电子互感器的信号采集系统的制作方法

文档序号:6213094阅读:225来源:国知局
电子互感器的信号采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电子互感器的信号采集系统,包括一个用于采集电子互感器输出的模拟采样信号的采样单元。采样单元将模拟采样信号转换为数字采样信号,并输出数字采样信号。信号采集系统还包括一个可与采样单元数据通信的中央处理单元,其控制采样单元的采样,并对采样单元输出的数字采样信号进行数据处理和运算,且中央处理单元设有一个以太网接口。电子互感器的信号采集系统通过中央处理单元的以太网接口与采集系统外围的电子装置实现以太网通信,从而提高了数据传输速率。
【专利说明】电子互感器的信号采集系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种信号采集系统,尤其涉及一种使用电子互感器的信号采集系统。
【背景技术】
[0002]电子互感器的信号采集系统用于采集和汇集电力系统中多个电子式互感器的数据,以获得电力系统中电流和电压的瞬时值,并将这些电流和电压的瞬时值数据传输至电子互感器的信号采集系统外围的电子装置,例如电气测量仪和继电保护装置。另外,电子互感器的信号采集系统还接收外围电子装置输出的控制数据,且依据这些控制数据控制整个电子互感器的信号采集系统的运行。
[0003]现有电子互感器的信号采集系统与其外围设备的数据通信速率缓慢,且数据处理能力有待提闻。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种电子互感器的信号采集系统,以提高信号数据的传送速率。
[0005]本实用新型提供了 一种电子互感器的信号采集系统,包括一个用于采集电子互感器输出的模拟采样信号的采样单元。所述采样单元将模拟采样信号转换为数字采样信号,并输出数字采样信号。所述信号采集系统还包括一个可与所述采样单元数据通信的中央处理单元,其控制所述采样单元的采样,并对所述采样单元输出的数字采样信号进行数据处理和运算,且所述中央处理单元设有一个以太网接口。所述中央处理单元藉由所述以太网接口与所述信号采集系统的外围电子装置实现以太网通信。电子互感器的信号采集系统通过中央处理单元的以太网接口与采集系统外围的电子装置实现以太网通信,从而提高了数据传输速率。
[0006]依据本实用新型的一个方面,所述信号采集系统还包括一个可通过所述以太网接口与所述中央处理单元数据通信的以太网通信单元,其将所述中央处理单元输出的数据转换为适合以太网传输的数据形式,且将来自以太网的数据转换为适合所述中央处理单元读取的数据形式。一个可与所述以太网通信单元数据通信的以太网光信号单元,其将所述以太网通信单元输出的数据转换为光信号传输,且将其接收的光信号转换为所述以太网通信单元可读取的数据形式。
[0007]依据本实用新型的另一方面,所述以太网通信单元包括一个型号为DP83640C的以太网物理层芯片,且所述以太网光信号单元设有一个型号为ARBR5803的以太网光信号模块。
[0008]依据本实用新型的再一方面,所述中央处理单元包括一个型号为ST32F107的中央处理器。
[0009]依据本实用新型的又一方面,所述采样单元包括一个型号为AD7609或AD7608的采样芯片。
[0010]依据本实用新型的又一方面,所述采样单元与所述中央处理单元以并行数据通信的方式数据通信。
[0011]依据本实用新型的又一方面,所述中央处理单元与所述以太网通信单元通过媒体独立接口数据通信。
[0012]依据本实用新型的又一方面,所述中央处理单元包括一个为其提供基准频率的基准时钟模块。
[0013]依据本实用新型的又一方面,所述信号采集系统包括复数个采样单元,且所述中央处理单元包括一个用于控制所述采样单元采样并对数字采样信号进行数据处理和运算的第一中央处理器,所述采样单元中的每一个可分别与所述第一中央处理器数据通信。一个用于与所述信号采集系统的外围电子装置进行以太网数据通信的第二中央处理器,和一个用于实现所述信号采集系统守时的第三中央处理器,所述第一中央处理器和所述第三中央处理器可分别与所述第二中央处理器数据通信。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释,并不限定本实用新型的范围。
[0015]图1为电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式的结构示意图。
[0016]图2为电子互感器的信号采集系统的另一种示意性实施方式的结构示意图。
[0017]图3为电子互感器的信号采集系统的再一种示意性实施方式的结构示意图。
[0018]标号说明
[0019]10 电子互感器
[0020]20采样单元
[0021]30 中央处理单元
[0022]32 以太网接口
[0023]34基准时钟模块
[0024]40以太网通信单元
[0025]50以太网光信号单元
【具体实施方式】
[0026]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照【专利附图】
附图
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】,在各图中相同的标号表示相同的部分。
[0027]在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0028]为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
[0029]在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
[0030]在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示它们的重要程度及顺序
坐寸ο[0031]图1为电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式的结构示意图。如图所示,电子互感器的信号采集系统包括一个采样单元20和一个中央处理单元30。采样单元20可以采集电子互感器10输出的模拟采样信号,且电子互感器10可以是电流互感器或电压互感器。模拟采样信号是直接反映电力系统的输电线路中瞬时电压和电流的数值的模拟量。采样单元20输入模拟采样信号后,可对其进行模数转换,使得模拟采样信号转换为数字采样信号。采样单元20还输出数字采样信号。
[0032]采样单元20可以采用单端输入的方式输入模拟采样信号,在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,可由型号为AD7608的采样芯片实现模拟采样信号的单端输入,且可同时实现对8个电子互感器输出的模拟采样信号进行采集。采样单元20还可以采用差分输入的方式输入模拟采样信号,在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,可由型号为AD7609的米样芯片实现模拟米样信号的单端输入,且可同时实现对8个电子互感器输出的模拟采样信号进行采集。
[0033]中央处理单元30可与采样单元20进行数据通信,在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,中央处理单元30与采样单元20之间的数据通信可采用并行数据的形式。采样单元20可将数字采样信号输入至中央处理单元30,使得中央处理单元30可对数字采样信号进行数据处理和运算,以对电力系统输电线路中电流瞬时值或电压瞬时值做出分析判断。中央处理单元30还通过与采样单元20的数据通信来控制采样单元的采样,例如向采样单元输出同步时钟。
[0034]中央处理单元30设有一个以太网接口 32,且中央处理单元30通过这个以太网接口 32与信号采集系统外围的电子装置实现以太网通信。中央处理单元30可将输电线路中瞬时电压或瞬时电流的分析处理结果发送至信号采集系统外围的电子装置,且中央处理单元30可接收来自信号采集系统外围的电子装置的数据信息,例如对中央处理单元的控制信息。在电子互感器的信号米集系统的一种不意性实施方式中,中央处理单兀30设有一个型号为ST32F107的中央处理器,它集成了以太网接口,由其实现中央处理单元的数据处理和通信功能,藉此提高了电子互感器的信号采集系统的数据处理速率。同时将以太网接口集成在中央处理器上可以提高整个信号采集系统的系统集成度,提高整个信号采集系统的可靠性。电子互感器的信号采集系统通过中央处理单元的以太网接口与采集系统外围的电子装置实现以太网通信,从而提高了数据传输速率。
[0035]图2为电子互感器的信号采集系统的另一种示意性实施方式的结构示意图,图中与图1相同的部分在此不再赘述。如图2所示,电子互感器的采集系统包括一个以太网通信单元40和一个以太网光信号单元50。其中,以太网通信单元40可与中央处理单元30数据通信,且以太网光信号单元50可与以太网通信单元40数据通信。
[0036]以太网通信单元40可将中央处理单元30输出的数据转换为适合以太网传输的数据形式,且将来自以太网的数据转换为适合中央处理单元30读取的数据形式。在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,当中央处理单元30使用ST32F107中央处理器时,该处理器中集成了以太网通信的数据链路层功能,且以太网通信单元40可由以太网数据通信物理层硬件实现,例如使用型号为DP83640C的以太网物理层芯片。另外,中央处理单元30与以太网通信单元40通过媒体独立接口(MII接口)实现数据通信。
[0037]以太网光信号单元50可将以太网通信单元40输出的数据转换为适合光纤传输的光信号,且其还可以将接收到的光信号转换为适合以太网通信单元40读取的数据形式。在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,以太网光信号单元50设有一个型号为ARBR5803的以太网光信号模块,通过该模块实现以太网光信号单元50的功能。另外,还可以将以太网通信单元40和/或以太网光信号单元50的功能集成到中央处理单元30中。如图2所示,在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,中央处理单元30设有一个基准时钟模块34,它向中央处理单元30提供其工作所需的基准频率。
[0038]图3为电子互感器的信号采集系统的再一种示意性实施方式的结构示意图,图中与图1和图2相同的部分在此不再赘述。如图3所示,电子互感器的信号采集系统包括两个采样单元20。中央处理单元30包括一个第一中央处理器CPU1、一个第二中央处理器CPU2和一个第三中央处理器CPU3。
[0039]两个采集单元20可分别与第一中央处理器CPUl数据通信。在电子互感器的信号采集系统的一种示意性实施方式中,两个采集单元20可共享第一中央处理器CPUl的并行通信端口,且第一中央处理器CPUl可通过片选信号控制与其信号通信的采集单元。第一中央处理器CPUl和第三中央处理器CPU3分别与第二中央处理器CPU2数据通信。其中,第一中央处理器CPUl可控制采样单元20的采样,并对采样单元20输出的数字采样信号进行数据处理和运算。第二中央处理器CPU2用于实现电子互感器的信号采样系统与外围电子装置的以太网通信。第三中央处理器CPU3用于实现电子互感器的信号采样系统的守时,使得电子互感器的信号采样系统中已被外部秒脉冲校准的同步时钟得以保持。
[0040]第一中央处理器CPUl、第二中央处理器CPU2和第三中央处理器CPU3之间可通过串行数据通信或并行数据通信。另外,第一中央处理器CPU1、第二中央处理器CPU2和第三中央处理器CPU3还可以独立地与电子互感器的信号采样系统的外围电子装置实现以太网通信。第一中央处理器CPU1、第二中央处理器CPU2和第三中央处理器CPU3同时独立运行,提高了电子互感器的信号采样系统的运行速度和稳定性。
[0041]应当理解,虽然本说明书是按照各个实施方式描述的,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0042]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本实用新型的保护范围,凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.电子互感器的信号采集系统,包括一个用于采集电子互感器(10)输出的模拟采样信号的采样单元(20),所述采样单元(20)将模拟采样信号转换为数字采样信号,并输出数字采样信号; 其特征在于,所述信号采集系统还包括: 一个可与所述采样单元(20)数据通信的中央处理单元(30),其控制所述采样单元(20)的采样,并对所述采样单元(20)输出的数字采样信号进行数据处理和运算,且所述中央处理单元(30)设有一个以太网接口(32),所述中央处理单元(30)藉由所述以太网接口(32)与所述信号采集系统的外围电子装置实现以太网通信。
2.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述信号采集系统还包括:一个可通过所述以太网接口(32)与所述中央处理单元(30)数据通信的以太网通信单元(40),其将所述中央处理单元(30)输出的数据转换为适合以太网传输的数据形式,且将来自以太网的数据转换为适合所述中央处理单元(30)读取的数据形式;和 一个可与所述以太网通信单元(40)数据通信的以太网光信号单元(50),其将所述以太网通信单元(40)输出的数据转换为光信号传输,且将其接收的光信号转换为所述以太网通信单元(40)可读取的数据形式。
3.如权利要求2所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述以太网通信单元(40)包括一个型号为DP83640C的以太网物理层芯片,且所述以太网光信号单元(50)设有一个型号为ARBR5803的以太网光信号模块。
4.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述中央处理单元(30)包括一个型号为ST32F107的中央处理器。
5.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述采样单元(20)包括一个型号为AD7609或AD7608的采样芯片。
6.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述采样单元(20)与所述中央处理单元(30)以并行数据通信的方式数据通信。
7.如权利要求2所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述中央处理单元(30)与所述以太网通信单元(40)通过媒体独立接口数据通信。
8.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述中央处理单元(30)包括一个为其提供基准频率的基准时钟模块(34)。
9.如权利要求1所述的电子互感器的信号采集系统,其特征在于,所述信号采集系统包括复数个采样单元(20),且所述中央处理单元(30)包括: 一个用于控制所述采样单元(20)采样并对数字采样信号进行数据处理和运算的第一中央处理器(CPU1),所述采样单元(20)中的每一个可分别与所述第一中央处理器(CPUl)数据通信, 一个用于与所述信号采集系统的外围电子装置进行以太网数据通信的第二中央处理器(CPU2),和 一个用于实现所述信号采集系统守时的第三中央处理器(CPU3), 所述第一中央处理器(CPUl)和所述第三中央处理器(CPU3)可分别与所述第二中央处理器(CPU2)数据通信。
【文档编号】G01R19/25GK203745515SQ201320890666
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】崔师先 申请人:上海Mwb互感器有限公司
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