一种输变电工程数据收集系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气自动化领域，尤其涉及一种输变电工程数据收集系统及方法。
【背景技术】
[0002]在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的采集方式是通过数据采集板卡，常用的有A/D卡以及422、485等总线板卡，常见的产品有西门子、研华工控、联想工控等国内外一些产品，该实现方法通常适用于规模较复杂的采样控制场合。对于一般的场合通常用功能比较单一的仪器设备，即时采集显示，再通过经验去分析。采用板卡方式的数据采集系统不仅安装麻烦、易受机箱内环境的干扰，而且容易受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制等。这些采集系统，一般结构比较复杂，成本较高。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种输变电工程数据收集系统及方法，具体有以下技术方案实现:
所述输变电工程数据收集系统，包括
数据采集模块:定时采集信号并进行AD转换，然后输出经过转换的数据；
数据处理模块:对所述转换的数据进行处理分析，上传数据到上位机；
显示及键盘模块:通过液晶屏显示各种电力参数及谐波相关信息，处理用户通过键盘输入的命令信息；
数据通讯模块:负责处理从通讯线路过来的数据，与上位机进行数据通讯，上传波形数据和计算结果。
[0004]所述输变电工程数据收集系统的进一步设计在于，所述数据采集模块包括ADR换单元与抗混叠滤波器，所述AD转换单与抗混叠滤波器通信连接。
[0005]所述输变电工程数据收集系统的进一步设计在于，所述AD转换单元采用MAX125
-H-* 1 I心斤。
[0006]所述输变电工程数据收集系统的进一步设计在于，所述抗混叠滤波器采用ΜΑΧ293
-Η-* 1 I心斤。
[0007]所述输变电工程数据收集系统的进一步设计在于，所述数据处理模块为TMS320VC33DSP 芯片。
[0008]所述输变电工程数据收集系统的进一步设计在于，还包括一数据存储单元，所述数据存储单元采用两片CY7C1021V芯片
根据所述的输变电工程数据收集系统提供一种输变电工程数据收集方法，包括:
1)系统上电，进行自检，检测CPU芯片状态，RAM芯片状态；
2)进行系统的初始化，包括对系统的主要芯片的检测如DSP、RAM、ADC等，检测完成后初始化各功能模板的工作参数，开屏显示； 3)进入等待状态，如果采样时间到，则进行128点采样及电力参数计算并分别给FFT标志位及显示刷新标志位加一后，如果FFTFLAG为4，则进入FFT计算子程序，完成谐波计算后，清零标志位并等待；如外部有按键按下，进入按键识别和LCD显示中断，显示按键所选的参数，返回主程序；如果上位机需要DSP传送数据，就通过串行接口向DSP发送通讯标志，根据通讯规则向上位机发送所需数据。
[0009]本发明的优点如下:
本发明提供的系统采用模块化的设计方法，即按整个装置的功能把软件分成几个模块，然后按系统中的各个功能模块进行程序设计和调试，最后将各个模块连接进行总体的调试，不仅结构简单明了，而且有利于功能扩展和程序的移植修改。
【附图说明】
[0010]图1为本发明提供的输变电工程数据收集系的模块示意图。
[0011]图2为输变电工程数据收集系统的采样原理图。
[0012]图3为输变电工程数据收集系统的硬件架构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
[0014]本实施例提供的输变电工程数据收集系统，主要由数据采集模块、数据处理模块、显示及键盘模块以及数据通讯模块。数据采集模块用于定时采集信号并进行AD转换，然后输出经过转换的数据。数据处理模块用于对转换的数据进行处理分析，上传数据到上位机。显示及键盘模块用于通过液晶屏显示各种电力参数及谐波相关信息，处理用户通过键盘输入的命令信息。数据通讯模块负责处理从通讯线路过来的数据，与上位机进行数据通讯，上传波形数据和计算结果。
[0015]本实施例中，数据采集模块包括AD转换单元与抗混叠滤波器，AD转换单与抗混叠滤波器通信连接。AD转换单元采用MAX125芯片，抗混叠滤波器采用MAX293芯片。A/D转换器是模数转换电路中的核心器件。模数转换过程包括采样和保持，然后是量化和数字化。采样前，模拟信号先通过低通抗混叠滤波器尽量消除混叠的影响，然后由采样保持电路进行采样。在每个采样点，采样电路尽可能快地获取信号值，并保持到下一个采样点。因此采样保持电路决定采样时刻，同时在量化和转换为数字代码时保持每个采样值。本系统采用的MAX125是MAX頂公司的一款高速多通道、14位模数转换器件，内部集成了一个八通道的多路开关，一个具有14位分辨率、转换时间为3us的逐次逼近型的模数转换器，一个+2.5V的内部参考电压、一个参考输入缓冲器，一组可同时对4路输入信号进行同步采样的跟踪/保持放大器，每个T/Η前还设置了一个2选1转换开关，因此总共有8路输入信号；一个可编序列发生器，还有四个存放转换数据的14位RAM，其采样电压的范围是一 5v?+5V，还具有与DSP高速并行的接口 ；MAX125的并行接口资辩访问和总线释放的定时特性与绝大部分数字信号处理器(DSP)及16/32位微处理器的特性兼容。具有8种转换模式及一个节电模式。此外，转换器可容许高达士 17V的过电压，若某一信道出现故障不会影响其它信道的正常工作。MAxl25有8种转换工作模式及调电模式，可实现二组中任何一组产生四路输入的同步采样方式。它采用连续逼近的转换技术实现模数转换，对于每一个指定通道模数转换器最快能在3微秒内完成转换，并将数据依次存于内部RAM中。MAX125默认的输入转换通道为CHI，若要实现在指定的通道上实现A / D转换。则可通过双向并行口重新编程实现，即对MAX125改变工作模式。在选择采样方式后，给CONVST —个低脉冲后就可进行一个转换顺序。MAX125在CONVST引脚的脉冲上升沿启动采样，放大器将输入电压保持，同时片内的时序发生器控制指定的通道按顺序进行转换，其余的CONVST脉冲被忽略直至最后的转换完成。时序控制器控制1至4通道的转换，在默认方式下，采样/保持器的输出从1通道到4通道依次进行转换，当4个信道完全转换完毕后，对外部产生一个中断信号，采样/保持器就返回到跟踪状态，为下一次的采样作准备。每一信道转换完成后将结果存储在芯片内部的4xl4bit的RAM中，最多可达4个通道的转换结果存储在RAM中。当所有的转换完成后可以对RD引脚施加读脉冲读取数据，四次读操作依次读出RAM中的1?4通道的转换结果，第一个读信号的下降沿清除转换完成信号。当所有通道都被访问后，内部指针又会指向1通道的数据。
[0016]进一步的，数据处理模块为TMS320VC33DSP芯片。本系统采用TI公司的TMS320VC33型DSP，该芯片的指令周17ns (3.3V，120MHz)，具有高速的浮点运算能力，单