基于soc芯片內(nèi)部12位ad的繼電保護裝置的制造方法
【專利摘要】針對傳統(tǒng)的繼電保護裝置成本高、采集精度不高、測量數(shù)據(jù)不全，測量電能精度低的問題，本發(fā)明提供一種基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其技術(shù)方案是：將電網(wǎng)頻率存儲至CPU模塊內(nèi)，CPU模塊讀取頻率值，并控制AD模塊本周期采集數(shù)據(jù)的采集頻率與電網(wǎng)上一個周期的頻率一致，AD模塊中的ADC端口工作在多回路采集方式下。采用脈沖計數(shù)法累計電能，以時間10ms為統(tǒng)計周期，累計結(jié)果分成兩個整數(shù)存儲至RAM內(nèi)，一個整數(shù)存儲脈沖數(shù)值，一個整數(shù)存儲整數(shù)電度。本發(fā)明簡化硬件電路，在有測量CT情況下，可提供有功功率、無功功率、視在功率、功率因素、四象限電能的測量值，且電能精度可達到0.5S級。
【專利說明】
基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及繼電保護裝置，尤其是一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前繼電器保護行業(yè)常用設(shè)計:采用DSP+MCU結(jié)構(gòu)模式，DSP芯片負責(zé)控制6通道 同步AD采樣，如有更多回路，采用2片或者3片同步AD級聯(lián)，實現(xiàn)多通道（12、18)的交流信號 采集;MCU負責(zé)顯示、控制、通訊、邏輯控制等。此技術(shù)成本高，硬件電路復(fù)雜，不能高速采樣。 配套的DSP芯片性能要求高，因為DSP采集一組數(shù)據(jù)芯片要中斷一次，這種限制不能采用高 速度數(shù)據(jù)采樣，行業(yè)內(nèi)每周波一般是16點、32點、48點、最高也是達到每周波64點采樣?；蛘?采用MCU+FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列）結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA控制AD采樣數(shù)據(jù)處理，以及外部數(shù)量采集， MCU負責(zé)顯示、控制、通訊、邏輯控制等。
[0003] 繼電保護裝置普遍算法，采用FFT數(shù)字信號處理技術(shù)，信號處理能很好濾除干擾， 提供動作可靠性，但是此算法對AD數(shù)據(jù)采集有苛刻要求，AD采集要根據(jù)電網(wǎng)頻率，及時更改 采樣數(shù)據(jù)，達到同步采樣技術(shù)。因為不同步采集，此FFT算法會影響測量精度。
[0004] 硬件同步方案采用跟頻電路，采用此技術(shù)保證電網(wǎng)信號同步，此方案成本高，硬件 電路復(fù)雜。
[0005]目前繼電器保護行業(yè)的測量計量功能： (1)、只配置保護CT，不配測量CT的情況下，計算方法只兼顧保護電壓、電流參數(shù)，無有 功功率、無功功率、視在功率、功率因素、四象限電能的測量等功能。
[0006] (2)、保護配置測量CT的情況下，好多保護廠家，只計算出測量功率，以及功率因 數(shù)，很少廠家計算出電能，就是有廠家計算出電能，由于計算方法算法偏差，電能累計過程 中，電能誤差遠達不到精度要求。所以大部分廠家做法，就是在硬件電路上加一電能芯片， 用于電能計量。此方案電能精度根據(jù)各廠家算法與電能芯片的性能可達到的精度等級也不 一致，均可達到0.5級。
[0007] 目前繼電器保護在無測量CT情況下，采用以上的做法的原因：由于保護CT要求電 流互感器在一次電流很大時，鐵芯也能飽合，能較好的按比例反應(yīng)一次電流值，保證保護裝 置動作可靠，因此繼電器保護測量范圍也應(yīng)該具備寬范圍測量，測量范圍比較寬，因此測量 精度不是很高。保護CT在正常電流下，測量范圍二次值為1~100A，范圍寬。不要求很高的準 確度，準確度一般為P級；如：5P、10P等。想獲得比較高測量精度都會配單獨測量CT，在正常 電流下保證較高的準確度，使測量準確，尤其是計量的電流互感器，要求精度更高，因為它 關(guān)系到電能計費的問題，很小一點的誤差反饋到一次側(cè)將導(dǎo)致很大的計量偏差，所以測量 一般用0.5、1.0級(0.5級一般是測量用，測量精度是0.5%)，計量用0.2級的電流互感器。
[0008] 當(dāng)需全電量參數(shù)，需要在柜子上加 3個測量CT互感器，成本增加，但不一定能取得 電能測量值，除非選擇帶內(nèi)部電能芯片的繼電保護裝置。
[0009] 傳統(tǒng)的繼電保護裝置大部分僅做保護功能，隨著電力技術(shù)與產(chǎn)品功能集成的趨勢 下，測量功能無法滿足客戶需求。
[0010] 當(dāng)需要電能數(shù)據(jù)時，在計算過程中，計算結(jié)果一般都是以浮點數(shù)據(jù)表示，一般采用 IEEE754單精度浮點規(guī)范。這種浮點規(guī)范有天然不足，由于舍入、截斷等操作，會造成計算 誤差，尤其在計算累加計算，在計算過程中堆積和擴散。電能累計就是累加過程中，如果采 用粗暴浮點累加計算，計算出電能會出現(xiàn)不確定誤差，因為電能可以從0開始累加，也有可 能從幾萬度開始累加，這兩種累加結(jié)果誤差也不一樣，造成電能計算的誤差很大，精度很 低。
[0011] 總之，一種既能低成本采集到多組數(shù)據(jù)，同時又能夠精確計算電能的繼電保護裝 置亟待研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 針對傳統(tǒng)的繼電保護裝置成本高、采集精度不高、測量數(shù)據(jù)不全，同時，無法測量 電能或測量電能精度低的問題，本發(fā)明提供一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置， 其具有硬件簡單，計算速度快，計算電能精度高等優(yōu)點。
[0013] 所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其技術(shù)方案是:所述的頻率 采樣模塊內(nèi)部設(shè)置一個多路負反饋有源二階帶通濾波器濾除諧波，再連接比較器電路轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號后連接至CPU模塊內(nèi)部的定時器捕獲接口，根據(jù)計時器時間，以計算電網(wǎng)頻率； 所述的CHJ模塊包括:定時器捕獲接口、計時器、AD模塊、DMA、RAM、計算模塊。
[0014] 所述的頻率采樣模塊采集電網(wǎng)頻率，并將電網(wǎng)頻率存儲至CPU模塊內(nèi)；CPU模塊讀 取頻率值，且CPU模塊控制AD模塊本周期采集數(shù)據(jù)的采集頻率與電網(wǎng)上一個周期的頻率一 致，實現(xiàn)同步采樣。
[0015] 所述的信號采集模塊的輸出經(jīng)模擬信號處理模塊接至CPU模塊，CPU模塊中的AD模 塊中的ADC端口工作在多回路采集方式下，用以實現(xiàn)過量采樣。
[0016] 所述的模擬信號處理模塊中設(shè)有放大器模塊，信號采集模塊的輸出電壓端經(jīng)分壓 電阻分壓后串聯(lián)二階RC濾波電路后輸入放大器模塊后輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)，并連接至CPU模塊中 的AD模塊;直流源串聯(lián)限流電阻后并聯(lián)于分壓電阻后端； 所述的放大器模塊中包括運算放大器，二階RC濾波電路的后端連接運算放大器的同相 輸入端，其反向輸入端連接輸出端;該運算放大器的輸出端并聯(lián)一階RC濾波電路后輸出穩(wěn) 定數(shù)據(jù)。
[0017] 所述的CPU模塊讀取采集數(shù)據(jù)，并在計算模塊中對電能進行計算，采用脈沖計數(shù)法 累計電能，以時間10ms為統(tǒng)計周期，累計結(jié)果分成兩個整數(shù)存儲至CPU模塊中的RAM內(nèi)，一個 整數(shù)存儲脈沖數(shù)值，一個整數(shù)存儲整數(shù)電度，用以提高精度。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：簡化硬件電路，降低產(chǎn)品開發(fā)難度，降低材料和生產(chǎn)成本， 提高硬件可靠性。在僅有保護CT的情況下，除電壓、電流值外，可提供有功功率、無功功率、 視在功率、功率因素、四象限電能的測量值，除電能精度不能達到0.5級外，其他測量值均可 保證精度。在有測量CT情況下，不需要專門的電能芯片，可提供有功功率、無功功率、視在功 率、功率因素、四象限電能的測量值，且電能精度可達到〇 . 5S級，基本滿足客戶內(nèi)部考核使 用。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明電路框圖。
[0020] 圖2為信號采集模塊數(shù)據(jù)示意圖。
[0021 ]圖3為計算模塊中計算過程示意圖。
[0022]圖4為信號采集模塊具體電路。
[0023]圖5為模擬信號處理模塊電路。
[0024]圖6為CPU模塊部分接線端子示意圖。
[0025]圖7為頻率采樣模塊電路。
[0026]圖8為AD模塊中AD轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號控制示意圖。
[0027] 圖9為AD模塊中三重ADC模式示意圖。
[0028] 其中，1.多路負反饋有源二階帶通濾波器;2.比較器電路;3.放大器模塊;4. 二階RC濾波電路;401.電壓端二階RC濾波電路;402.電流端二階RC濾波電路。
【具體實施方式】
[0029] 如圖1、2所示，對于硬件電路部分，涉及硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0030] 所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其技術(shù)方案是:所述的頻率 采樣模塊內(nèi)部設(shè)置一個多路負反饋有源二階帶通濾波器1濾除諧波后再連接比較器電路2， 最后連接至CPU模塊內(nèi)部的計時器捕獲接口，通過CPU模塊內(nèi)部的計時器得出時間，以計算 電網(wǎng)頻率;多路負反饋有源二階帶通濾波器1是一個以中心頻率為50.3Hz的帶通濾波器，帶 寬31Hz。
[0031] 所述的頻率采樣模塊采集電網(wǎng)頻率，并將電網(wǎng)頻率存儲至CPU模塊內(nèi)；CPU模塊控 制AD模塊本周期采集數(shù)據(jù)的采集頻率與電網(wǎng)上一個周期的頻率一致，實現(xiàn)同步采樣。
[0032]所述的CPU模塊包括:定時器捕獲接口、計時器、AD模塊、DMA、RAM、計算模塊。
[0033]所述的AD模塊中的ADC端口工作在多回路方式采集方式下，用以實現(xiàn)過量采樣。
[0034] 所述的頻率采樣模塊輸入端連接模擬信號處理模塊的輸出端，其內(nèi)部設(shè)置一個多 路負反饋的有源二階帶通濾波器1后再連接比較器電路2后連接至CPU模塊內(nèi)部的定時器捕 獲接口，通過CPU模塊內(nèi)部計時器中的時間與上升沿或下降沿的個數(shù)確定電網(wǎng)頻率，并將該 頻率數(shù)據(jù)存儲在CPU模塊中的RAM中。
[0035] 其中，信號采集模塊的輸入端連接電網(wǎng)，用于采集電網(wǎng)信號，其輸出端連接模擬信 號處理模塊后連接CPU模塊中的AD模塊；AD模塊將信號采集模塊同步采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至 DMA進而發(fā)送至RAM進行存儲;AD模塊的采集頻率為電網(wǎng)上一個周期的頻率。
[0036] 其中，模擬信號處理模塊中設(shè)有放大器模塊3,信號采集模塊的輸出電壓端經(jīng)分壓 電阻分壓后串聯(lián)二階RC濾波電路4后輸入放大器模塊3后輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)，并連接至CPU模塊 中的AD模塊，直流源串聯(lián)限流電阻后并聯(lián)于分壓電阻后端。
[0037]所述的模擬信號處理模塊中設(shè)有放大器模塊3,信號采集模塊的輸出電壓端經(jīng)分 壓電阻分壓后串聯(lián)二階RC濾波電路4后輸入放大器模塊3后輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)，并連接至CPU模 塊中的AD模塊;直流源串聯(lián)限流電阻后并聯(lián)于分壓電阻后端； 所述的放大器模塊3中包括運算放大器，二階RC濾波電路4的后端連接運算放大器的同 相輸入端，其反向輸入端連接輸出端;該運算放大器的輸出端并聯(lián)一階RC濾波電路后輸出 穩(wěn)定數(shù)據(jù)。
[0038] 其中，CPU模塊周期的從RAM中讀取數(shù)據(jù)，并計算電能，并連接電能表述裝置表示電 能值。
[0039] 其中，信號采集模塊中采集端子連接電網(wǎng)，后通過高-低轉(zhuǎn)換及隔離模塊。
[0040] 同步采樣的原理:頻率采樣模塊采集模擬信號處理模塊的輸出端的電壓信號，并 在數(shù)據(jù)零點時將發(fā)出上升沿或下降沿的數(shù)字信號，將該數(shù)字信號輸入定時器捕獲接口；再 讀取計時器中的時間數(shù)據(jù)，得到電網(wǎng)的頻率并存儲;讀取以同樣方式獲得的上一周期的電 網(wǎng)頻率數(shù)據(jù)控制信號采集模塊的采集頻率，因為電網(wǎng)頻率變化慢，所以，以此方式得到同步 采樣的目的。
[0041] 同步過采樣原理:計算機程序中設(shè)置10ms讀取采樣周期;采用CPU內(nèi)部AD采樣，CPU 內(nèi)部有AD模塊共3路AD，設(shè)置多回路采集，高速采集的數(shù)據(jù)，通過CPU模塊的內(nèi)部DMA緩存器， 直接把采集的數(shù)據(jù)輸入RAM中；因為AD模塊采集要根據(jù)電網(wǎng)頻率，及時更改采樣數(shù)據(jù)，所以 不能中斷采集等待當(dāng)時的采樣頻率，所以選取上一信號周期的電網(wǎng)頻率。電網(wǎng)中頻率變化 不是特別快，根據(jù)上一個信號周期，確定下一個周期采樣間隔，依據(jù)此方法可達到信號采集 同步采樣。
[0042]具體實施例：以三相電中的A相采樣為例，由于三相交流電是由三個頻率相同、電 勢振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)，所以，B相、C相的計算方式及 電路結(jié)構(gòu)與A相相同。具體到本發(fā)明，信號采集模塊可以采集:UA，UB，UC，IA，IB，1C，10，U0等 多路數(shù)據(jù)，最多可達到15路。
[0043]具體的，信號采集模塊的電路為如圖4所示的電路，電壓采樣端UA從電網(wǎng)中采樣， UN為中性線端，通過連接PT，經(jīng)LC濾波電路后輸出電壓端UA_0UT。
[0044]高-低轉(zhuǎn)換及隔離模塊:PT的型號是120V/7.07V。
[0045]電流采樣端IA從電網(wǎng)中采樣，IA'為中心線端，通過連接CT，經(jīng)LC濾波電路后輸出 電流端IA_0UT。
[0046]高-低轉(zhuǎn)換及隔離模塊:CT的型號是100A/7.07V。
[0047]具體的，模擬信號處理模塊的電路，如圖5a所示，電壓部分:信號采集模塊中的輸 出電壓端UA_0UT經(jīng)第三電阻R3、第九電阻R9連接直流源AIN_C0M，再串聯(lián)電壓端二階RC濾波 電路401(第五電阻R5與第三電容C3為一階，第六電阻R6與第四電容C4為一階）后輸入放大 器模塊3中的運算放大器同相輸入端，運算放大器的輸出端反饋到本身的反向輸入端，運算 放大器的輸出端連接一階RC濾波電路后輸出電壓信號，并連接至AD模塊中的AIN-JJA端。 [0048]由于，采用單端AD，而交流信號是正負信號，因此在交流信號上疊加一個直流源信 號，加入疊加直流源信號后，AD模塊能采集到完整交流信號。
[0049] 所述的直流源AIN_C0M為1.5V。
[0050]運算放大器的型號是:TLC2274。
[0051]具體的，如圖5b，模擬信號處理模塊中的電流處理電路是:信號采集模塊中的輸出 電流端IA_0UT經(jīng)第十三電阻R13、第十九電阻R19連接直流源AIN_C0M，再串聯(lián)電流端二階RC 濾波電路402(第十五電阻R15與第十電容C10為一階，第十六電阻R16與第^^一電容C11為一 階)后輸入放大器模塊3中的運算放大器同相輸入端，運算放大器的輸出端反饋到本身的反 向輸入端，運算放大器的輸出端連接一階RC濾波電路后輸出AIN-_IA端。
[0052]所述運算放大器的型號是:TLC2274。
[0053] 所述的直流源AIN_C0M為1 ? 5V。
[0054]具體的，如圖7所示的頻率采樣模塊，所述的多路負反饋的有源二階帶通濾波器1 包括放大器I，其中，頻率采集輸入端串聯(lián)第五十一電阻R51、第三十七電容C37后連接在放 大器I的反相端;放大器I的同相端連接直流源;直流源串聯(lián)第五十二電阻R52后并聯(lián)至第五 十一電阻R51與第三十七電容C37之間；放大器I輸出端并聯(lián)兩路負反饋電路，分別為:輸出 端串聯(lián)第五十三電阻R53連接至反相端、輸出端串聯(lián)第三十六電容C36、第三十七電容C37連 接至反相端； 所述的比較器電路2包括比較器，其中，放大器I的輸出端串聯(lián)第六十一電阻R61后連接 比較器的反相端，比較器的同相端連接直流源；比較器的輸出端連接第五十四電阻R54連接 至反相端;比較器的輸出端再并聯(lián)限流電阻第六十電阻R60和濾波電容第四十一電容C41后 輸出采集頻率。
[0055] 放大器I的型號是:TLC2274，比較器的型號是:TL331。
[0056] CPU 模塊的型號是：STM32F429。
[0057] 如圖3所示，繼電保護裝置采集數(shù)據(jù)后存儲電能的方式是:CPU模塊獲得采集數(shù)據(jù)， 并在計算模塊中對電能進行計算，其具體方法是： 采用時間M為計算周期，通過AD同步過采樣環(huán)節(jié)，增加采樣數(shù)據(jù)，采集大量數(shù)據(jù)后，采用 平均值處理，利用基4時間FFT得出實部和虛部數(shù)據(jù)，進而得出功率、功率因數(shù)，算出基波電 壓、基波電流、正負序電壓電流，計算功率乘以時間，得到電能;所述的電能通過選取時間T 為周期對功率進行疊加，每一個周期CHJ模塊中斷一次，每次中斷，累計功率，疊加到一個設(shè) 定值后，累計一個脈沖，功率清零重新疊加，依此循環(huán)計算，統(tǒng)計計結(jié)果分成兩個整數(shù)存儲， 一個整數(shù)存儲脈沖數(shù)值，一個整數(shù)存儲整數(shù)電度;所述的時間M為10ms。
[0058] AD同步過采樣環(huán)節(jié)包括同步采樣環(huán)節(jié)及過量采樣環(huán)節(jié)： 其中，所述的過量采樣環(huán)節(jié)，設(shè)定AD模塊采樣為一個周期2048點，同時AD模塊利用多回 路方式采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過DMA存入RAM中。
[0059]因為交流采集模塊采集的信號是周期交流信號，AD模塊采樣時間和周期務(wù)必成整 數(shù)倍數(shù)，采用基4 FFT算法，一個周期可以采樣64點、256點、1024、2048點。如果不成整數(shù)倍 數(shù)，在計算的時候會出現(xiàn)諧波泄露影響測量結(jié)果。
[0060]如圖9所示，所述的多回路方式采集是指:AD模塊中的ADC端口工作在三重ADC模式 下，通過交替觸發(fā)或同時觸發(fā)方式來啟動ADC端口的AD轉(zhuǎn)換功能，每一種啟動方式對應(yīng)一種 數(shù)據(jù)，最多達到15路模擬量采集。多回路方式采集是目前一種常見的數(shù)據(jù)采集方式，廣泛應(yīng) 用于現(xiàn)有技術(shù)中。
[0061]具體到本發(fā)明，在三相電中，本發(fā)明可以同時采集的數(shù)據(jù)共有14個，分別是：UA1， UB1，UC1，UA2，UB2，UC2，IA，IB，IC，CIA，CIB，CIC，I1，I2。
[0062]所述的ADC端口為AD模塊中具備AD轉(zhuǎn)換功能的數(shù)據(jù)傳輸端口。
[0063]如圖8所示，所述的AD模塊讀取電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，判斷電網(wǎng)情況，利用 CHJ模塊的輸出端口發(fā)送控制指令，控制執(zhí)行機構(gòu)。
[0064]原理說明：如圖6、7所示，頻率采樣模塊的頻率采集輸出端FREQ_HZ連接CPU模塊的 定時器捕獲接口，其原理是：電網(wǎng)信號過零點時會使頻率采樣輸出端FREQ_HZ輸出一個上升 沿/下降沿脈沖信號，頻率采樣輸出端FREQ_HZ電平信號連接定時器捕獲接口（CPU模塊的 37腳），然后CPU模塊通過內(nèi)部計時器來計算電網(wǎng)頻率與周期。根據(jù)周期和計時器的時間得 到電網(wǎng)頻率。因電網(wǎng)中頻率變化不是特別快，可以根據(jù)上一個信號周期，確定下一個周期采 樣間隔，依據(jù)此方法可達到信號采集同步采樣。
[0065]所述的AD過量采樣環(huán)節(jié):采用芯片內(nèi)部12位AD模塊，精度比較低，為了提高采樣精 度，根據(jù)AD模塊采樣速率，AD數(shù)據(jù)存儲空間，CPU數(shù)據(jù)處理速度等綜合因數(shù)考慮采樣點數(shù)。本 申請采用一周期2048點采樣。電網(wǎng)頻率為50hz，采樣率102400 Hz/s。采用平均技巧，即對 模擬輸入多次采樣，取所有轉(zhuǎn)換結(jié)果的均值。此方法有助于消除模擬輸入上的噪聲或錯誤 轉(zhuǎn)換的影響。使用此方法時，采樣數(shù)為2的倍數(shù)。每個周期2048點數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)相鄰8 個數(shù)據(jù)累加一個數(shù)據(jù)，累加后變成256個數(shù)據(jù)。
[0066] 所述的基4時間FFT算法，由于CPU模塊計算能力所限制，本發(fā)明算法采用基4時間 抽取FFT算法，綜合以上考慮，采用256點FFT采樣，而AD是2048點采樣，所以8個數(shù)據(jù)累加成 一個數(shù)據(jù)，參與計算。
[0067] 計算結(jié)果屬于頻率分量，能分解出各次諧波的分量的實數(shù)部分和虛數(shù)部分，用_& 戈表電壓和電流的各次諧波實部和虛部。根據(jù)以下公式計算出電壓、電流、有 功功率和無功功率。根據(jù)公式計算出功率。
所述的電能計算:采用脈沖模式校驗，優(yōu)選的，設(shè)置1度電采用3200脈沖，將時間分成 lms模式，也就是每個脈沖電能是1125wh就累加一個脈沖，得到電能數(shù)據(jù)后，在電能表述裝 置上表現(xiàn)出來。
[0069]具體的，電能累加需要計算功率和時間，功率和時間相乘就是電能。時間計算，T= lms的時間模式，在CPU內(nèi)部做一個lms中斷，每次中斷后，根據(jù)功率累計一次電能;統(tǒng)計結(jié)果 分成兩個整數(shù)存儲，一個整數(shù)存儲脈沖數(shù)值，一個整數(shù)存儲整數(shù)電度。比如360.6度，度計數(shù) 是:360;小數(shù)計數(shù)是1920( 1920/3200= 0.6)。采用這種分離方法計量能解決浮點累計誤差 因數(shù)，提高計量精度，能使精度達到〇. 5s。
【主權(quán)項】
1. 一種基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，包括CPU模塊、頻率采樣模塊、信號采 集模塊，和模擬信號處理模塊，所述的CHJ模塊包括：定時器捕獲接口、計時器、AD模塊和 RAM，其特征是： 所述的頻率采樣模塊內(nèi)部設(shè)置一個多路負反饋有源二階帶通濾波器（1)濾除諧波，再 連接比較器電路(2)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后連接至定時器捕獲接口，并根據(jù)計時器時間，得到電 網(wǎng)頻率； 所述的頻率采樣模塊采集電網(wǎng)頻率，并將電網(wǎng)頻率存儲至CPU模塊內(nèi)；CHJ模塊控制AD 模塊本周期采集數(shù)據(jù)的采集頻率與電網(wǎng)上一個周期的頻率一致，實現(xiàn)同步采樣； 所述的信號采集模塊的輸出經(jīng)模擬信號處理模塊連接至AD模塊，AD模塊中的ADC端口 工作在多回路采集方式下，用以實現(xiàn)過量采樣； 所述的CPU模塊讀取采集數(shù)據(jù)，采用脈沖計數(shù)法累計電能，以時間10ms為統(tǒng)計周期，統(tǒng) 計結(jié)果分成兩個整數(shù)存儲至RAM內(nèi)，一個整數(shù)存儲脈沖數(shù)值，一個整數(shù)存儲整數(shù)電度，用以 提高精度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是： 所述的多路負反饋的有源二階帶通濾波器（1)包括放大器I，其中，頻率采集輸入端串 聯(lián)第五十一電阻(R51)、第三十七電容(C37)后連接在放大器I的反相端;放大器I的同相端 連接直流源;直流源串聯(lián)第五十二電阻(R52)后并聯(lián)至第五十一電阻(R51)與第三十七電容 (C37)之間；放大器I輸出端并聯(lián)兩路負反饋電路，分別為:輸出端串聯(lián)第五十三電阻(R53) 連接至反相端、輸出端串聯(lián)第三十六電容(C36)、第三十七電容(C37)連接至反相端； 所述的比較器電路(2)包括比較器，其中，放大器I的輸出端串聯(lián)第六十一電阻(R61)后 連接比較器的反相端，比較器的同相端連接直流源；比較器的輸出端連接第五十四電阻 (R54)連接至反相端;比較器的輸出端再并聯(lián)限流電阻第六十電阻(R60)和濾波電容第四十 一電容(C41)后輸出采集頻率。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：所 述的直流源為1.5V。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：所 述的多路負反饋有源二階帶通濾波器（1)是一個以中心頻率為50.3Hz的帶通濾波器，帶寬 31Hz〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：模 擬信號處理模塊中設(shè)有放大器模塊(3)和二階RC濾波電路(4)，信號采集模塊的輸出電壓端 經(jīng)分壓電阻分壓后串聯(lián)二階RC濾波電路(4)后輸入放大器模塊(3)后輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)，并連接 至的AD模塊;直流源串聯(lián)限流電阻后并聯(lián)于分壓電阻后端； 所述的放大器模塊(3)中包括運算放大器，二階RC濾波電路(4)的后端連接運算放大器 的同相輸入端，反向輸入端連接其輸出端;該運算放大器的輸出端并聯(lián)一階RC濾波電路后 輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：所 述運算放大器為TLC2274。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S0C芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：所述的 信號采集模塊包括高-低轉(zhuǎn)換及隔離模塊，該模塊的前端連接采集端子后端連接L-C濾波電 路后，輸出采集信號。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是：所述的 高-低轉(zhuǎn)換及隔離模塊在電壓側(cè)為PT-120V/7.07:電流側(cè)為CT-100A/7.07。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是:CPU模塊 的型號是：STM32F429。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOC芯片內(nèi)部12位AD的繼電保護裝置，其特征是:所述的 脈沖計數(shù)法為:選取時間lms為周期對功率進行疊加，每一個周期CPU模塊中斷一次，每次中 斷，累計功率，疊加到1125wh時，累計一個脈沖，功率清零重新疊加，依此循環(huán)累計，達到 3200個脈沖id個單位電能。
【文檔編號】H02H3/00GK106053931SQ201610646118
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610646118.0, CN 106053931 A, CN 106053931A, CN 201610646118, CN-A-106053931, CN106053931 A, CN106053931A, CN201610646118, CN201610646118.0
【發(fā)明人】王志偉, 李輝, 張文萍, 袁彩蝶, 劉家濤, 鄭文頂, 岳懷峰, 劉增輝
【申請人】河南森尼瑞電氣有限公司