接掛在實(shí)現(xiàn)控制算法的CPU上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電路可靠性不高，各個(gè)模擬量采樣通道之間容易相互干擾，同時(shí)采樣頻率越高，數(shù)據(jù)量越大，模數(shù)轉(zhuǎn)換器占用CPU資源越多，從而導(dǎo)致CPU執(zhí)行控制任務(wù)的時(shí)間受限，這不但影響CPU工作效率，而且存在采樣頻率和采樣通道數(shù)受限以及時(shí)序同步難以實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是模擬量采樣板卡可靠性不高、采樣精度不高以及采樣頻率、采樣通道數(shù)與CPU資源相矛盾的問(wèn)題。[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的方案如下:[0005]一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括:模擬量輸入接口、信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲(chǔ)器、IO接口 ；模擬量輸入接口經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理器；處理器連接存儲(chǔ)器、IO接口。[0006]其中，模擬量輸入接口為8路，各路模擬量輸入相互隔離。各路模擬量輸入相互隔離是指每路信號(hào)均采用獨(dú)立的隔離電源，每路信號(hào)的處理通過(guò)獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號(hào)之間的串?dāng)_，提高了采樣可靠性。[0007]信號(hào)調(diào)理電路包括:分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路。[0008]IO接口包括:CAN總線、RS485通道、BSJ接口和BJJ接口。CAN總線用于處理器將采樣信息傳送給CPU板卡。 RS485通道用于通過(guò)背板對(duì)外連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)功能。BSJ接口用于當(dāng)板卡出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)外傳遞閉鎖信號(hào)。BJJ接口用于對(duì)外傳遞告警信號(hào)。[0009]本實(shí)用新型的板卡通過(guò)模擬量輸入接口獲得模擬電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路的分壓、限幅、濾波、比例等處理后，再通過(guò)線性光耦隔離并由濾波放大電路放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，處理器控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行軟件濾波處理后通過(guò)背板CAN總線把采樣信息送給CPU板卡，以便CPU獲得相關(guān)采樣信息或做出相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作。其中，模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-48V/24疒+48V/24V、AC220V等幾個(gè)等級(jí)，電壓范圍寬，兼容性強(qiáng)，可以通過(guò)不同的硬件配置在此板卡上分別實(shí)現(xiàn)。[0010]進(jìn)一步，本實(shí)用新型的板卡包括有溫度探測(cè)器，可以實(shí)時(shí)探測(cè)板卡工作溫度，處理器可以通過(guò)軟件配置板卡工作過(guò)溫門檻，保證系統(tǒng)在過(guò)溫情況下可以發(fā)出告警信息。[0011]進(jìn)一步，本實(shí)用新型的板卡還包括系統(tǒng)監(jiān)視電路，通過(guò)板卡上的系統(tǒng)監(jiān)視電路對(duì)板卡運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)板卡出現(xiàn)故障時(shí)板卡上的指示燈熄滅，同時(shí)通過(guò)背板BSJ接口和BJJ接口發(fā)出閉鎖信號(hào)告警信號(hào)給其他所有板卡。[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果包括:[0013]1、本實(shí)用新型的板卡采用獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換專用處理器，減少CPU負(fù)擔(dān)，并提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度和速度。[0014]2、本實(shí)用新型各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號(hào)之間的串?dāng)_，提高了采樣可靠性。[0015]3、本實(shí)用新型通過(guò)背板CAN總線與CPU板卡交互采樣信息，通過(guò)RS485總線實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)功能，與傳統(tǒng)的并行總線相比，可靠性高，布線簡(jiǎn)單。[0016]4、本實(shí)用新型通過(guò)背板CAN總線與CPU板卡交互，方便擴(kuò)展。[0017]5、本實(shí)用新型板卡具有智能監(jiān)視功能，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)可以做出相應(yīng)指示或動(dòng)作，保障系統(tǒng)安全。[0018]6、模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-4SV/24V +4SV/24V、AC220V等幾個(gè)等級(jí)，電壓范圍寬，兼容性強(qiáng)，可以通過(guò)不同的硬件配置在此板卡上分別實(shí)現(xiàn)。


[0019]圖1為本實(shí)用新型布線及控制關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
[0020]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0021]一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，包括:8路模擬量輸入接口、信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲(chǔ)器、IO接口 ；模擬量輸入接口經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理器；處理器連接存儲(chǔ)器、IO接口。其中，模擬量輸入接口為8路，從8路模擬量輸入接口的8路信號(hào)均為差分輸入，8路信號(hào)相互隔離。每路信號(hào)均采用獨(dú)立的隔離電源，每路信號(hào)的處理通過(guò)獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號(hào)之間的串?dāng)_，提高了采樣可靠性。[0023]信號(hào)調(diào)理電路由分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路組成。[0024]線性光耦為線性的光電耦合器。[0025]模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，采用高精度高采樣頻率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)有專用的處理器，可以實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)同步采樣。[0026]IO接口包括:CAN總線、RS485通道、BSJ接口和BJJ接口。CAN總線用于處理器將采樣信息傳送給CPU板卡。RS485通道用于通過(guò)背板對(duì)外連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)功能。BSJ接口用于當(dāng)板卡出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)外傳遞閉鎖信號(hào)。BJJ接口用于對(duì)外傳遞告警信號(hào)。板卡的處理器通過(guò)背板CAN總線連接CPU板卡和其他板卡。[0027]外部送入的模擬量輸入接口的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的分壓、限幅、濾波以及比例等處理后，進(jìn)入線性光耦，經(jīng)過(guò)線性光耦隔離的信號(hào)再經(jīng)過(guò)濾波和比例放大后送入高精度同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器，處理器操作模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行軟件濾波處理后通過(guò)背板CAN總線把采樣信息送給CPU板卡，以便CPU獲得相關(guān)采樣信息或做出相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作。本實(shí)用新型的模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-48V/24V +48V/24V、AC220V等幾個(gè)等級(jí)，電壓范圍寬，兼容性強(qiáng)，可以通過(guò)不同的硬件配置在此板卡上分別實(shí)現(xiàn)。[0028]此外，本實(shí)用新型的板卡還可以進(jìn)一步包括有溫度探測(cè)器，可以實(shí)時(shí)探測(cè)板卡工作溫度，處理器可以通過(guò)軟件配置板卡工作過(guò)溫門檻，保證系統(tǒng)在過(guò)溫情況下可以發(fā)出告警信息，提高系統(tǒng)可靠性。[0029]本實(shí)用新型的板卡還包括有系統(tǒng)監(jiān)控電路，通過(guò)智能監(jiān)視電路進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)視，在板卡出現(xiàn)故障時(shí)板卡上的指示燈熄滅，同時(shí)通過(guò)背板發(fā)出告警信號(hào)或閉鎖信號(hào)給CPU板卡。[0030]此板卡具有阻容復(fù)位電路，保證板卡穩(wěn)定可靠工作。板卡通過(guò)背板獲得5V電源，并通過(guò)LDO轉(zhuǎn)換成3.3 V供板內(nèi)使用。
權(quán)利要求1.一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括:模擬量輸入接口、信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲(chǔ)器、IO接口 ；模擬量輸入接口經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理器；處理器連接存儲(chǔ)器、IO接口。
2.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的模擬量輸入接口為8路,各路模擬量輸入相互隔尚。
3.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的信號(hào)調(diào)理電路包括:分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路。
4.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括CAN總線接口。
5.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括RS485通道。
6.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括BSJ接口。
7.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括BJJ接口。
8.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括LDO電源轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括溫度探測(cè)器。
10.如權(quán)利要求1所述的繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括系統(tǒng)監(jiān)控電路。 ·
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種繼電保護(hù)裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括模擬量輸入接口、信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲(chǔ)器、IO接口；模擬量輸入接口經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理器，處理器連接存儲(chǔ)器、IO接口。模擬量輸入接口輸入電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后，再通過(guò)線性光耦隔離并由濾波放大電路放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，處理器控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。本實(shí)用新型采用獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換專用處理器，減少CPU負(fù)擔(dān)，并提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度和速度；并且各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號(hào)之間的串?dāng)_，提高了采樣可靠性。
文檔編號(hào)G06F17/40GK203117981SQ20132004906
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者儲(chǔ)海兵, 任善榮 申請(qǐng)人:江蘇易立電氣有限公司