一种带补偿的接触网电压数字测量方法及测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电气测量技术领域，尤其涉及一种带补偿的接触网电压数字测量方法及测量装置，其特征在于：所述测量方法为：测量给单片机供电的供电单元的稳压值，获得稳压误差；基于稳压误差对单片机的补偿输入端口的逻辑电平ST+和ST‑进行设置；接收接触网电压并除噪，得到输出电压；单片机以单片机的电源电压为A/D参考电压对输出电压进行A/D变换获得A/D变换值A；单片机根据A/D变换值A获得补偿值B，补偿值B＝A/100，补偿值B取整数；单片机根据补偿输入端口的逻辑电平、A/D变换值A和补偿值B获得A/D变换值A完成补偿后的电压测量值Y；显示单片机输出的电压测量值Y。本发明专利技术抑制噪声，补偿测量误差，提高测量精度。

A Digital Measurement Method and Device for Contact Network Voltage with Compensation

The invention relates to the technical field of electrical measurement, in particular to a digital measurement method and measurement device of contact network voltage with compensation, which is characterized by: measuring the voltage stabilization value of the power supply unit supplied to the single chip computer to obtain the voltage stabilization error; setting the logic level ST + and ST_of the compensation input port of the single chip computer based on the voltage stabilization error; receiving the contact network. The output voltage is obtained by de-noising the voltage; the A/D conversion value A is obtained by A/D conversion of the output voltage using the power supply voltage of the single chip computer as the reference voltage of A/D; the compensation value B is obtained by A/D conversion value A, and the compensation value B is taken as an integer; the single chip computer is compensated by the logic level of the compensating input port, A/D conversion value A and compensation value B. Voltage measurement value Y; Display the output voltage measurement value Y of MCU. The invention suppresses noise, compensates measurement error and improves measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种带补偿的接触网电压数字测量方法及测量装置
本专利技术涉及电气测量
，尤其涉及一种带补偿的接触网电压数字测量方法及测量装置。
技术介绍
在轨道交通中机车供电为直流供电方式，即接触网供电，其原理是牵行所提供的35KV高压通过降压整流，转换成1500V的直流输送到接触网上，给机车提供动力电源；机车运行时，网压表实时检测接触网电压，保证机车正常供电和运行；机车配置电压互感器组件、整流组件和信号处理组件，从接触网获取网线电压参数，经信号变换与处理后，输出数值与网线电压成线性关系，符合工业标准0-10V电压，电压信号输送到网压表实现接触网电压测量与显示。机车运行时，接触网提供大约10KA电流为机车供电，会产生强大电磁干扰，影响网压表测量精度；其次，网压表主控芯片选用内置A/D单片机，电源电压与A/D参考电压为同一电源，集成稳压器产生电源电压误差直接产生A/D变换误差，从而造成网压表测量误差。鉴于此，为克服上述测量误差，提供一种带补偿的接触网电压数字测量装置及测量方法成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种带补偿的接触网电压数字测量装置及测量方法，抑制噪声，补偿测量误差，提高测量精度。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种带补偿的接触网电压数字测量方法，其特征在于，所述测量方法的步骤包括：步骤A：设置单片机补偿输入端口的逻辑电平，所述补偿输入端口包括第一补偿输入端口和第二补偿输入端口，设置单片机补偿输入端口逻辑电平的方法具体为：步骤A1：测量给单片机供电的供电单元的稳压值，获得稳压误差；步骤A2：基于供电单元的稳压误差对单片机的补偿输入端口的逻辑电平ST+和ST-进行设置；具体为：若稳压误差小于1％，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST-均设置为高电平；若稳压误差为+(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-设置为高电平；若稳压误差为-(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-设置为低电平；步骤B：接收接触网电压并除噪，得到输出电压；步骤C：单片机对输出电压进行A/D变换及补偿；具体为：步骤C1：单片机以单片机的电源电压为A/D参考电压对输出电压进行A/D变换获得A/D变换值A；步骤C2：单片机根据A/D变换值A获得补偿值B，补偿值B＝A/100，补偿值B取整数；步骤C3：单片机根据单片机补偿输入端口的逻辑电平、A/D变换值A和补偿值B获得A/D变换值A完成补偿后的电压测量值Y；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST-均为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A-补偿值B；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-为低电平，电压测量值Y＝A/D变换值A+补偿值B；步骤D：显示单片机输出的电压测量值Y。按以上方案，所述步骤A2中，单片机补偿输入端口连接有补偿电路，所述补偿电路包括第一排阻RA1和补偿电阻；所述补偿电阻包括第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6；第一排阻RA1一端连接于二次稳压单元输出端，第一排阻RA1另一端与第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6分别串联，所述第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6的另一端接地；所述第一排阻RA1与第一补偿电阻R5的中间接点连接于第一补偿输入端口，第一排阻RA1与第二补偿电阻R6的中间接点连接于第二补偿输入端口，通过连接或断开补偿电阻来实现短路与开路的控制从而对补偿输入端口的逻辑电平进行设置；具体为：若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+即第一排阻RA1与第一补偿电阻R5中间接点的逻辑电平需设为高电平，第一补偿电阻R5开路，则断开第一补偿电阻R5；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+即第一排阻RA1与第一补偿电阻R5中间接点的逻辑电平需设为低电平，第一补偿电阻R5短路，则连接第一补偿电阻R5；若第二补偿输入端口的逻辑电平ST-即第一排阻RA1与第二补偿电阻R6中间接点的逻辑电平需设为高电平，第二补偿电阻R6开路，则断开第二补偿电阻R6；若第二补偿输入端口的逻辑电平ST-即第一排阻RA1与第二补偿电阻R6中间接点的逻辑电平需设为低电平，第二补偿电阻R6短路，则连接第二补偿电阻R6。按以上方案，所述步骤B和步骤C之间还设有如下步骤：对输出电压进行阻抗匹配及滤波并输出至单片机。如上述的带补偿的接触网电压数字测量装置的测量方法，所述接触网为机车提供动力电源，所述机车上设有直流操作电源，其特征在于：所述测量装置包括供电单元、补偿设置单元、抗干扰与电平转换单元、单片机和显示单元；所述抗干扰与电平转换单元和补偿设置单元连接于所述单片机的输入端，所述单片机的输出端连接显示单元；所述供电单元输入端连接于机车的直流操作电源，供电单元输出端连接于补偿设置单元、单片机和显示单元的电源输入端；所述供电单元用于对机车的直流操作电源进行稳压并向补偿设置单元、单片机和显示单元提供稳压后的电源电压；所述补偿设置单元包括数字万用表和补偿电路，所述补偿电路连接于单片机的输入端，所述单片机连接有补偿电路的输入端为补偿输入端口；所述补偿输入端口包括第一补偿输入端口和第二补偿输入端口；所述数字万用表用于实现步骤A1中对供电单元稳压误差的测量，所述补偿电路用于实现步骤A2中对单片机补偿输入端口逻辑电平ST+和ST-的设置；所述抗干扰与电平转换单元输入端连接于接触网，输出端连接于单片机的输入端；所述抗干扰与电平转换单元用于实现步骤B中接收接触网电压并除噪，得到输出电压后传输至单片机；所述单片机存储有程序，所述程序用于实现步骤C中单片机对输出电压的A/D变换及补偿；所述显示单元的输入端连接于单片机的输出端，所述显示单元用于实现步骤D中对电压测量值Y的显示。按以上方案，所述测量装置还包括阻抗匹配与滤波单元，所述阻抗匹配与滤波单元串联连接在抗干扰与电平转换单元和单片机之间用于将所述抗干扰与电平转换单元输出的电压进行阻抗匹配及滤波并输出电压信号至单片机；阻抗匹配与滤波单元提高输出负载能力且进一步滤除了输出信号中的噪声。按以上方案，所述供电单元包括DC-DC转换单元和二次稳压单元，DC-DC转换单元输入端连接于机车提供的直流操作电源，DC-DC转换单元输出端与二次稳压单元输入端相连，DC-DC转换单元接收直流操作电源并对其进行电压转换，转换后的电压经过二次稳压单元进行稳压及滤波，使输出的电压为稳定的直流电压；DC-DC转换单元输出端还与阻抗匹配与滤波单元电源输入端相连为阻抗匹配与滤波单元提供工作电压，二次稳压单元输出与单片机电源输入端、补偿设置单元电源输入端、显示单元电源输入端相连为单片机、补偿设置单元、显示单元提供电源电压；二次稳压单元包括集成稳压器U3，集成稳压器U3的型号为LM1117-5.0，集成稳压器U3产生≤2％稳压误差。按以上方案，所述补偿电路用于实现步骤A2对补偿输入端口的逻辑电平的设置；所述补偿电路包括第一排阻RA1和补偿电阻；所述补偿电阻包括第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带补偿的接触网电压数字测量方法，其特征在于，所述测量方法的步骤包括：步骤A：设置单片机(5)补偿输入端口的逻辑电平，所述补偿输入端口包括第一补偿输入端口和第二补偿输入端口，设置单片机(5)补偿输入端口逻辑电平的方法具体为：步骤A1：测量给单片机供电的供电单元(1)的稳压值，获得稳压误差；步骤A2：基于供电单元(1)的稳压误差对单片机(5)的补偿输入端口的逻辑电平ST+和ST‑进行设置；具体为：若稳压误差小于1％，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑均设置为高电平；若稳压误差为+(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑设置为高电平；若稳压误差为‑(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑设置为低电平；步骤B：接收接触网电压并除噪，得到输出电压；步骤C：单片机(5)对输出电压进行A/D变换及补偿；具体为：步骤C1：单片机(5)以单片机(5)的电源电压为A/D参考电压对输出电压进行A/D变换获得A/D变换值A；步骤C2：单片机(5)根据A/D变换值A获得补偿值B，补偿值B＝A/100，补偿值B取整数；步骤C3：单片机(5)根据单片机(5)补偿输入端口的逻辑电平、A/D变换值A和补偿值B获得A/D变换值A完成补偿后的电压测量值Y；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑均为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A‑补偿值B；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST‑为低电平，电压测量值Y＝A/D变换值A+补偿值B；步骤D：显示单片机(5)输出的电压测量值Y。...

【技术特征摘要】
1.一种带补偿的接触网电压数字测量方法，其特征在于，所述测量方法的步骤包括：步骤A：设置单片机(5)补偿输入端口的逻辑电平，所述补偿输入端口包括第一补偿输入端口和第二补偿输入端口，设置单片机(5)补偿输入端口逻辑电平的方法具体为：步骤A1：测量给单片机供电的供电单元(1)的稳压值，获得稳压误差；步骤A2：基于供电单元(1)的稳压误差对单片机(5)的补偿输入端口的逻辑电平ST+和ST-进行设置；具体为：若稳压误差小于1％，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST-均设置为高电平；若稳压误差为+(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-设置为高电平；若稳压误差为-(1％～2％)，第一补偿输入端口的逻辑电平ST+设置为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-设置为低电平；步骤B：接收接触网电压并除噪，得到输出电压；步骤C：单片机(5)对输出电压进行A/D变换及补偿；具体为：步骤C1：单片机(5)以单片机(5)的电源电压为A/D参考电压对输出电压进行A/D变换获得A/D变换值A；步骤C2：单片机(5)根据A/D变换值A获得补偿值B，补偿值B＝A/100，补偿值B取整数；步骤C3：单片机(5)根据单片机(5)补偿输入端口的逻辑电平、A/D变换值A和补偿值B获得A/D变换值A完成补偿后的电压测量值Y；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+和第二补偿输入端口的逻辑电平ST-均为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为低电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-为高电平，电压测量值Y＝A/D变换值A-补偿值B；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+为高电平，第二补偿输入端口的逻辑电平ST-为低电平，电压测量值Y＝A/D变换值A+补偿值B；步骤D：显示单片机(5)输出的电压测量值Y。2.根据权利要求1所述的带补偿的接触网电压数字测量方法，其特征在于：所述步骤A2中，单片机(5)补偿输入端口连接有补偿电路，所述补偿电路包括第一排阻RA1和补偿电阻；所述补偿电阻包括第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6；第一排阻RA1一端连接于二次稳压单元(102)输出端，第一排阻RA1另一端与第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6分别串联，所述第一补偿电阻R5和第二补偿电阻R6的另一端接地；所述第一排阻RA1与第一补偿电阻R5的中间接点连接于第一补偿输入端口，第一排阻RA1与第二补偿电阻R6的中间接点连接于第二补偿输入端口，通过连接或断开补偿电阻来实现短路与开路的控制从而对补偿输入端口的逻辑电平进行设置；具体为：若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+即第一排阻RA1与第一补偿电阻R5中间接点的逻辑电平需设为高电平，第一补偿电阻R5开路，则断开第一补偿电阻R5；若第一补偿输入端口的逻辑电平ST+即第一排阻RA1与第一补偿电阻R5中间接点的逻辑电平需设为低电平，第一补偿电阻R5短路，则连接第一补偿电阻R5；若第二补偿输入端口的逻辑电平ST-即第一排阻RA1与第二补偿电阻R6中间接点的逻辑电平需设为高电平，第二补偿电阻R6开路，则断开第二补偿电阻R6；若第二补偿输入端口的逻辑电平ST-即第一排阻RA1与第二补偿电阻R6中间接点的逻辑电平需设为低电平，第二补偿电阻R6短路，则连接第二补偿电阻R6。3.根据权利要求1所述的带补偿的接触网电压数字测量方法，其特征在于：所述步骤B和步骤C之间还设有如下步骤：对输出电压进行阻抗匹配及滤波并输出至单片机(5)。4.权利要求1-3任一项所述的带补偿的接触网电压数字测量方法的测量装置，所述接触网为机车提供动力电源，所述机车上设有直流操作电源，其特征在于：所述测量装置包括供电单元(1)、补偿设置单元(2)、抗干扰与电平转换单元(3)、单片机(5)和显示单元(6)；所述抗干扰与电平转换单元(3)和补偿设置单元(2)连接于所述单片机(5)的输入端，所述单片机(5)的输出端连接显示单元(6)；所述供电单元(1)输入端连接于机车的直流操作电源，供电单元(1)输出端连接于补偿设置单元(2)、单片机(5)和显示单元(6)的电源输入端；所述供电单元(1)用于对机车的直流操作电源进行稳压并向补偿设置单元(2)、单片机(5)和显示单元(6)提供稳压后的电源电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：江国栋，仝新建，张晓阳，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32