一种低压台区分路监测装置及其录波与故障研判方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种低压台区分路监测装置及其录波与故障研判方法。本发明专利技术包括AC

【技术实现步骤摘要】
一种低压台区分路监测装置及其录波与故障研判方法


[0001]本专利技术涉及一种低压台区分路监测装置及其录波与故障研判方法，属于台区监测


技术介绍

[0002]传统的低压监测装置基于专用ADC芯片，采用复杂外围模拟电路进行了相关功能的构建。这种架构中，基础计量功能与台区监测功能是分立存在的。具有实现电路复杂度高、成本高及占用空间多等缺陷。上述缺陷不符合目前低压监控装置的小型化、成本低廉化、电路智能化等发展趋势。
[0003]如图1所示为传统的低压台区分路监测装置模拟电路方案，该方案中基础计量和台区监测功能属于两个分立的分支。其中计量芯片可采用目前主流的HT7036等，属于满足IR46的双芯计量架构。台区监测功能由数据处理单元来实现，外部电压电流信号分别经过PT、CT隔离采样后送入到专门的信号调理电路，然后经过滤波、放大（包括选频放大）处理后再送入到专用ADC芯片中进行数据进一步处理，然后再由业务管理芯片读取ADC芯片数据并与主控平台进行数据交互，实现台区监测功能。在这种方案中，存在两个管理芯片，架构较为复杂。该方案用到的ADC芯片成本较高，且整体台区监测功能处理效果受前端滤波、选频放大等模拟电路效果影响，在工业级使用环境中，容易受外部EMC干扰。且这种架构对于主控平台结构复杂，成本高，占用空间大；传统方案的缺点还有如下所示：1、架构复杂。存在多个管理芯。
[0004]2、成本高。台区监测功能与基础计量功能分立存在。其中台区监测功能的实现依靠大量的模拟电路来实现信号调理，且采用的ADC芯片也往往成本较高。
[0005]3、稳定性差。台区监测功能对信号调理模拟电路依赖度极高，在复杂电磁环境中容易出现效果差、不稳定的情况。
[0006]4、占用空间大，不利于小型化安装。由于架构复杂，且采用较多的模拟电路来实现台区监测功能，整体装置需要占用较多的空间，不满足当前对于低压监测终端小型化、智能化及成本低廉化等要求。
[0007]5、对接口要求高，不利于广泛应用。计量管理芯与业务管理芯需要与主控平台同时存在交互通信，对于主控平台预留的接口要求高，不利于广泛应用在台区监测装置中。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种低压台区分路监测装置及其录波与故障研判方法，本专利技术使用高精度计量芯片HT7022E+差分转单端运放电路或SOC计量芯片+差分转单端运放电路，在计量芯片实现基础计量的同时，将ADC数据通过运放电路实时上传到业务管理芯的AD口，实现故障研判功能。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种低压台区分路监测装置，包括AC
‑
DC开关电源、后备电
源、DC
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DC/LDO电源、业务管理芯、三相电压采样电路、三相电流采样电路，还包括电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路和计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026；所述三相电压采样电路、三相电流采样电路分别通过PT、CT与电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路连接；电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路均与计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026连接，计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026还与业务管理芯连接。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述三相电压采样电路采集的三相电压、三相电流采样电路采集的三相电流包括零序电流分别经过PT、CT隔离后，相关交采信号送入电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路进行处理，处理后的信号送入计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026，计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026实现基础计量以及将原始ADC数据通过SPI的DMA功能外传到业务管理芯中。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，还包括差分转单端运放电路，电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路均与差分转单端运放电路连接，差分转单端运放电路分别与计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026、业务管理芯连接。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路处理后的信号还能通过差分转单端运放电路处理后，将故障发生时的ADC数据实时的传送到业务管理芯中。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述差分转单端运放电路由SGM8270 的4通道运放组成，一个SGM8270完成3路电压或者3路电流的差分转单端，剩余1路运放正好可以做电压跟随器给直流配置电压供电。
[0014]一种低压台区分路监测装置的录波与故障研判方法，所述方法的具体步骤如下：Step1、系统上电进行初始化；Step2、当ADC数据产生DMA半满、满中断，在中断服务程序中启动专用SPI传输，将ADC数据传到主控MCU指定BUFF；主控MCU对数据分别进行故障判断及信号识别处理；故障判断处理：先对ADC采样数据进行归一化处理，实时计算电压电流的实时值，对数据进行各种故障判断；当有故障产生时，主动上报并保存故障信息，同时进行故障录波；识别判断处理：先对ADC采样数据进行合法性分析，然后进行FFT变换，对变换后的数据进行识别分析；若识别到特征信号，保存识别记录，并等待记录读取；最终由终端及主站生成整个拓扑。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，所述Step1中，初始化包括ADC采样数据相关初始化，ADC DMA、SPI DMA初始化，DMA半满、满中断初始化。
[0016]本专利技术中应用到了高精度专用计量芯片HT7022E（其他等同功能计量芯片也可以用），利用了差分转单端运放电路，实现ADC数据实时外传功能，实现了基础计量与台区故障监测功能融合存在。
[0017]本专利技术取消了传统方案数据处理单元中的中间芯片，改为由高精度专用计量芯片HT7022E电路+差分转单端运放电路，通过差分转单端运放电路将故障发生时的ADC数据实时的传送到业务管理芯中。将传统方案中单一的交采计量功能改为交采+故障研判双实现，既可以取消了成本较高的专用中间芯片，又增加了实时故障研判功能，同时对于业务管理
芯的要求进一步降低，整体架构更加简单，起到了较大幅度的降成本。本专利技术方案充分利用了集成电路，缩减了对空间的占用要求。应用新方案的低压台区监测装置具有稳定性强、智能化高等优势，同时对于主控接口要求进一步降低，针对主控接口只有一个SPI或者USB的场景，业务管理芯可以以透传的方式来保留基础计量功能。
[0018]本专利技术的有益效果是：1.成本低廉。充分利用了大规模集成电路优势，取消了对于专用中间管理芯片的使用，降低了业务管理芯的选型要求。
[0019]2.可靠性高。基于专用高精度计量芯片的使用，不再存在外围模拟电路带来的电磁环境影响，具有较高的可靠性。
[0020]3.智能化高。软件算法取代了模拟元器件组成的信号调理电路，可配置性高，可维护性强，方便升级处理。
[0021]4.通用性强。对主控接口要求低，适合大规模应用在低压监控装置中。
[0022]5.小型化程度高。简化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压台区分路监测装置，包括AC
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DC开关电源、后备电源、DC
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DC/LDO电源、业务管理芯、三相电压采样电路、三相电流采样电路；其特征在于：还包括电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路和计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026；所述三相电压采样电路、三相电流采样电路分别通过PT、CT与电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路连接；电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路均与计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026连接，计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026还与业务管理芯连接。2.根据权利要求1所述的低压台区分路监测装置，其特征在于：所述三相电压采样电路采集的三相电压、三相电流采样电路采集的三相电流包括零序电流分别经过PT、CT隔离后，相关交采信号送入电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路进行处理，处理后的信号送入计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026，计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026实现基础计量以及将原始ADC数据通过SPI的DMA功能外传到业务管理芯中。3.根据权利要求1所述的低压台区分路监测装置，其特征在于：还包括差分转单端运放电路，电压计量信号调理电路、电流计量信号调理电路均与差分转单端运放电路连接，差分转单端运放电路分别与计量芯片HT7022E电路或SOC芯片RN2026、业务管理芯连接。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兆磊，林聪，朱梦梦，赵静，王浩，沈鑫，余恒洁，代盛国，孙黎敏，李亚林，朱全聪，何傲，朱葛，纪新武，高瀚磊，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：