用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊，其包括電壓采集單元、電流采集單元、數(shù)據(jù)采集單元和CPU處理單元，電壓采集單元的輸出端和電流采集單元的輸出端接于數(shù)據(jù)采集單元的輸入端，數(shù)據(jù)采集單元的輸出端接于CPU處理單元的輸出端；數(shù)據(jù)采集單元包括相互電連接的數(shù)據(jù)采集芯片和濾波降噪電路。本實(shí)用新型通過專用的數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ，該數(shù)據(jù)采集芯片內(nèi)置模擬輸入箝位保護(hù)、二階抗混疊濾波器、跟蹤保持放大器、電荷再分配逐次逼近型ADC、靈活的數(shù)字濾波器以及高速串行和并行接口等等，并通過配合濾波降噪電路實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采樣精度、較大的動(dòng)態(tài)范圍。另外，本實(shí)用新型電路簡(jiǎn)單，采樣速度快，增強(qiáng)了微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)性能。
【專利說明】用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電氣設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種用于電力系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)裝置，尤其涉及微機(jī)保護(hù)裝置的電參數(shù)采集模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，由于外力、過電壓、絕緣老化、操作失誤、設(shè)計(jì)缺陷等因素，會(huì)發(fā)生接地、短路、過載等故障，對(duì)運(yùn)行人員的安全和設(shè)備造成危害。為了減少或避免由此帶來的危害，采用繼電保護(hù)裝置來區(qū)別電力的正常、不正常和故障狀態(tài)，并做出相應(yīng)的處理，如發(fā)信號(hào)和跳閘等保護(hù)措施。目前，一般是通過微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)上述需要安全保護(hù)的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
[0003]現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站、配電站、開關(guān)站等系統(tǒng)的進(jìn)線、饋線、廠站使用的變壓器、母聯(lián)、電容器、電動(dòng)機(jī)、備投、PT等一次設(shè)備的保護(hù)裝置，也可用于電壓電流的保護(hù)及測(cè)控。其一般是由中央控制器、電壓(或電流)互感器、繼電器、開關(guān)電源模塊等部件組成，中央控制器由電壓(或電流)互感器中采樣電壓(或電流)信號(hào)，并對(duì)該電壓(或電流)進(jìn)行分析，當(dāng)判斷出現(xiàn)故障時(shí)，控制繼電器的無源觸點(diǎn)閉合，該繼電器的無源觸點(diǎn)接入需要保護(hù)的設(shè)備的回路中，控制該回路動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接入的設(shè)備的保護(hù)。
[0004]微機(jī)保護(hù)裝置一般具有電參數(shù)采集模塊，其采集電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中運(yùn)行參數(shù)(如電壓、電流、有功、無功、視在、頻率、功率因數(shù)等各種電參_的變化，來判斷電力系統(tǒng)的故障性質(zhì)和范圍，以便進(jìn)而做出相應(yīng)反應(yīng)和處理(如:發(fā)出警告信號(hào)或令斷路器跳閘等)。因此，在微機(jī)保護(hù)裝置中，用以采集運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能尤為重要，其采集的速度、精度及動(dòng)態(tài)范圍對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)性能具有十分重要的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但動(dòng)態(tài)范圍小，且采樣精度低，無法滿足所需的采樣精度，使得微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)性能差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]因此，針對(duì)上述的問題，本實(shí)用新型提出一種用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊，對(duì)現(xiàn)有的采集電路進(jìn)行改進(jìn)，采用專用的數(shù)據(jù)采集芯片，并通過配合數(shù)據(jù)采集芯片的外圍電路實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采樣精度、較大的動(dòng)態(tài)范圍，以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊，包括電壓采集單元、電流采集單元、數(shù)據(jù)采集單元和CPU處理單元，電壓采集單元的輸出端和電流采集單元的輸出端接于數(shù)據(jù)采集單元的輸入端，數(shù)據(jù)采集單元的輸出端接于CPU處理單元的輸出端；所述數(shù)據(jù)采集單元包括相互電連接的數(shù)據(jù)采集芯片和濾波降噪電路。
[0007]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集芯片采用芯片型號(hào)為AD7606BSTZ的數(shù)據(jù)采集芯片。更進(jìn)一步的，所述濾波降噪電路包括電解電容C3、電容C4、電解電容C5、電解電容C6、電解電容C7、電解電容C8、電阻R3、電阻R4和電感LI，電解電容C3的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳(第36引腳)，電解電容C3的負(fù)端接地；電容C4的一端串聯(lián)電感LI后連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳(第37、38引腳)以及電源VCC，電容C4的另一端接地；電解電容C6的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳(第39引腳)，電解電容C6的負(fù)端接地；電解電容C7的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFIN引腳(第41引腳)，電解電容C7的負(fù)端接地；電解電容C8的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFCAPA引腳(第44引腳)和REFCAPB引腳(第45引腳)，電解電容C8的負(fù)端接地；電解電容C5的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳(第48引腳)以及電源VCC，電解電容C5的負(fù)端接地；電阻R3的一端和電阻R4的一端均連接至電源VCC，電阻R3的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的D15/BS引腳(第33引腳)，電阻R4的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REF引腳(第34引腳)。該濾波降噪電路配合數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ，將電壓采集單元和電流采集單元發(fā)送來的模擬信號(hào)量接收并處理。
[0008]進(jìn)一步的，所述電壓采集單元包括A相電壓采集單元、B相電壓采集單元、C相電壓采集單元和零序電壓采集單元。A相電壓采集單元接收A相電壓信號(hào)，B相電壓采集單元接收B相電壓信號(hào)，C相電壓采集單元接收C相電壓信號(hào)，零序電壓采集單元接收零序電壓信號(hào)。A相電壓采集單元、B相電壓采集單元、C相電壓采集單元和零序電壓采集單元的電路結(jié)構(gòu)相同。其中，A相電壓采集單元包括電壓互感器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容，第一電阻并聯(lián)于電壓互感器的兩端，第二電阻的一端連接第一電阻的一端，第二電阻的另一端連接電容的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片；第三電阻的一端連接第一電阻的另一端，第三電阻的另一端連接電容的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片。
[0009]進(jìn)一步的,所述電流采集單元包括A相電流采集單元、B相電流采集單元、C相電流采集單元和零序電流采集單元。A相電流采集單元接收A相電流信號(hào)，B相電流采集單元接收B相電流信號(hào),C相電流采集單元接收C相電流信號(hào),零序電流采集單元接收零序電流信號(hào)。A相電流采集單元、B相電流采集單元、C相電流采集單元和零序電流采集單元的電路結(jié)構(gòu)相同，其中，A相電流采集單元包括電流互感器、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第二電容，第四電阻并聯(lián)于電流互感器的兩端，第五電阻的一端連接第四電阻的一端，第五電阻的另一端連接第二電容的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片；第六電阻的一端連接第四電阻的另一端，第六電阻的另一端連接第二電容的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片。
[0010]本實(shí)用新型采用上述電路，通過專用的數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ，該數(shù)據(jù)采集芯片內(nèi)置模擬輸入箝位保護(hù)、二階抗混疊濾波器、跟蹤保持放大器、電荷再分配逐次逼近型ADC、靈活的數(shù)字濾波器以及高速串行和并行接口等等，并通過配合數(shù)據(jù)采集單元的濾波降噪電路實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采樣精度、較大的動(dòng)態(tài)范圍。另外，本實(shí)用新型的電路簡(jiǎn)單，采樣速度快，進(jìn)一步增強(qiáng)了微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電參數(shù)采集模塊的原理框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0014]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的一種用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊，包括電壓采集單元、電流采集單元、數(shù)據(jù)采集單元和CPU處理單元，電壓采集單元的輸出端和電流采集單元的輸出端接于數(shù)據(jù)采集單元的輸入端，數(shù)據(jù)采集單元的輸出端接于CPU處理單元的輸出端；所述數(shù)據(jù)采集單元包括相互電連接的數(shù)據(jù)采集芯片和濾波降噪電路。
[0015]作為一個(gè)較佳的實(shí)施例，參照?qǐng)D2，所述數(shù)據(jù)采集芯片采用芯片型號(hào)為AD7606BSTZ的數(shù)據(jù)采集芯片。所述濾波降噪電路包括電解電容C3、電容C4、電解電容C5、電解電容C6、電解電容C7、電解電容C8、電阻R3、電阻R4和電感LI，電解電容C3的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳(第36引腳)，電解電容C3的負(fù)端接地；電容C4的一端串聯(lián)電感LI后連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳(第37、38引腳)以及電源VCC，電容C4的另一端接地；電解電容C6的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳(第39引腳)，電解電容C6的負(fù)端接地；電解電容C7的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFIN引腳(第41引腳)，電解電容C7的負(fù)端接地；電解電容C8的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFCAPA引腳(第44引腳)和REFCAPB引腳(第45引腳)，電解電容C8的負(fù)端接地；電解電容C5的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳(第48引腳)以及電源VCC，電解電容C5的負(fù)端接地；電阻R3的一端和電阻R4的一端均連接至電源VCC，電阻R3的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的D15/BS引腳(第33引腳)，電阻R4的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REF引腳(第34引腳)。
[0016]另外，所述電壓采集單元包括A相電壓采集單元、B相電壓采集單元、C相電壓采集單元和零序電壓采集單元。A相電壓采集單元接收A相電壓信號(hào)，B相電壓采集單元接收B相電壓信號(hào)，C相電壓采集單元接收C相電壓信號(hào)，零序電壓采集單元接收零序電壓信號(hào)。其中，A相電壓采集單元包括電壓互感器PT1、電阻R34、電阻R7、電阻R8、電容Cl，電阻R34并聯(lián)于電壓互感器的兩端，電阻R7的一端連接電阻R34的一端，電阻R7的另一端連接電容Cl的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片的L5引腳；電阻R8的一端連接電阻R34的另一端，電阻R8的另一端連接電容Cl的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片的L5N引腳。B相電壓采集單元、C相電壓采集單元以及零序電壓采集單元與A相電壓采集單元的電路結(jié)構(gòu)相同，這里不再詳述。
[0017]所述電流采集單元包括A相電流采集單元、B相電流采集單元、C相電流采集單元和零序電流采集單元。A相電流采集單元接收A相電流信號(hào)，B相電流采集單元接收B相電流信號(hào)，C相電流采集單元接收C相電流信號(hào)，零序電流采集單元接收零序電流信號(hào)。A相電流采集單元、B相電流采集單元、C相電流采集單元和零序電流采集單元的電路結(jié)構(gòu)相同，其中，A相電流采集單元包括電流互感器CTl、電阻R1、電阻R48、電阻R49、電容C28，電阻Rl并聯(lián)于電流互感器的兩端，電阻R48的一端連接電阻Rl的一端，電阻R48的另一端連接電容C28的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片的LlN引腳；電阻R49的一端連接電阻Rl的另一端，電阻R49的另一端連接電容C28的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片的LI引腳。其中，電流互感器CTl的一次繞組的兩端連接電力系統(tǒng)的輸電線路，其二次繞組的兩端連接電阻R1，作為輸出端。利用電流互感器CTl的一次繞組和二次繞組，可實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)與低壓側(cè)的有效隔離。
[0018]由上述電壓采集單元以及電流采集單元的電路構(gòu)成可知，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從電力系統(tǒng)的輸電線路采集到的電流信號(hào)直接傳送至數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ進(jìn)行處理，其數(shù)據(jù)采樣速度快，數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ配合濾波降噪電路，使得其數(shù)據(jù)采樣精度高，數(shù)據(jù)采集芯片AD7606BSTZ將接收到的模擬信號(hào)發(fā)送至CPU處理單元，CPU處理單元進(jìn)一步對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以及其他處理。本實(shí)用新型的上述電路結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于各種信號(hào)采集場(chǎng)合，其信號(hào)采集精度高，具有很好的實(shí)用性。[0019]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微機(jī)保護(hù)及測(cè)控的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:包括電壓采集單元、電流采集單元、數(shù)據(jù)采集單元和CPU處理單元，電壓采集單元的輸出端和電流采集單元的輸出端接于數(shù)據(jù)采集單元的輸入端，數(shù)據(jù)采集單元的輸出端接于CPU處理單元的輸出端；所述數(shù)據(jù)采集單元包括相互電連接的數(shù)據(jù)采集芯片和濾波降噪電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集芯片采用芯片型號(hào)為AD7606BSTZ的數(shù)據(jù)采集芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:所述濾波降噪電路包括電解電容C3、電容C4、電解電容C5、電解電容C6、電解電容C7、電解電容C8、電阻R3、電阻R4和電感LI ;電解電容C3的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳，電解電容C3的負(fù)端接地；電容C4的一端串聯(lián)電感LI后連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳以及電源VCC，電容C4的另一端接地；電解電容C6的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REGCAP引腳，電解電容C6的負(fù)端接地；電解電容C7的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFIN引腳，電解電容C7的負(fù)端接地；電解電容C8的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REFCAPA引腳和REFCAPB引腳，電解電容C8的負(fù)端接地；電解電容C5的正端連接數(shù)據(jù)采集芯片的AVCC引腳以及電源VCC，電解電容C5的負(fù)端接地；電阻R3的一端和電阻R4的一端均連接至電源VCC，電阻R3的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的D15/BS引腳，電阻R4的另一端連接數(shù)據(jù)采集芯片的REF引腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:所述電壓采集單元包括A相電壓采集單元、B相電壓采集單元、C相電壓采集單元和零序電壓采集單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:所述A相電壓采集單元包括電壓互感器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容，第一電阻并聯(lián)于電壓互感器的兩端，第二電阻的一端連接第一電阻的一端，第二電阻的另一端連接電容的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片；第三電阻的一端連接第一電阻的另一端，第三電阻的另一端連接電容的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:所述電流采集單元包括A相電流采集單元、B相電流采集單元、C相電流采集單元和零序電流采集單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電參數(shù)采集模塊，其特征在于:A相電流采集單元包括電流互感器、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第二電容，第四電阻并聯(lián)于電流互感器的兩端，第五電阻的一端連接第四電阻的一端，第五電阻的另一端連接第二電容的一端以及數(shù)據(jù)采集芯片；第六電阻的一端連接第四電阻的另一端，第六電阻的另一端連接第二電容的另一端以及數(shù)據(jù)采集芯片。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203376395SQ201320518587
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】陳茂芳, 蘇錦潮, 洪培在 申請(qǐng)人:廈門高瑞特電氣自動(dòng)化有限公司