专利名称：自适应频率测量器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统微机保护装置的配件，尤其涉及一种自适应 频率测量器。
背景技术：
电力系统微机保护装置频率传统的测量方法中由以下两部分组成第一部 分是把交流电压信号转换为方波脉冲信号的运放电路；第二部分是CPU计量脉 冲信号宽度并反算为频率。当这种测量方法运用于电力系统微机保护装置时使 模拟电路变得复杂，满足电磁兼容更困难，而且测频信号源选取不灵活。运放 电路本身参数的离散性，受温度及电磁干扰的影响，电力系统的谐波等都导致 这种方法的精度十分有限，精度一般只能达到士0.02Hz。由于电力系统频率传 统的测量方法存在精度有限、应用于微机保护装置时会使模拟电路变得复杂、 满足电磁兼容困难、测频信号源选取不灵活等技术上的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种自适应频率测量器，其提高频率精度，扩展 测频范围，并选取最优算法降低计算量，解决了微机保护模拟电路复杂、满足 电磁兼容困难、测频信号源选取不灵活等技术上的缺陷。
为解决上述技术问题，本实用新型包括采样转换电路，采样转换电路连 接滤波电路，滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接数字量处理单片 机，数字量处理单片机连接人机接口。
采样转换电路包括4路，其中一路的结构为电压变换器，电压变换器的输 出和输入端串联电珠，电压变换器的输出并联瞬变二极管，其它3路的结构与 上述一路的结构相同。
滤波电路包括4路，其中一路滤波电路的结构包括一级滤波电路和二级滤 波电路， 一级滤波电路为并联的电阻和电容，二级滤波与一级滤波的结构相同， 其它3路的结构与上述一路的结构相同。
人机接口连接液晶显示器或监控主机。
本实用新型采用滤波电路，其提高了测量频率的精度，精度可以达到土 0.002Hz，扩展测频的范围使频率范围24Hz 69Hz，并简化了电路结构。
图1为本实用新型一种实施方式采样转换电路的原理图。 图2为本实用新型一种实施方式滤波电路的原理图。图3为本实用新型一种实施方式数模转换电路的原理图。
图4为本实用新型一种实施方式数字量处理单片机进行电压向量计算的流 程图。
图5为本实用新型一种实施方式数字量处理单片机进行自适应频率计算的
流程图。
具体实施方式
本实用新型的实施方式包括 1.微机保护频率采集测量
在微机保护装置中采用软件测量频率的方法后，解决了微机保护模拟电路 复杂、满足电磁兼容困难、测频信号源选取不灵活等技术上的缺陷，其改进的 微机保护采样包含以下三个步骤
(a) 采样转换
图1中压敏电阻VR1 VR4，主要起到防止过电压、保护内部电压变换器的 目的；磁珠L1 L16，起到抗干扰的作用；电压变换器T1 T4，起到将电力系 统二次电压转换成电子芯片可使用的低电压的作用；瞬变二极管TS1 TS4，主 要防止变换器输出过电压、避免内部电子元器件损坏的目的。
其工作原理以Ua为例进行说明电力系统的二次电压经过装置的接线端子 输入到UA1和UA-1，经过压敏电阻VR1，磁珠L1、 L2进行抗干扰处理以后输入 到电压变换器；再经过电压变换器T1的电压转换，将电压转换成电子芯片所能 使用的0-3.53V的电压输出；最后经过瞬变二极管TS1和磁珠L3、 L4的再次抗 干扰处理，将变换得到的0-3. 53V的电压输入到滤波回路。
(b) 滤波
图2中AVCC、 AVEE是提供芯片正常工作的电源，串联二极管BAV99LT1 Dl D3构成的保护元件，主要起到正常电压反向截止，过电压时反向击穿，以达到 保护内部元器件的目的；电阻RI1 RI3、电阻RI31 RI33、电阻RI61 RI63， 电容CI1 CI3、电容CI31 CI33的配合使用起到滤除杂波的作用。
其工作原理以Ua为例进行说明Ua经过电压变换以后，通过ATN1输入到 该滤波电路。如果ATN1在正常电压范围内，则在保护元件第一二极管Dl前截 止，通过第H"^—电阻Rll、第31电阻RI31和第一电容CI1构成的滤波电路，进 行一次滤波处理；再经过第六十一电阻R工61和第三十一电容CI31构成的滤波 电路，进行再次滤波处理，最后将经过滤波以后的电压量输入到A/D转换及数 字量处理模块。如果ATN1超过正常电压范围，则保护元件第一二极管Dl反向 击穿，ATN1通过保护元件第一二极管D1释放，不再进入滤波回路，以起到保护滤波回路电阻、电容的目的。 (C) A/D转换及数字量处理
图3中数模转换电路是AD7656逐次逼近型A/D转换模块，其包括1个比较 器、1个模/数转换器、1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，主要 完成模拟量到数字量的转换过程。数字量处理单片机为32位的LPC2292，起到 程序运算、控制、执行的目的。
其工作原理为通过两级滤波后，净化后的模拟量被送到了 A/D转换模块 AD7656,通过AD7656的比较器、模/数转换器、逐次逼近寄存器(SAR)和1个 逻辑控制单元完成了模拟量到数字量的转换功能。转换中的逐次逼近是按对分 原理由控制逻辑电路完成。其大致过程如下启动转换后，控制逻辑电路首先 把逐次逼近寄存器的最高位置l，其他置0，逐次逼近寄存器的这个内容经过模 /数转换后得到约为满量程输出一半的电压值。这个电压值在比较器中与输入信 号进行比较。比较器的输出反馈到模/数转换器，并在下一次比较前对其进行 修正。在逻辑控制电路的时钟驱动下，逐次逼近寄存器不断进行比较和移位操 作，直到完成最低有效位(LSB)的转换。这时逐次逼近寄存器的各位值均已确定， 逐次逼近转换完成通。A/D转换完成后，数字量输入数字量处理单片机进行运算 处理。数字量处理单片机运算后一方面把结果送入人机接口通道，在液晶或监 控主机显示；另一方面把运算结果与设定数据进行比较，根据比较结果启动相 应逻辑程序，执行如启动报警信号、出口等操作。
如图5所示自适应测量的步骤如下在大约7*20ms时间内计算向量相位7 次，计算频率6次，调节采样间隔2次，计算滑差2次，图5中计算频率的方 法为现有技术。为了增强振荡抑制能力，对调节采样时间间隔作了滞后处理。 图5中的K表示进行计算的次数，而图5中的计算相位是根据图4中的步骤， 最后得到的电压向量结果代入现有技术的公式求得相位。上述自适应测量的步 骤固化在数字量处理单片机内。
权利要求1.一种自适应频率测量器，包括采样转换电路，采样转换电路连接滤波电路，其特征在于所述的滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接数字量处理单片机，数字量处理单片机连接人机接口。
2. 根据权利要求l所述的自适应频率测量器，其特征在于所述的采样转 换电路包括4路，其中一路的结构为电压变换器，电压变换器的输出和输入端 串联电珠，电压变换器的输出并联瞬变二极管，其它3路的结构与上述一路的 结构相同。
3. 根据权利要求l所述的自适应频率测量器，其特征在于所述的滤波电 路包括4路，其中一路滤波电路的结构包括一级滤波电路和二级滤波电路，一 级滤波电路为并联的电阻和电容，二级滤波与一级滤波的结构相同，其它3路. 的结构与上述一路的结构相同。
4. 根据权利要求l所述的自适应频率测量器，其特征在于所述的人机接 口连接液晶显示器或监控主机。
专利摘要本实用新型涉及一种电力系统微机保护装置的配件，尤其涉及一种自适应频率测量器。它包括采样转换电路，采样转换电路连接滤波电路，滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接数字量处理单片机，数字量处理单片机连接人机接口。其提高了频率精度，扩展了测频范围，并选取最优算法降低计算量，解决了微机保护模拟电路复杂、满足电磁兼容困难、测频信号源选取不灵活等技术上的缺陷。
文档编号G01R23/02GK201319044SQ20082022158
公开日2009年9月30日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者刘亚威, 曹全喜, 胡前南, 龚洪金 申请人:河南英博电气有限公司