高采样率的瞬态电能质量信息采集模块制造技术

一种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块，包括逐级连接的输入接口、调理电路(采用电流钳输入信息的，无调理电路)、保护电路、采集控制模块和输出接口，输入接口包括设有八路采集通道的信号输入模块，调理电路包括互感器模块，保护电路包括EMC抗干扰模块和耐压保护模块，采集控制模块是设有FPGA模块作为主控单元的采集控制模块，其连接在ADC模块与输出接口之间，使采样频率最高为102.4kHz，各路采集通道的同步采集的时间精度误差最大为1μs。本发明专利技术的信息采集模块是瞬态电能质量监测／采集装置的前端采集模块，接口简单，集成方便，采样率高，数据同步性好，能够准确提取瞬态电能质量信息，可用于瞬态电能质量监测装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块，包括逐级连接的输入接口、调理电路(采用电流钳输入信息的，无调理电路)、保护电路、采集控制模块和输出接口，输入接口包括设有八路采集通道的信号输入模块，调理电路包括互感器模块，保护电路包括EMC抗干扰模块和耐压保护模块，采集控制模块是设有FPGA模块作为主控单元的采集控制模块，其连接在ADC模块与输出接口之间，使采样频率最高为102.4kHz，各路采集通道的同步采集的时间精度误差最大为1μs。本专利技术的信息采集模块是瞬态电能质量监测／采集装置的前端采集模块，接口简单，集成方便，采样率高，数据同步性好，能够准确提取瞬态电能质量信息，可用于瞬态电能质量监测装置。【专利说明】高采样率的瞬态电能质量信息采集模块
本专利技术涉及信息采集，特别是涉及一种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块。
技术介绍
现有的电能质量监测分析装置受到采集硬件及数据处理的制约，采样率不高，只能实现电能质量稳态指标和电能质量暂态指标的监测，其中电能质量稳态指标包括电压偏差、频率偏差、电压/电流谐波、电压/电流三相不平衡、电压波动和闪变，电能质量暂态指标包括电压暂升、电压暂降和电压短时中断。如果采样率比较低，无法捕捉电力系统运行中出现的瞬态电能质量信息，这些瞬态电能质量信息是由于运行操作不当、发生雷击，以及出现故障而产生的。瞬态电能质量事件具有偶然性和快速性，要求监测装置具备大存储容量、高速采样、高信号辨识和处理能力，现有的电能质量装置中的瞬态电能质量监测/采集部件的的前端采集模块，难以满足国家标准GB / T18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》有关对瞬态电能质量的监测要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块。本专利技术所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种高采样率的用于电流钳输入信息的瞬态电能质量信息采集模块。本专利技术的高采样率的瞬态电能质量信息采集模块技术问题通过以下技术方案予以解决。这种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块，包括逐级连接的输入接口、调理电路、保护电路、采集控制模块和输出接口，所述采集控制模块包括输入端分别与所述保护电路和所述输出接口连接的模拟数字转换(Analog Digital Converter,缩略词为ADC)模块、以及输入端与所述ADC模块连接、输出端与输出接口连接的复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device,缩略词为 CPLD),所述 ADC 模块包括 A / D 转换器及其外围电路，用于控制各路采集通道的采样率，稳定可靠地采集数据和转换数据，所述CPLD用于译码及逻辑控制输出，接收同步信号供给ADC模块，对ADC模块实现采集时序控制，同步采集来自输入接口的多路通道数据。这种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块的特点是:所述输入接口包括设有八路采集通道的信号输入模块，所述信号输入模块包括三相电压和三相电流输入接口、I路N相电压、I路N相电流输入接口，所述输入接口的功能是采集八路含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号，所述八路含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号是三路三相模拟电压信号、三路三相模拟电流信号、一路N相模拟电压信号和一路N相模拟电流信号。所述调理电路包括互感器模块，所述互感器模块包括电压互感器、电流互感器，其功能是将输入接口采集的八路含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号转换为模拟量信号输入板能接受的八路3.53V电压信号。所述保护电路包括由电容、磁珠、瞬变抑制二极管(Transient VoltageSuppressor,缩略词为TVS)管组成的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,缩略词为EMC)抗干扰模块和耐压保护模块，所述保护电路的功能是对输入所述ADC模块的含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号提供EMC抗干扰与耐压保护。所述采集控制模块是设有现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,缩略词为FPGA)模块作为主控单元的采集控制模块，所述FPGA模块连接在所述ADC模块与所述输出接口之间，用于与所述CPLD联合控制所述ADC模块进行数据采集并缓存，使采样频率最高为102.4kHz，根据外部传入的IGIB-B码信号对瞬态电能质量采样数据的进行高精度对时处理，减小板卡内长期的时间误差积累，使各路采集通道的同步采集的时间精度误差最大为1μ S。所述ADC模块一次采样结束后，所述FPGA通过读操作读取所述ADC模块的数据，根据ADC模块产生的忙(BUSY)信号以及采集地址的选择信号输入地址线(SAI)产生控制ADC的片选(Chip Select，缩略词为CS)信号，接收写(SWR)信号以及输出地址线(SAO)信号驱动发光二极管(Light Emitting Diode，缩略词为LED)输出，作为相应测试或工作状态的指示。本专利技术的高采样率的瞬态电能质量信息采集模块技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述采集控制模块还设有缓冲器(BUFFER)模块，所述BUFFER模块连接在所述ADC模块与所述输出接口之间作为门开关，当外部要采集模拟量数据时，控制所述BUFFER使能有效，所述BUFFER用于增强对模拟量信号的驱动能力，防止模拟量信号衰减，以及实现模拟量信号输入板阻抗匹配和模拟量信号滤波，保证瞬态电能质量采集数据的精度。所述输出接口是96弯针的欧式插座，所述输出接口的输出端分别与所述BUFFER、所述FPGA模块以及所述CPLD连接，分别接收所述BUFFER、所述FPGA模块以及所述CPLD处理后的信号，所述输出接口还分别与数据总线和所述ADC模块连接，将接收的所述BUFFER、所述FPGA模块、所述CPLD处理后的信号输出至瞬态电能质量监测装置的其它模块，以及反馈同步信号至所述ADC模块，与所述CPLD的逻辑控制输出共同对所述ADC模块实现采集时序控制，同步采集来自所述输入接口的多路通道数据。所述输入接口是菲尼克斯连接器，设有4个连接点连接四路电流钳的输出。本专利技术的高采样率的瞬态电能质量信息采集模块技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。所述电压互感器是型号为TV5202-120V / 3.53V的电压互感器。所述电流互感器是型号为TV5202-10A / 3.53V的电流互感器。所述A / D转换器是采用型号为AD7606的16位、八通道采集芯片的A / D转换器，需要配置片外的参考电压源。所述CPLD 是型号为 EPM3202A 的 CPLD。所述FPGA模块是型号为EP3C16F256I7的FPGA模块。所述BUFFER 是型号为 SN74LVC16245ADGGR 的 BUFFER。本专利技术的高采样率的用于电流钳输入信息的瞬态电能质量信息采集模块技术问题通过以下技术方案予以解决。这种高采样率的电流钳输入信息的瞬态电能质量信息采集模块，包括逐级连接的输入接口、保护电路、采集控制模块和输出接口，所述采集控制模块包括输入端分别与所述保护电路和所述输出接口连接的ADC模块、以及输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高采样率的瞬态电能质量信息采集模块，包括逐级连接的输入接口、调理电路、保护电路、采集控制模块和输出接口，所述采集控制模块包括输入端分别与所述保护电路和所述输出接口连接的模拟数字转换ADC模块、以及输入端与所述ADC模块连接、输出端与输出接口连接的复杂可编程逻辑器件CPLD，所述ADC模块包括A／D转换器及其外围电路，用于控制各路采集通道的采样率，稳定可靠地采集数据和转换数据，所述CPLD用于译码及逻辑控制输出，接收同步信号供给ADC模块，对ADC模块实现采集时序控制，同步采集来自输入接口的多路通道数据，其特征在于：所述调理电路包括互感器模块，所述互感器模块包括电压互感器、电流互感器，其功能是将输入接口采集的八路含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号转换为模拟量信号输入板能接受的八路3.53V电压信号；所述保护电路包括由电容、磁珠、瞬变抑制二极管TVS管组成的电磁兼容EMC抗干扰模块和耐压保护模块，所述保护电路的功能是对输入所述ADC模块的含有瞬态电能质量信息的模拟量电压信号和电流信号提供EMC抗干扰与耐压保护；所述采集控制模块是设有现场可编程门阵列FPGA模块作为主控单元的采集控制模块，所述FPGA模块连接在所述ADC模块与所述输出接口之间，用于与所述CPLD联合控制所述ADC模块进行数据采集并缓存，使采样频率最高为102.4kHz，根据外部传入的IGIB‑B码信号对瞬态电能质量采样数据的进行高精度对时处理，减小板卡内长期的时间误差积累，使各路采集通道的同步采集的时间精度误差最大为1μs，所述ADC模块一次采样结束后，所述FPGA通过读操作读取所述ADC模块的数据，根据ADC模块产生的忙信号以及采集地址的选择信号输入地址线产生控制ADC的片选CS信号，接收写信号以及输出地址线信号驱动发光二极管LED输出，作为相应测试或工作状态的指示。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白兴东，牛启宏，丁金良，郝广平，王锦程，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司甘南供电公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62