本實(shí)用新型屬于電力計(jì)量保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于ADE7878計(jì)量芯片的一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)綜合芯片、通信、算法運(yùn)算等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和保護(hù)一體化設(shè)計(jì)，共用采樣和運(yùn)算單元，能夠?qū)崿F(xiàn)電力計(jì)量保護(hù)裝置小型化和低成本。

目前電力計(jì)量設(shè)備和保護(hù)設(shè)備分開設(shè)計(jì)和安裝，造成以下不足：1.設(shè)備成本高；2.設(shè)備安裝空間大；3.設(shè)備運(yùn)行維護(hù)困難。設(shè)計(jì)電力計(jì)量保護(hù)一體化系統(tǒng)目的在于能滿足電力計(jì)量保護(hù)裝置一體化的需要，其中保護(hù)功能要求快速運(yùn)算采樣值和較高的動(dòng)態(tài)范圍，計(jì)量功能要求具有較高的采樣精度和采樣頻率，因此需要在同一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)滿足計(jì)量和保護(hù)功能的需要，是當(dāng)前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量保護(hù)一體化的功能。本實(shí)用新型提供了一種基于ADE7878計(jì)量芯片的一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)，能夠滿足保護(hù)功能的需要快速運(yùn)算采樣值且具有較高動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)也能滿足計(jì)量要求的采樣精度和采樣頻率，具有較好的應(yīng)用前景。

為解決背景技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于ADE7878計(jì)量芯片的一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)，包括采集電源系統(tǒng)信號(hào)的電壓和電流調(diào)理模塊、計(jì)量模塊、控制模塊和時(shí)鐘芯片，所述計(jì)量模塊采用ADE7878計(jì)量芯片，所述電壓和電流調(diào)理模塊連接計(jì)量模塊輸入端，所述計(jì)量模塊和時(shí)鐘芯片的輸出端均連接控制模塊輸入端，其中計(jì)量模塊的輸出端包括測(cè)量值端口、采樣值端口和脈沖端口，所述控制模塊包括測(cè)量處理單元、計(jì)量處理單元和保護(hù)處理單元，所述的測(cè)量值端口、采樣值端口和脈沖端口分別對(duì)應(yīng)連接測(cè)量處理單元、計(jì)量處理單元和保護(hù)處理單元。

作為本實(shí)用新型一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制模塊采用32位高性能單片機(jī)。

作為本實(shí)用新型一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓和電流調(diào)理模塊包括電壓輸入和電流輸入，所述的電壓輸入經(jīng)電壓分壓電流電路連接計(jì)量模塊，所述的電流輸入經(jīng)電流變換調(diào)理電路連接計(jì)量模塊。

作為本實(shí)用新型一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制模塊還包括計(jì)費(fèi)處理單元。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能夠滿足保護(hù)需要快速運(yùn)算采樣值且具有較高動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)也能滿足計(jì)量要求的采樣精度和采樣頻率，擴(kuò)展了電力計(jì)量保護(hù)一體化裝置功能，提高了數(shù)據(jù)融合和綜合利用，計(jì)量模塊采用ADE7878計(jì)量芯片，ADE7878在保證0.2S精度的情況下，具有1:3000的動(dòng)態(tài)范圍以及7路24位采樣值輸出，同時(shí)又能夠單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有、無功脈沖計(jì)量以及功率、電壓和電流運(yùn)算等功能，因此能夠滿足計(jì)量和保護(hù)一體化的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型基于ADE7878計(jì)量芯片的一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)的計(jì)量保護(hù)原理示意圖。

圖中標(biāo)記：1、電壓和電流調(diào)理模塊，2、計(jì)量模塊，3、控制模塊，4、時(shí)鐘芯片，11、電壓輸入，12、電流輸入，13、電壓分壓電流電路，14、電流變換調(diào)理電路，31、測(cè)量處理單元，32、計(jì)量處理單元，33、保護(hù)處理單元，34、計(jì)費(fèi)處理單元。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖所示：一種基于ADE7878計(jì)量芯片的一體化計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)，包括采集電源系統(tǒng)信號(hào)的電壓和電流調(diào)理模塊1、計(jì)量模塊2、控制模塊3和時(shí)鐘芯片4，所述電壓和電流調(diào)理模塊1連接計(jì)量模塊2輸入端，所述計(jì)量模塊2和時(shí)鐘芯片4輸出端均連接控制模塊3輸入端，其中計(jì)量模塊2的輸出端包括測(cè)量值端口、采樣值端口和脈沖端口，所述控制模塊3為32位高性能單片機(jī)，控制模塊3包括測(cè)量處理單元31、計(jì)量處理單元32、保護(hù)處理單元33和計(jì)費(fèi)處理單元34，所述的測(cè)量端口、采樣端口和脈沖端口分別對(duì)應(yīng)連接測(cè)量處理單元31、計(jì)量處理單元32和保護(hù)處理單元33，所述電壓和電流調(diào)理模塊1包括電壓輸入11和電流輸入12，所述的電壓輸入11經(jīng)電壓分壓電流電路13連接計(jì)量模塊2，所述的電流輸入12經(jīng)電流變換調(diào)理電路14連接計(jì)量模塊2。本實(shí)施例中計(jì)量模塊2采用ADE7878計(jì)量芯片，因?yàn)锳DE7878在保證0.2S精度的情況下，具有1:3000的動(dòng)態(tài)范圍以及7路24位采樣值輸出，同時(shí)又能夠單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有、無功脈沖計(jì)量以及功率、電壓和電流運(yùn)算等功能，因此能夠滿足計(jì)量和保護(hù)一體化的應(yīng)用。

本實(shí)施例通過計(jì)量模塊2輸入端的電壓電流調(diào)理模塊1，將傳感信號(hào)輸入計(jì)量模塊2，計(jì)量模塊2通過采樣與積分運(yùn)算后，精確地計(jì)量出有功電量和無功電量，并以脈沖形式發(fā)送給控制模塊3?？刂颇K3依據(jù)相應(yīng)費(fèi)率和需量等要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到有功電量、無功電量和分時(shí)電量。其結(jié)果保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并隨時(shí)向外部接口提供信息和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，控制模塊3讀取計(jì)量模塊2采樣值，進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算，判斷當(dāng)前工作狀態(tài)，進(jìn)行電路保護(hù)。

ADE7878具有七個(gè)模擬輸入，這些輸入構(gòu)成電流和電壓通道。四對(duì)電流通道采用全差分輸入方式：IAP和IAN、IBP和IBN、ICP和ICN，以及INP和INN。允許的最大差分輸入電壓為±0.5V。此外，IxP/IxN對(duì)模擬輸入上的最大信號(hào)電平相對(duì)于AGND不得大于±0.5V。這些輸入上容許的最大共模信號(hào)為±25mV。

所有輸入均具有一個(gè)可編程增益放大器，可選增益為1、2、4、8或16。IA、IB和IC輸入的增益是由GAIN寄存器來設(shè)置的。對(duì)于ADE7878，IN輸入的增益是由GAIN寄存器來設(shè)置的；因此，可以選用與IA、IB或IC輸入不同的增益。三個(gè)電壓通道采用單端電壓輸入方式：VAP、VBP和VCP。這些單端輸入端相對(duì)于VN的最大輸入電壓為±0.5V。此外，VxP和VN模擬輸入相對(duì)于AGND的最大信號(hào)電平為±0.5V。這些輸入上容許的最大共模信號(hào)為±25mV。所有輸入均具有一個(gè)可編程增益，可選增益為1、2、4、8或16。

ADE7878具有七個(gè)Σ-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在PSM0模式下，所有ADC都處于活動(dòng)狀態(tài)。在PSM1模式下，只有用于測(cè)量A相、B相和C相電流的ADC處于活動(dòng)狀態(tài)。用于測(cè)量零線電流和A、B及C相電壓的ADC則處于關(guān)閉狀態(tài)。PSM2和PSM3模式下會(huì)關(guān)斷ADC，以將功耗降至最低。

Σ-Δ型調(diào)制器以一定的速率將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成由1和0構(gòu)成的連續(xù)串行流，其中速率由采樣時(shí)鐘決定。接著，通過該串行數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)反饋環(huán)路中的1位DAC，然后從輸入信號(hào)中減去DAC輸出。如果環(huán)路增益足夠大，DAC輸出的平均值及位流可以接近輸入信號(hào)電平的平均值。對(duì)于單個(gè)采樣間隔內(nèi)的任意指定輸入值，1位ADC的輸出數(shù)據(jù)幾乎沒有意義。只有對(duì)大量樣本求平均值，才可以獲得有意義的結(jié)果。通過對(duì)來自調(diào)制器的多個(gè)位求平均值，低通濾波器可以產(chǎn)生與輸入信號(hào)電平成正比的24位數(shù)字。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。