電力儀表的故障錄波方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力儀表的故障錄波方法，屬于電力儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明方法包括如下步驟：步驟一：對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，將故障觸發(fā)標(biāo)志位清零“0”；步驟二：微控制器發(fā)送通道采集命令，啟動(dòng)電能計(jì)量芯片進(jìn)行AD采樣，并讀取緩存中的ADC采樣數(shù)據(jù)；步驟三：判斷故障觸發(fā)標(biāo)志位的狀態(tài)，如果故障觸發(fā)標(biāo)志位有觸發(fā)事件，則將觸發(fā)標(biāo)志位置“1”，更新故障后緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并退出故障錄波功能；如果故障觸發(fā)標(biāo)志位沒有觸發(fā)事件，則將讀取到的ADC采樣數(shù)據(jù)更新故障前緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并返回步驟二。本發(fā)明在原有硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，采用合理算法和處理機(jī)制，從硬件和軟件兩方面重新設(shè)計(jì)來達(dá)到故障錄波的效果。
【專利說明】電力儀表的故障錄波方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電力儀表的故障錄波方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)日新月異的發(fā)展，安全保障和故障分析不斷呈現(xiàn)擴(kuò)大化、復(fù)雜化的 趨勢。傳統(tǒng)電力儀表的測量功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的需求了，電力故障錄波 裝置開始在越來越多的電力系統(tǒng)中使用，可W在電力系統(tǒng)發(fā)生故障（如線路短路、接地W 及系統(tǒng)過電壓、過流等）時(shí)，自動(dòng)的、準(zhǔn)確的記錄電力系統(tǒng)故障發(fā)生前后電壓電流的波形， 通過該些波形的分析比較，對(duì)分析故障的發(fā)生原因具有非常重要的作用。
[0003] 市場上?？诘墓收箱洸ㄑb置功能復(fù)雜、價(jià)格昂貴，價(jià)格是傳統(tǒng)電力儀表的5?10 倍，一般只有在安全級(jí)別較高的電力系統(tǒng)中才會(huì)被使用。如何在多功能電力儀表和故障錄 波裝置中尋找到一種折中的解決方案，既兼顧了儀表的常規(guī)測量功能，又可W做簡單的故 障錄波功能，該是具有巨大市場需求的。
[0004] 目前市場上稍高端的電力儀表都采用了 ARM或DSP內(nèi)核的處理器和?？诘腁D芯 片，比原本的8位單片機(jī)的硬件資源和運(yùn)行速度要提高很多，在此硬件基礎(chǔ)上該些電力儀 表除了電量參數(shù)的測量精度提高外，就是在菜單界面的設(shè)計(jì)上豐富許多，但很多功能界面 都沒有很強(qiáng)的實(shí)用性，而借此優(yōu)秀的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)故障錄波功能則具有很高的實(shí)用性和 指導(dǎo)價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在原有的電力儀表硬件基礎(chǔ)上增加故障錄波功能，本 發(fā)明提供一種帶有故障錄波功能的電力儀表，在原有硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，采用合理算 法和處理機(jī)制，從硬件和軟件兩方面重新設(shè)計(jì)來達(dá)到故障錄波的效果。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電力儀表的故障錄波方法，包括如下步驟；步驟一：對(duì) 設(shè)備進(jìn)行初始化，將故障觸發(fā)標(biāo)志位清零"0";步驟二：微控制器發(fā)送通道采集命令，啟動(dòng)電 能計(jì)量芯片進(jìn)行AD采樣，并讀取緩存中的ADC采樣數(shù)據(jù)；步驟H ;判斷故障觸發(fā)標(biāo)志位的 狀態(tài)，如果故障觸發(fā)標(biāo)志位有觸發(fā)事件，則將觸發(fā)標(biāo)志位置"1 "，更新故障后緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并 退出故障錄波功能；如果故障觸發(fā)標(biāo)志位沒有觸發(fā)事件，則將讀取到的ADC采樣數(shù)據(jù)更新 故障前緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并返回步驟二。所述步驟二還包括：對(duì)ADC采樣數(shù)據(jù)做offset校正和增 益校正。所述步驟二中通道是指la+Ib+Ic通道。所述故障錄波方法還包括；將故障前后緩 沖區(qū)數(shù)據(jù)保存到外部存儲(chǔ)器。所述故障錄波方法還包括：上位機(jī)讀取外部存儲(chǔ)器中的錄波 數(shù)據(jù)，依照時(shí)間軸描繪出波形曲線，還原故障發(fā)生時(shí)記錄的通道波形數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明有如下積極效果；W低廉的成本實(shí)現(xiàn)故障錄波的功能，其成本只有專口故 障錄波裝置的1/5 ;利用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)錄波的波形處理，不僅畫面美觀而且大大減輕了 CPU軟 硬件負(fù)擔(dān)；AD芯片ATT7022C提供專口的采樣數(shù)據(jù)緩存存儲(chǔ)區(qū)，在實(shí)現(xiàn)錄波功能的同時(shí)，保 留了電力儀表W往的測量功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0009] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，W幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0011] 主CPU采用PHILIPS公司32位ARM7TDMI-S內(nèi)核的高主頻處理器LPC2136,最高可 支持60MHz時(shí)鐘頻率，大大提高了軟件代碼的執(zhí)行速率和軟件存儲(chǔ)量，同時(shí)ADC芯片使用16 位高精度ATT7022C。ATT7022C是ATT7022B的升級(jí)版本，在電參測量的基礎(chǔ)增加了一個(gè)長 度為240的ADC采樣數(shù)據(jù)緩存存儲(chǔ)區(qū)，用W實(shí)時(shí)保存原始采樣數(shù)據(jù)，采樣率為3. 2K，支持單 通道、雙通道或者H通道的同步采樣，用戶不需要頻繁的產(chǎn)生中斷來讀取實(shí)時(shí)的ADC數(shù)據(jù)， 大大減小了 CPU的負(fù)擔(dān)。
[0012] 如此的硬件配置對(duì)于大多數(shù)功能稍強(qiáng)大的多功能電力儀表而言，都是可W達(dá)到 的。如何規(guī)避不重要的硬件資源，突顯錄波所需的硬件資源，是該方案實(shí)現(xiàn)的重要方向。一 般電力系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)，H相電流的波形變化是值得去記錄的，具有更高的實(shí)際故障診斷 價(jià)值，在此方案中僅對(duì)la+Ib+Ic進(jìn)行故障錄波。
[001引圖1是該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框架圖，電壓電流采樣網(wǎng)絡(luò)電路將實(shí)際電壓電流信號(hào) 轉(zhuǎn)換成等比例的模擬電壓值，輸入到ATT7022C的AD采樣引腳；LPC2136通過SPI總線與 ATT7022C連接，發(fā)送la+Ib+Ic通道采樣啟動(dòng)指令，啟動(dòng)ATT7022C進(jìn)行AD采樣并讀取緩存 中的ADC采樣數(shù)據(jù)。CAT24C256是I2C總線邸PR0M，可提供256肺的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，W 供大量錄波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。開關(guān)量輸入作為故障錄波的觸發(fā)條件，當(dāng)觸發(fā)條件滿足，CPU將錄 波的數(shù)據(jù)保存至邸PROM中。LPC2136通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)M孤腳S RTU協(xié)議的RS485接口與PC機(jī) 通信，將ffiPROM中的錄波數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)，PC機(jī)根據(jù)錄波的數(shù)據(jù)點(diǎn)，依照時(shí)間軸描繪出波 形曲線，真實(shí)還原了故障發(fā)生時(shí)記錄的Ia+扣+Ic波形數(shù)據(jù)。
[0014] 將波形顯示效果放到PC機(jī)上利用PC機(jī)的硬件資源去實(shí)現(xiàn)，大大的降低了對(duì)電力 儀表的硬件需求，不需要儀表具有高分辨率的L邸點(diǎn)陣屏，不需要?？诘腖邸驅(qū)動(dòng)芯片做畫 面的快速刷新。只實(shí)現(xiàn)常規(guī)電量參數(shù)的顯示，段碼LCD屏即可滿足要求，且驅(qū)動(dòng)簡單軟件量 少，將復(fù)雜的波形數(shù)據(jù)保存在后臺(tái)，僅做數(shù)據(jù)的保存和通訊，合理的將錄波處理與波形效果 顯示分離，簡單而巧妙的在電力儀表上實(shí)現(xiàn)了錄波功能。
[0015] 本發(fā)明的方法步驟如圖2, LPC2136使用CodeWarrior IDE開發(fā)環(huán)境，采用C語言 編程，具有人性化的功能界面和高效的代碼編譯能力，給軟件的編寫設(shè)計(jì)提供了平臺(tái)。
[0016] 圖2是故障錄波軟件設(shè)計(jì)流程圖，軟件從①處開始執(zhí)行，②初始化將故障觸發(fā)標(biāo) 志位清零"0"，接下來③設(shè)置la+Ib+Ic采樣通道并開啟采樣功能，④等待采樣數(shù)據(jù)完成，⑥ 開始讀取所選擇的3個(gè)通道ADC數(shù)據(jù)，因?yàn)椴蓸訑?shù)據(jù)為原始的ADC數(shù)據(jù)，要在⑧中進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理，做offset校正和增益校正。在⑦中判斷當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)是作為故障觸發(fā)前的數(shù)據(jù)（故 障觸發(fā)標(biāo)志位是0)，還是故障觸發(fā)后的數(shù)據(jù)（故障觸發(fā)標(biāo)志位是I)來更新相應(yīng)的緩沖區(qū) ⑨⑩。⑦中的故障觸發(fā)標(biāo)志位在第一次開關(guān)量輸入觸發(fā)時(shí)置位"1 "，⑨中檢測開關(guān)量輸入變 化，作為故障觸發(fā)標(biāo)志位，當(dāng)觸發(fā)條件滿足，⑩將故障觸發(fā)標(biāo)志位置位"1 "，當(dāng)觸發(fā)條件不 滿足，⑩將故障觸發(fā)標(biāo)志位清零"0"。當(dāng)故障觸發(fā)后，接下來的一次數(shù)據(jù)采樣，將更新故障后 緩存區(qū)數(shù)據(jù)，⑩保存故障前后緩存區(qū)數(shù)據(jù)到非易失寄存器EEPROM中進(jìn)行記錄保存，然后退 出故障錄波功能。
[0017] 從軟件流程圖中可知，在故障觸發(fā)條件不成立前，故障前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)在不斷的 進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，保證了故障前錄波數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；一旦故障發(fā)生，對(duì)應(yīng)的觸發(fā)條件滿足，立 即更新故障后緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，然后將RAM中臨時(shí)存放在故障緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定格固定到 EEPROM中，從而完成了一次故障錄波的所有步驟，即便儀表CPU斷電后重啟，也可在邸PROM 中追尋到故障發(fā)生時(shí)的波形數(shù)據(jù)。
[0018] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改 進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力儀表的故障錄波方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟一：對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，將故障觸發(fā)標(biāo)志位清零"0" ； 步驟二：微控制器發(fā)送通道采集命令，啟動(dòng)電能計(jì)量芯片進(jìn)行AD采樣，并讀取緩存中 的ADC采樣數(shù)據(jù)； 步驟三：判斷故障觸發(fā)標(biāo)志位的狀態(tài)，如果故障觸發(fā)標(biāo)志位有觸發(fā)事件，則將觸發(fā)標(biāo)志 位置" 1"，更新故障后緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并退出故障錄波功能；如果故障觸發(fā)標(biāo)志位沒有觸發(fā)事 件，則將讀取到的ADC采樣數(shù)據(jù)更新故障前緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并返回步驟二。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力儀表的故障錄波方法，其特征在于：所述步驟二還包括： 對(duì)ADC采樣數(shù)據(jù)做offset校正和增益校正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力儀表的故障錄波方法，其特征在于：所述步驟二中通道 是指Ia+Ib+Ic通道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力儀表的故障錄波方法，其特征在于：所述故障錄波方法 還包括：將故障前后緩沖區(qū)數(shù)據(jù)保存到外部存儲(chǔ)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儀表的故障錄波方法，其特征在于：所述故障錄波方法 還包括：上位機(jī)讀取外部存儲(chǔ)器中的錄波數(shù)據(jù)，依照時(shí)間軸描繪出波形曲線，還原故障發(fā)生 時(shí)記錄的通道波形數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK104237827SQ201410466374
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】束龍勝, 萬華潁, 徐懷賓, 張圣保, 袁學(xué)超, 潘吉利, 祖兵, 高暢, 張昌鵬, 高峰, 吳小春, 張希 申請(qǐng)人:安徽鑫龍電器股份有限公司