电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及同步采样技术领域，具体涉及电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，采用过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略；过零检测逻辑电路的输出端为锁相倍频逻辑电路的输入端，锁相倍频逻辑电路的输出端为防失步逻辑电路的输入端，防失步逻辑控制策略用于控制防失步逻辑电路；本发明专利技术可使同步采样的频率与被监测的电网信号之间保持一定的倍数关系，实时有效的实现电网频率波动的自动跟踪采样，该方法具有较好的准确性。

Synchronous sampling method for power quality and user environment on-line monitoring integration device

The present invention relates to the technical field of synchronous sampling, synchronous sampling method relates to power quality and user environment online monitoring integration device, using zero crossing detection logic circuit, PLL logic circuit, protection logic circuit and step out of step protection logic control strategy; the output end of detecting zero logic circuit for Input PLL the output of the logic circuit, PLL logic circuit input end to prevent loss of the logic circuit, logic control strategy for prevention of out of step out of step control logic circuit; the invention can keep a certain multiple relationship between synchronous sampling frequency and the monitored electrical signals, real-time and effective implementation of the automatic tracking of grid frequency the fluctuation of sampling, this method has good accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及同步采样
，具体涉及电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法。
技术介绍
信号的同步采样在电力系统有广泛的应用，如电力谐波测量、系统阻抗测量等，高性能的信号同步采样一般通过硬件系统实现。但是，高性能硬件系统的硬件结构复杂，导致同步采样操作繁复且成本较高。且同步采样常发生采样中断和采样失步等故障，因此本专利技术采用硬件逻辑电路和软件空中策略结合的方法，提供了一种电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法。
技术实现思路
本专利技术提供了电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，具体技术方案如下：电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法采用过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略；过零检测逻辑电路的输出端为锁相倍频逻辑电路的输入端，锁相倍频逻辑电路的输出端为防失步逻辑电路的输入端，防失步逻辑控制策略用于控制防失步逻辑电路；所述过零检测逻辑电路用于将正弦信号变成方波信号，过零检测逻辑电路采用电压比较器；所述锁相倍频逻辑电路用于将从过零检测逻辑电路输出的方波信号进行锁相和N倍频实现输出的信号频率自动跟踪输入的信号频率，锁相倍频逻辑电路采用锁相环和分频器；防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略用于防止锁相倍频逻辑电路无法输出倍频信号使得同步采样中断或者过零检测逻辑电路在单个电网周期内多次触发造成同步采样失步；所述防失步逻辑电路包括LL245A芯片、DSP芯片；防失步逻辑控制策略流程如下：（1）设S_Count表示计算采样的个数，每次采样完成就增加1个，Tw表示每次采样的时间间隔，T_Timer表示计数时间间隔；DSP芯片定时器计数一定时间T_Timer产生相应的中断；（2）当S_Count*Tw<k1*T_Timer时，则认为过零检测电路的输入信号发生故障导致锁相倍频逻辑电路无信号输出，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并启动故障录波；所述k1为比例系数，其取值范围为0.7~0.9；（3）当S_Count*Tw>k2*T_Timer时，则认为过零检测电路受到干扰且在单个电网周期内多次触发，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并且和产生相应的标记，并启动故障录波；所述k2为比例系数，其取值范围为1.5~1.7。进一步，所述过零检测逻辑电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、二级管D1、电压比较器MAX474、电源VCC；所述电压比较器MAX474包括信号正输入端、信号负输入端、信号输出端、电源正输入端、电源负输入端；所述电阻R11的一端与输入信号连接，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端、二极管D1的负极连接；电阻R12的另一端分别与电阻R13的一端、电压比较器MAX474的信号正输入端连接，二极管D1的正极接地，电阻R13的另一端与电源VCC连接，电阻R14的一端与电源VCC连接，电阻R14的另一端分别与电压比较器MAX474的信号负输入端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端接地，电压比较器MAX474的电源正输入端与VCC连接，电压比较器MAX474的电源负输入端接地，电阻R15的一端与电源VCC连接，电阻R15的另一端与电压比较器MAX474的信号负输入端连接。进一步，所述锁相倍频逻辑电路包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C11、电容C12、电容C13、锁相环CD4046、分频器CD4040、电源VCC；所述锁相环有16个引脚；所述分频器CD4040有16个引脚；所述锁相环CD4046的引脚14与电压比较器MAX474的信号输出端连接，电阻R19的一端与锁相环CD4046的引脚2连接，电阻R19的另一端分别与电阻R17的一端、锁相环CD4046的引脚9连接，电阻R17的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端接地，电容C12的一端与锁相环CD4046的引脚9连接，电容C12的另一端接地，电阻R18的一端与锁相环CD4046的引脚9连接，电阻R18的另一端接地，锁相环CD4046的引脚8和锁相环CD4046的引脚5接地，锁相环CD4046的引脚11与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端接地，电容C13的一端与锁相环CD4046的引脚6连接，电容C13的另一端与锁相环CD4046的引脚7连接，锁相环CD4046的引脚16与电源VCC连接，锁相环CD4046的引脚3与分频器CD4040的引脚12连接，锁相环CD4046的引脚4与分频器CD4040的引脚10连接，分频器CD4040的引脚16与电源VCC连接，分频器CD4040的引脚8和引脚11接地。进一步，所述防失步逻辑电路包括LL245A芯片、DSP芯片、AD芯片；所述LL245A芯片包括引脚1A1、引脚1A2、引脚2A1、引脚2A2、引脚DIR；所述DSP芯片包括引脚GPIO、引脚PWM；所述AD芯片包括引脚HOLDX；所述LL245A芯片的引脚2A2与分频器CD4040的引脚10连接，LL245A芯片的引脚1A2和引脚2A1都与AD芯片的引脚HOLDX连接，LL245A芯片的引脚DIR与DSP芯片的引脚GPIO连接，LL245A芯片的引脚1A1与DSP芯片的引脚PWM连接。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，可使同步采样的频率与被监测的电网信号之间保持一定的倍数关系，实时有效的实现电网频率波动的自动跟踪采样，防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略克服了以下两方面缺陷：1）过零检测的信号来自被测的电网信号某一相，若刚好该相又发生短路、断线等故障，这时会使锁相倍频电路因无法输出倍频信号而使采样中断；2）谐波等干扰源可能会对过零检测电路造成在单个电网周期内多次触发，引起采样失步。防失步逻辑控制策略是根据采样点数所需要的时间与外加定时器之间的比较，来判断采样是否失步，以切换到PWM信号来触发采样，而PWM信号是根据电网前一个周波频率而形成，其主要依据是电力系统的频率，虽说随着负荷的波动而有所变化，但是其变化是相当缓慢的，即便系统发生事故，其变化量也是相当小，该方法具有较好的准确性。附图说明图1是本专利技术中的过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路示意图；图2是本专利技术中的防失步逻辑控制策略流程图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法采用过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略；过零检测逻辑电路的输出端为锁相倍频逻辑电路的输入端，锁相倍频逻辑电路的输出端为防失步逻辑电路的输入端，防失步逻辑控制策略用于控制防失步逻辑电路；过零检测逻辑电路用于将正弦信号变成方波信号，过零检测逻辑电路采用电压比较器MAX474；过零检测逻辑电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、二级管D1、电压比较器MAX474、电源VCC；电压比较器MAX474包括信号正输入端、信号负输入端、信号输出端、电源正输入端、电源负输入端；电阻R11的一端与输本文档来自技高网...

【技术保护点】
电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，其特征在于：采用过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略；过零检测逻辑电路的输出端为锁相倍频逻辑电路的输入端，锁相倍频逻辑电路的输出端为防失步逻辑电路的输入端，防失步逻辑控制策略用于控制防失步逻辑电路；所述过零检测逻辑电路用于将正弦信号变成方波信号，过零检测逻辑电路采用电压比较器；所述锁相倍频逻辑电路用于将从过零检测逻辑电路输出的方波信号进行锁相和N倍频实现输出的信号频率自动跟踪输入的信号频率，锁相倍频逻辑电路采用锁相环和分频器；防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略用于防止锁相倍频逻辑电路无法输出倍频信号使得同步采样中断或者过零检测逻辑电路在单个电网周期内多次触发造成同步采样失步；所述防失步逻辑电路包括LL245A芯片、DSP芯片；防失步逻辑控制策略流程如下：（1）设S_Count表示计算采样的个数，每次采样完成就增加1个，Tw表示每次采样的时间间隔，T_Timer表示计数时间间隔；DSP芯片定时器计数一定时间T_Timer产生相应的中断；（2）当S_Count*Tw<k1*T_Timer时，则认为过零检测电路的输入信号发生故障导致锁相倍频逻辑电路无信号输出，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并启动故障录波；所述k1为比例系数，其取值范围为0.7~0.9；（3）当S_Count*Tw>k2*T_Timer时，则认为过零检测电路受到干扰且在单个电网周期内多次触发，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并且和产生相应的标记，并启动故障录波；所述k2为比例系数，其取值范围为1.5~1.7。...

【技术特征摘要】
1.电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，其特征在于：采用过零检测逻辑电路、锁相倍频逻辑电路、防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略；过零检测逻辑电路的输出端为锁相倍频逻辑电路的输入端，锁相倍频逻辑电路的输出端为防失步逻辑电路的输入端，防失步逻辑控制策略用于控制防失步逻辑电路；所述过零检测逻辑电路用于将正弦信号变成方波信号，过零检测逻辑电路采用电压比较器；所述锁相倍频逻辑电路用于将从过零检测逻辑电路输出的方波信号进行锁相和N倍频实现输出的信号频率自动跟踪输入的信号频率，锁相倍频逻辑电路采用锁相环和分频器；防失步逻辑电路和防失步逻辑控制策略用于防止锁相倍频逻辑电路无法输出倍频信号使得同步采样中断或者过零检测逻辑电路在单个电网周期内多次触发造成同步采样失步；所述防失步逻辑电路包括LL245A芯片、DSP芯片；防失步逻辑控制策略流程如下：（1）设S_Count表示计算采样的个数，每次采样完成就增加1个，Tw表示每次采样的时间间隔，T_Timer表示计数时间间隔；DSP芯片定时器计数一定时间T_Timer产生相应的中断；（2）当S_Count*Tw<k1*T_Timer时，则认为过零检测电路的输入信号发生故障导致锁相倍频逻辑电路无信号输出，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并启动故障录波；所述k1为比例系数，其取值范围为0.7~0.9；（3）当S_Count*Tw>k2*T_Timer时，则认为过零检测电路受到干扰且在单个电网周期内多次触发，则DSP芯片控制LL245A芯片触发输出PWM信号作为采样信号并且和产生相应的标记，并启动故障录波；所述k2为比例系数，其取值范围为1.5~1.7。2.根据权利要求1所述的电能质量及用户环境在线监测一体化装置的同步采样方法，其特征在于：所述过零检测逻辑电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、二级管D1、电压比较器MAX474、电源VCC；所述电压比较器MAX474包括信号正输入端、信号负输入端、信号输出端、电源正输入端、电源负输入端；所述电阻R11的一端与输入信号连接，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端、二极管D1的负极连接；电阻R12的另一端分别与电阻R13的一端、电压比较器MAX474的信号正输入端连接，二极管D1的正极接地，电阻R13的另一端与电源VCC连接，电阻R14的一端与电源VCC连接，电阻R14的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，金庆忍，陈卫东，楚红波，严旭，高立克，杨艺云，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西;45