一种带计量功能的微机保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种带计量功能的微机保护装置，处理器，以及与处理器连接的模拟量采集模块、键盘显示模块、看门狗电路、通信模块、出口模块以及为装置提供电力支持的电源模块，出口模块用于完成开关量的输入/输出；模拟量采集模块的输出端还与一个AD转换模块连接，AD转换模块依次连接一编码器，编码器连接一触发器，触发器连接至处理器和出口模块；本方案采用外置AD转换模块的方式实现处理器的模拟信号、数字信号的同步接收，其中数字信号仅用于实现计数，依靠模拟量自身实现数据的准确传输，既完成了计量又保证了数据精度，同时成本更低，对AD转换模块的要求更低。

【技术实现步骤摘要】
一种带计量功能的微机保护装置
本技术涉及微机保护领域，具体涉及一种带计量功能的微机保护装置。
技术介绍
微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度，微机保护装置硬件包括微处理器(单片机)为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器(MCU)，即通常所说的单片机，输入输出通道包括模拟量输入通道(模拟量输入变换回路(将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V)、低通滤波器及采样、A/D转换)和数字量输入输出通道(人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等)。现有技术的缺陷在于：传统的微机系统的计量功能一般是通过采样电路内部的A/D转换转换后形成的多位数字电路来实现的，这就使得处理器最后接收的数据是一个数字信号，例如电流采样值范围在0～10mA，采用10位AD可以达到精确到小数点后一位，大致可以满足多数的电动机保护的要求，为了尽量充分的利用芯片资源，采用了片内AD转换进行设计。但是考虑到保护尤其是监控精度要求的严格性，一般会对芯片进行扩展，这样可以更好的符合精度要求，其缺点就在于成本的增加。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带计量功能的微机保护装置，采用外置AD转换模块的方式实现处理器的模拟信号、数字信号的同步接收，其中数字信号仅用于实现计数，依靠模拟量自身实现数据的准确传输，既完成了计量又保证了数据精度，同时成本更低，对AD转换模块的要求更低。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带计量功能的微机保护装置，包括：处理器，以及与处理器连接的模拟量采集模块、键盘显示模块、看门狗电路、通信模块、出口模块以及为装置提供电力支持的电源模块，所述出口模块用于完成开关量的输入/输出；所述模拟量采集模块的输出端还与一个AD转换模块连接，所述AD转换模块依次连接一编码器，编码器连接一触发器，触发器连接至处理器和出口模块；所述AD转换模块对大于等于阈值K的模拟量号输出为1，小于阈值K的模拟量号输出为0，所述编码器用于统计AD转换模块的累计输出值，当其大于阈值F时则激活触发器向处理器和出口模块发送相应的控制字。进一步的，所述AD转换模块的精度为2位。进一步的，所述处理器由TMS320F240微处理系统构成。进一步的，所述出口模块设置有扩展接口。进一步的，所述通信模块由CAN通信模块电路构成，采用Philips的SJA1000作为CAN控制器，驱动器采用CAN控制器接口芯片PCA82C250。进一步的，所述触发器采用D触发器构成。进一步的，所述阈值K是指设备正常运行状态下的参数上限值。本技术的有益效果是：本方案利用一个低位AD转换模块完成故障状态的计量，而通过模拟量的直接上传实现处理器对设备的运行状态监控，也就是作为看门狗电路的保护功能的输入，从而保证了系统的正常运行，同时降低了成本，极大的减小了对AD模块的精度要求，同时还能记录故障数量，当其达到上限值后，就停机维护或者更换，相当于是形成了一个设备运行异常日志。附图说明图1是本技术的原理框图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种带计量功能的微机保护装置，包括：处理器，以及与处理器连接的模拟量采集模块、键盘显示模块、看门狗电路、通信模块、出口模块以及为装置提供电力支持的电源模块，出口模块用于完成开关量的输入/输出；模拟量采集模块的输出端还与一个AD转换模块连接，AD转换模块依次连接一编码器，编码器连接一触发器，触发器连接至处理器和出口模块；AD转换模块对大于等于阈值K的模拟量号输出为1，小于阈值K的模拟量号输出为0，编码器用于统计AD转换模块的累计输出值，当其大于阈值F时则激活触发器向处理器和出口模块发送相应的控制字。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，AD转换模块的精度为2位，也就是实现00二进制位的显示，使其可完全满足0和1的信号输出。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，处理器由TMS320F240微处理系统构成。TMS320F240是TI公司于1997年在TMS320C2xx的基础上推出的一种专用定点可编程芯片，它在单一芯片上集成一个DSP内核和各种外设器件，可以解决各种工程应用方案。为了简化系统设计，可以把系统的一些外围控制电路由CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）来实现。在设计中选用XILINX公司生产的CPLD，其中XC9500系列产品采用了系统内5V可编程FASTFLASH技术，并且含有内部JTAG双向扫描测试逻辑。本实施例中采用电路原理图方式对CPLD进行逻辑编辑。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，出口模块设置有扩展接口。出口模块也就是开关量输入／输出电路主要完成状态信号的输入和动作信号的输出。继电保护装置CPU的扩展口一般较少，不能满足输入输出的需要，因此在读入开入量及输出量时，往往需要进行口的扩展。本装置中此部分功能集成在CPLD中，并挂在其内部的地址／数据总线上。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，键盘显示模块采用薄膜键盘，一共有9个按键，只需要通过上、下、左、右、取消、确认六个按键结合菜单便可直观地在线、离线整定定值、修改实际时间、就地操作开关等。采用中断方式相应键盘，以减少其对CPU的占用。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，通信模块由CAN通信模块电路构成，采用Philips的SJA1000作为CAN控制器，驱动器采用CAN控制器接口芯片PCA82C250。PCA82C50是CAN协议控制器和物理总线的接口，对总线提供不同的发送能力和对CAN控制器提供不同的接收能力，完全和ISO11898标准兼容，并具有对电池和地的短路保护功能。可选的，一种带计量功能的微机保护装置，触发器采用D触发器构成。除此之外，本实施例中还提供一个微机保护装置的软件设计方案。在微机保护装置的软件设计中，主要考虑的是交流采样算法、保护算法，通过采样得到的数据按照一定的保护算法来进行判断保护是否动作。传统的一点、两点、三点以及均方根采样算法都是基于电压、电流为纯正弦变化的情况考虑，而在实际电动机发生故障时，往往是在基波基础上叠加有衰减的非周期分量和各种高频分量，因此要求微机保护装置对输入的电流、电压信号进行预处理，尽可能地滤掉非周期和高频分量。考虑到富士算法的很强的滤除高次谐波的功能，但是全波富士算法需要一个周波的N个采样数据，响应速度较慢，为了提高保护的速动性，在比较现有的各种改进半波富氏算法的基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带计量功能的微机保护装置，其特征在于，包括：/n处理器，以及与处理器连接的模拟量采集模块、键盘显示模块、看门狗电路、通信模块、出口模块以及为装置提供电力支持的电源模块，所述出口模块用于完成开关量的输入/输出；/n所述模拟量采集模块的输出端还与一个AD转换模块连接，所述AD转换模块依次连接一编码器，编码器连接一触发器，触发器连接至处理器和出口模块；/n所述AD转换模块对大于等于阈值K的模拟量号输出为1，小于阈值K的模拟量号输出为0，所述编码器用于统计AD转换模块的累计输出值，当其大于阈值F时则激活触发器向处理器和出口模块发送相应的控制字。/n

【技术特征摘要】
1.一种带计量功能的微机保护装置，其特征在于，包括：
处理器，以及与处理器连接的模拟量采集模块、键盘显示模块、看门狗电路、通信模块、出口模块以及为装置提供电力支持的电源模块，所述出口模块用于完成开关量的输入/输出；
所述模拟量采集模块的输出端还与一个AD转换模块连接，所述AD转换模块依次连接一编码器，编码器连接一触发器，触发器连接至处理器和出口模块；
所述AD转换模块对大于等于阈值K的模拟量号输出为1，小于阈值K的模拟量号输出为0，所述编码器用于统计AD转换模块的累计输出值，当其大于阈值F时则激活触发器向处理器和出口模块发送相应的控制字。


2.根据权利要求1所述的一种带计量功能的微机保护装置，其特征在于，所述AD转换模块的精度为2位。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，
申请(专利权)人：四川紫气电器有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51