數(shù)據(jù)采集電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種數(shù)據(jù)采集電路，該數(shù)據(jù)采集電路包括：互感器，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)；前段濾波電路，所述前段濾波電路的輸入端與所述互感器的輸出端連接，用于濾除模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的多路高速采樣的模擬量輸入通道與所述前段濾波電路的輸出端連接，用于將過濾后的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了采用多路高速采樣通道在同一時(shí)刻實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、高速地采集電力傳輸線上的信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
【專利說明】數(shù)據(jù)采集電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及配電自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種數(shù)據(jù)采集電路。
【背景技術(shù)】
[0002]配電采集系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的基本組成單元，其性能與可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)能否有效地發(fā)揮作用。而在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不具有實(shí)時(shí)高速采集功能，一般數(shù)據(jù)采集的主要參數(shù)有電壓幅值、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、諧波等參數(shù)，使得不能實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種數(shù)據(jù)采集電路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)高速地采集數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種數(shù)據(jù)采集電路，該數(shù)據(jù)采集電路包括:互感器，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)；前段濾波電路，所述前段濾波電路的輸入端與所述互感器的輸出端連接，用于濾除模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的多路高速采樣的模擬量輸入通道與所述前段濾波電路的輸出端連接，用于將濾除干擾信號(hào)后的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，所述前段濾波電路采用二階濾波的方式濾除所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是電荷再分配逐次逼近型的芯片。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集電路包括兩片所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是AD7606芯片。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括:基準(zhǔn)電壓電路，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供基準(zhǔn)電壓；電源電路，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供電源。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)電壓電路和所述電源電路采用不同的地。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括:頻率采集電路，與電力傳輸線連接，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率采集電路包括:波形轉(zhuǎn)換芯片，用于將實(shí)時(shí)采集的電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，其中，方波的頻率與電力傳輸線上信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率相同；處理器芯片，所述處理器芯片的捕獲管腳與所述波形轉(zhuǎn)換芯片連接，用于捕獲所述方波的上升沿和下降沿，輸出所述方波的頻率參數(shù)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述波形轉(zhuǎn)換芯片包括:比較器，用于采用過零比較的方式，將所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述波形轉(zhuǎn)換芯片是AD8666芯片。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，處理器芯片，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，還用于獲取所述數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器芯片是Blackfin架構(gòu)的處理器芯片。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器芯片是ADSP-BF518芯片。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器芯片包括以下至少之一的通訊接口:CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線、以太網(wǎng)網(wǎng)口、串行接口。
[0019]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過結(jié)合互感器、前段濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)了可以采用多路高速采樣通道在同一時(shí)刻實(shí)時(shí)地采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)、快速地將模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、高速地采集電力傳輸線上的信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定。在附圖中:
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)采集電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電流互感器采集數(shù)據(jù)的電路圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電壓互感器采集數(shù)據(jù)的電路圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種前段濾波電路的電路圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種AD7606芯片的電路原理圖；
[0026]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電壓基準(zhǔn)電路的電路圖；
[0027]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種AD8666芯片的電路原理圖；
[0028]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種TL16C752B芯片的電路原理圖；
[0029]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種數(shù)據(jù)采集電路的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0031 ] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了 一種數(shù)據(jù)采集電路，如圖1所示，該數(shù)據(jù)采集電路包括:互感器101，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)；前段濾波電路102，所述前段濾波電路的輸入端與所述互感器的輸出端連接，用于濾除模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片103，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的多路高速采樣的模擬量輸入通道與所述前段濾波電路的輸出端連接，用于將濾除干擾信號(hào)后的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0032]由圖1所示的數(shù)據(jù)采集電路可知，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過結(jié)合互感器、前段濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)了可以采用多路高速采樣通道在同一時(shí)刻實(shí)時(shí)地采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)、快速地將模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、高速地采集電力傳輸線上的信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
[0033]在具體實(shí)施時(shí)，通過互感器來實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的過程中，可以用電流互感器來采集電力傳輸線上的模擬量電流信號(hào)，具體的電流互感器采集數(shù)據(jù)的電路可以參考圖2所示的電路，可外接PT、CT;用電壓互感器來采集電力傳輸線上的模擬量電壓信號(hào)，具體的電壓互感器采集數(shù)據(jù)的電路可以參考圖3所示的電路。
[0034]通過互感器采集到模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)后，可以通過前段濾波電路濾出模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)，具體實(shí)施時(shí)，所述前段濾波電路可以采用二階濾波的方式濾除所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)。該前段濾波電路可以采用如圖4所示的電路來實(shí)現(xiàn)。
[0035]在采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對過濾后的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中，為了提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精度，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可以是電荷再分配逐次逼近型的芯片。
[0036]在具體實(shí)施時(shí)，為了提高數(shù)據(jù)采集速度，在本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集電路可以包括兩片所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
[0037]在具體實(shí)施過程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可以是AD7606芯片，為保證較高的測量精度，如圖5所示，本實(shí)用新型中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用A D7606, AD7606是高速、低功耗、電荷再分配逐次逼近型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，AD7606系列的所有8個(gè)通道都能實(shí)現(xiàn)最高200kSPS的采樣速率，當(dāng)兩片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片同時(shí)工作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高速采集16路的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)，以滿足系統(tǒng)對采集通道數(shù)據(jù)的要求以及電力計(jì)算對多個(gè)信號(hào)的同時(shí)采集要求。它內(nèi)置低噪聲、高阻抗輸入和信號(hào)調(diào)整放大器，可處理最高22kHz的輸入頻率。AD7606的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)高達(dá)90dB，選用片內(nèi)數(shù)字濾波器可以進(jìn)一步改信噪比性能、縮小誤碼、擴(kuò)頻并提高抗混疊抑制。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程與數(shù)據(jù)采集過程中，可以利用CONVST(轉(zhuǎn)換啟動(dòng))信號(hào)和片內(nèi)部振蕩器來控制所有八路模擬輸入通道或者兩組模擬輸入通道(四路模擬輸入通道構(gòu)成一組)同時(shí)進(jìn)行采樣，以顧及變壓器之間的相位差。AD7606內(nèi)部的信號(hào)調(diào)理電路中已經(jīng)包含了低噪聲、高輸入阻抗的信號(hào)調(diào)理電路，其等效輸入阻抗完全獨(dú)立于采樣率且固定為1ΜΩ。同時(shí)，輸入端集成了具有40dB抗混疊抑制特性的濾波器，更是簡化了前端設(shè)計(jì)，不再需要外部驅(qū)動(dòng)和濾波電路。因此，二次互感器輸出的模擬量信號(hào)無需再經(jīng)過運(yùn)放來緩沖就可以直接接入AD7606。
[0038]在實(shí)施過程中，為了給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，并給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供電源，在本實(shí)施例中，采用單獨(dú)的電源分別給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供基準(zhǔn)電壓，給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供用于運(yùn)行的電源，即上述數(shù)據(jù)采集電路還包括:基準(zhǔn)電壓電路，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供基準(zhǔn)電壓；電源電路，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供電源，具體實(shí)施時(shí)，所述基準(zhǔn)電壓電路和所述電源電路采用不同的地。
[0039]在具體實(shí)施時(shí)，為了提高模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的精度，采用專門的基準(zhǔn)電壓電路為兩片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供基準(zhǔn)電壓，例如，如圖6所示，可以采用高初始精度和低溫度系數(shù)的外部基準(zhǔn)電壓芯片，以消除不同器件內(nèi)置基準(zhǔn)之間的差異而帶來的誤差，例如，ADR421B芯片，該芯片的初始精度為0.04%，溫度系數(shù)為3ppm/°C。
[0040]電力系統(tǒng)頻率一方面作為衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)，需加以動(dòng)態(tài)監(jiān)測；另一方面作為實(shí)施安全穩(wěn)定控制的重要狀態(tài)反饋量，要求能實(shí)時(shí)更新。頻率參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)字測量一直是電力系統(tǒng)參數(shù)測量的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于電力系統(tǒng)的頻率時(shí)刻都有微小的變化，精確地測頻手段成為實(shí)時(shí)控制的重要組成部分。在本實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高速地采集信號(hào)數(shù)據(jù)，并高速傳輸給處理器后，上述數(shù)據(jù)采集電路還包括:頻率采集電路104，與電力傳輸線連接，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率。[0041]在具體實(shí)施時(shí)，頻率采集電路104可以這樣實(shí)現(xiàn):所述頻率采集電路104包括:波形轉(zhuǎn)換芯片，用于將實(shí)時(shí)采集的電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，其中，方波的頻率與電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率相同，處理器芯片105，所述處理器芯片的捕獲管腳與所述波形轉(zhuǎn)換芯片連接，用于捕獲所述方波的上升沿和下降沿，輸出所述方波的頻率參數(shù)。即通過波形轉(zhuǎn)換芯片將電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，該方波的頻率與電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率相同，可以通過處理器芯片的捕獲管腳捕獲所述方波的上升沿和下降沿，進(jìn)而獲取方波的頻率參數(shù)，例如，獲得方波的頻率參數(shù)可以為方波的周期，進(jìn)而獲取電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率，上述處理器芯片可以采用ADSP-BF518芯片來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)方波形式的信號(hào)數(shù)據(jù)獲得模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率，以簡單、可靠的方式實(shí)現(xiàn)了可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的頻率，進(jìn)而可以對電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)頻率變化，改變采用周期，以滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
[0042]在具體實(shí)施時(shí)，為了提高獲取頻率的精度，在本實(shí)施例中，上述波形轉(zhuǎn)換芯片包括:比較器，用于采用過零比較的方式，將模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，例如，電壓比較器。具體實(shí)施時(shí)，上述波形轉(zhuǎn)換芯片可以是AD8666芯片，如圖7所示，AD8666芯片可以采用圖7所示的比較器的電路來將模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波。AD866x系列芯片均為單電源、低噪聲、軌到軌輸出放大器，具有最高16V的寬工作電壓范圍，另外還具有低輸入偏置電流、寬信號(hào)帶寬以及低輸入電壓和電流噪聲等特性。額定溫度范圍為-40° C至+125° C擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍。可以滿足各種現(xiàn)場的應(yīng)用需求。
[0043]AD8666將正弦波輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為0_5V的同頻率方波信號(hào),然后將方波信號(hào)送入到處理器芯片(例如，ADSP-BF518芯片的頻率捕捉管腳)。處理器將定時(shí)器設(shè)為頻率捕獲模式，即處理器芯片可根據(jù)方波得到正弦波的周期，從而得到頻率。再根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化，計(jì)算相應(yīng)參數(shù)，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測頻率的目的。
[0044]采集到信號(hào)數(shù)據(jù)后，為了提高數(shù)據(jù)采集電路對信號(hào)數(shù)據(jù)的處理能力，上述處理器芯片105，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，還用于獲取所述數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。處理器芯片可以對獲取的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
[0045]在具體實(shí)施時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的高速傳輸，在本實(shí)施例中，處理器芯片105可以與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的全雙工同步串行端口連接，以便快速、實(shí)時(shí)地獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0046]為了提高數(shù)據(jù)采集電路對信號(hào)數(shù)據(jù)的處理能力，處理器芯片105可以是Blackfin架構(gòu)的處理器芯片。具體實(shí)施時(shí)，該處理器芯片105可以是ADSP-BF518芯片，ADSP-BF518芯片可以主頻可達(dá)到400MHz，可以實(shí)時(shí)、高速地采用多種算法對信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。
[0047]ADSP-BF518芯片是ADI新推出的一款具有高性能、低功耗、針對工業(yè)應(yīng)用優(yōu)化的Blackfin處理器BF518。相對于以往異構(gòu)MCU (Micro Controller Unit,多點(diǎn)控制單兀)+DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)方案，BF518能夠減少器件數(shù)量，節(jié)約系統(tǒng)成本，縮小電路板空間并降低功耗。與傳統(tǒng)的DSP類似，BF518處理器的每個(gè)處理單元都具有高時(shí)鐘速率和低功耗。
[0048]Blackfin所采用的高性能16/32位嵌入式處理器內(nèi)核、靈活的高速緩存架構(gòu)、增強(qiáng)的DMA子系統(tǒng)。內(nèi)置的以太網(wǎng)10/100MAC(Media Access Control，硬件位址)，實(shí)現(xiàn)了硬件支持的IEEE1588時(shí)鐘同步，與IEEE1588version2標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。BF518的這一特性與強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理及控制能力、多種其它外設(shè)的結(jié)合，使它成為要求苛刻的電力聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最具吸引力的選擇。有NOR (或非)閃存、NAND (與非)閃存、鐵電存儲(chǔ)、SDRAM (SynchronousDynamic Random Access Memory,同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器),還提供了支持Lockbox安全技術(shù)的一次性可編程存儲(chǔ)器(One Time Programable，OTP)。此外，BF518能夠在_40°C?85°C的環(huán)境溫度下工作，非常適用于繼電保護(hù)產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境。
[0049]為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集電路能進(jìn)行對外通信，在本實(shí)施例中，上述處理器芯片105可以通過以下至少之一的通訊接口進(jìn)行對外通信:控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線、以太網(wǎng)網(wǎng)口、串行接口。其中，可以通過如圖8所示的TL16C752B芯片來擴(kuò)展串行接口。
[0050]在具體實(shí)施過程中，如圖9所述，上述數(shù)據(jù)采集電路可以采用以下部分實(shí)現(xiàn):互感器101，前段濾波電路102，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片103采用AD7606芯片，處理器芯片105采用ADSP-BF518芯片，采用AD8666芯片和ADSP-BF518芯片來實(shí)現(xiàn)頻率采集電路104。
[0051]當(dāng)前電力系統(tǒng)中進(jìn)行檢測、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的嵌入式設(shè)備軟件升級(jí)的傳統(tǒng)方法是工作人員到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場，用隨身攜帶的筆記本電腦對設(shè)備進(jìn)行程序升級(jí)，但電力系統(tǒng)的地理范圍覆蓋廣、供配電變壓器節(jié)點(diǎn)多，電力網(wǎng)絡(luò)線路復(fù)雜，設(shè)備數(shù)目龐大并且分布廣泛，這必將造成程序升級(jí)過程繁瑣、成本高、時(shí)間長等問題。
[0052]隨著全球電網(wǎng)持續(xù)的發(fā)展，電力線監(jiān)測、繼電保護(hù)產(chǎn)品在不斷地更新和換代并改變著設(shè)計(jì)模式。而新的技術(shù)指標(biāo)和低功耗的要求，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)又有了新的定義和要求。人員成本的減少也在一定程度上制約著現(xiàn)場維護(hù)和產(chǎn)品升級(jí)。在傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)變的過程中，要求電力二次設(shè)備具有更強(qiáng)的接口能力、控制能力、保護(hù)能力、測量能力、通信能力和數(shù)據(jù)處理能力，還要能實(shí)現(xiàn)少維護(hù)，免維護(hù)。為了克服上述數(shù)據(jù)采集進(jìn)行升級(jí)時(shí)過程繁瑣、成本高、時(shí)間長的問題，在具體實(shí)施過程中，上述數(shù)據(jù)采集電路還可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的更新，即處理器，還用于通過通訊接口接收輸入的命令，并根據(jù)所述命令獲取數(shù)據(jù)采集電路的新的應(yīng)用數(shù)據(jù)。
[0053]在具體實(shí)施時(shí)，處理器105可以這樣實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的更新:處理器105使用SSL (Secure Sockets Layer,安全套接層協(xié)議層),根據(jù)用戶通過通信接口輸入的命令來控制更新應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的過程，即首先處理器需要根據(jù)外部命令來加載SSL。SSL啟動(dòng)后首先初始化系統(tǒng)硬件，向上位機(jī)(主站、現(xiàn)場PC)發(fā)出是否更新的確認(rèn)信息。如果在一定時(shí)間內(nèi)沒有得到上位機(jī)的回復(fù)，系統(tǒng)將進(jìn)行正常的啟動(dòng)流程。用戶也可以自定義等待回復(fù)的時(shí)間(不超過10秒)。
[0054]如果FLASH中沒有有效的啟動(dòng)碼流，處理器通過SSL會(huì)強(qiáng)制讓用戶更新的應(yīng)用程序。在得到確認(rèn)更新的消息后，處理器通過SSL要求上位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，它要發(fā)送一個(gè)用戶定義的結(jié)束標(biāo)志符(不要和LDR文件中的數(shù)據(jù)重合)，以通知SSL傳輸過程完成。
[0055]然后處理器通過SSL對緩存在SDRAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC (Cyclic RedundancyCheck,循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)校驗(yàn)并將結(jié)果反饋到上位機(jī)。如果校驗(yàn)失敗，處理器通過SSL會(huì)讓用戶選擇重新更新，還是放棄更新后，啟動(dòng)上一次使用的應(yīng)用程序。CRC校驗(yàn)成功后，處理器通過SSL將更新FLASH中LDR文件和狀態(tài)標(biāo)志位。全部過程結(jié)束后，處理器通過SSL直接調(diào)用bfrom_Boot函數(shù)加載應(yīng)用程序，不需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)。
[0056]當(dāng)前一般的更新方式多是基于ping-pong的方法,每次都會(huì)更新最舊的版本,這樣的設(shè)計(jì)保證了即使升級(jí)失敗，系統(tǒng)也能夠正常啟動(dòng)。但是使用這種方法，系統(tǒng)需要啟動(dòng)碼流兩倍大小的FLASH存儲(chǔ)器，增加了系統(tǒng)成本。相對于一般的更新方式，本實(shí)用新型中的這種方式的遠(yuǎn)程更新優(yōu)點(diǎn)明顯，整個(gè)過程用戶可以參與控制，如果在通信上面出現(xiàn)問題，有誤碼，使出現(xiàn)更新失敗，也不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，可以重新更新，而不會(huì)損壞原有程序；而且不需要增加額外的FLASH存儲(chǔ)器空間。
[0057]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過結(jié)合互感器、前段濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)了可以采用多路高速采樣通道在同一時(shí)刻實(shí)時(shí)地采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)、快速地將模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、高速地采集電力傳輸線上的信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
[0058]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本實(shí)用新型實(shí)施例的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本實(shí)用新型實(shí)施例不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0059]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型實(shí)施例可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，包括: 互感器，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)； 前段濾波電路，所述前段濾波電路的輸入端與所述互感器的輸出端連接，用于濾除所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的多路高速采樣的模擬量輸入通道與所述前段濾波電路的輸出端連接，用于將濾除干擾信號(hào)后的模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述前段濾波電路采用二階濾波的方式濾除所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是電荷再分配逐次逼近型的芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集電路包括兩片所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是AD7606芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，還包括: 基準(zhǔn)電壓電路，與 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供基準(zhǔn)電壓； 電源電路，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供電源。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓電路和所述電源電路采用不同的地。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，還包括: 頻率采集電路，與電力傳輸線連接，用于實(shí)時(shí)采集電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述頻率采集電路包括: 波形轉(zhuǎn)換芯片，用于將實(shí)時(shí)采集的電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，其中，方波的頻率與電力傳輸線上模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的頻率相同； 處理器芯片，所述處理器芯片的捕獲管腳與所述波形轉(zhuǎn)換芯片連接，用于捕獲所述方波的上升沿和下降沿，輸出所述方波的頻率參數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述波形轉(zhuǎn)換芯片包括: 比較器，用于采用過零比較的方式，將所述模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)的波形由正弦波轉(zhuǎn)換為方波。
11.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于， 所述波形轉(zhuǎn)換芯片是AD8666芯片。
12.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于， 所述處理器芯片，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接，還用于獲取所述數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于， 所述處理器芯片是Blackfin架構(gòu)的處理器芯片。
14.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于， 所述處理器芯片是ADSP-BF518芯片。
15.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于，所述處理器芯片包括以下至少之一的通訊接口:控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN 總線、以太網(wǎng)網(wǎng)口、串行接口。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203745562SQ201320853862
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】金寶峻, 周振華, 李丹 申請人:北京電研華源電力技術(shù)有限公司