一种用于电力测控装置的智能交流采样模件的制作方法

本实用新型属于电力系统测控装置的交流采样领域，更具体涉及一种用于电力测控装置的智能交流采样模件。

背景技术：

电力系统保护测控装置领域产品多种多样，对于一个完整的测控或者保护装置，其中必不可少的交流量的采集、开入量的采集以及开出控制单元。对于一些较为复杂的装置来说，通常需要具备采集多条线路的能力，比如测控DTU装置就需要采集16条线路的三相电压、三相电流等交流量，用于将现场环网柜中的各条线路的交流数据信息采集至装置中，并完成各种形式的计算处理过程。这就要求采集装置需要具有多条线路的采集能力。而正常的保护与测控装置仅仅采集一条或两条线路的交流量。这样带来的问题就是现场交流线路的数量不一，对应的能采集的装置的型号也是多种多样。

常规的做法是将测控装置上各种板卡插接在总线板卡上，组成一套完整的装置，对于交流采样具有单独的交流采集卡板，也称为AC板卡。由于受装置体积以及交流采集PT和CT的尺寸限制，每块交流采集板卡上的PT和CT的数量是限定的，随着交流采集路数的增加，就需要配备多块交流采集板卡到装置中，最终形成多块交流采集板卡插接在总线板卡上，各个交流采集板卡和中线板卡通过其数据总线和CPU板卡进行通信，将最终的采样数据传输给CPU板卡，由其来完成最终的采样计算过程。每增加一块AC板卡，相应的CPU板卡上的软件就需要适当的修改来适应增加的AC板卡所采集到的数据，需要通过修改测控装置内部CPU板卡上的软件来达到兼容多块交流采样板卡。这种方法在对应不同路线的测控装置来说，软件的版本不一样，造成软件维护相对复杂，还会造成软件的误用，而且外部交流采样板卡和主CPU模件的软件耦合性太强，也不利于扩展性要求。另外装置进行出厂调试的过程中检测人员需要先判断当前装置的交流采样的类型以及路数，根据其特性制定出专用的测试流程来测试该类型装置，当现场的非标装置类型增加时，测试标准也会越来越多，没有一个统一的测试标准不利于提高测试效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于便于扩展且通信可靠电力测控装置的智能交流采样模件。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于电力测控装置的智能交流采样模件，包括CPU处理器，

与CPU处理器连接的Flash存储单元，用于存储模件配置信息和校准系统；

与CPU处理器连接的电源管理单元，用于提供电源电压的电源管理单元；

与CPU处理器连接的ADC采集单元，用于采集模拟信号、将模拟信号转换成数字信号并将数字信号传输至CPU处理器；

分别与CPU处理器连接的CAN通信单元和SPI通信单元，用于交流采样智能模件与装置中的主CPU板卡进行数据交互；

以及分别与ADC采集单元连接的电流互感器和电压互感器，用于将大电压和大电流信号转换成小电量信号并传输至ADC采集单元。

其有益效果为：本实用新型采用CAN通信单元和SPI通信单元并行的工作方式，实现冗余的数据传输，当其中一条通讯总线出现故障时，数据的传输通道仍能正常畅通。

测控装置的主CPU板卡可通过CAN通信单元对本智能交流采样模件进行内部的在线程序升级或者内部程序更换，增大本智能交流采样模件适用性。

测控装置的主CPU板卡可对本智能交流采样模件进行数据参数配置并通过通信方式达到获取当前板卡的交流数据信息的目的，因此无需改变测控装置的主CPU板卡的内部软件，便可以将多块智能交流采样模件插接到测控装置内部。

在一些实施方式中，ADC采集单元与电流互感器之间设有第一滤波电路。由此将采集过程中的杂波滤除掉。

在一些实施方式中，ADC采集单元与电压互感器之间设有第二滤波电路。由此将采集过程中的杂波滤除掉。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式的一种用于电力测控装置的智能交流采样模件的结构框图；

图2是本实用新型一实施方式的一种用于电力测控装置的智能交流采样模件与电力测控装置的连接示意图。

具体实施方式

图1示意性地显示了本实用新型的一种实施方式的用于电力测控装置的智能交流采样模件。如图1所示，用于电力测控装置的智能交流采样模件包括CPU处理器1、Flash存储单元7、电源管理单元8、ADC采集单元2、CAN通信单元5、SPI通信单元6以及电流互感器42和电压互感器41。

在该实施例中，CPU处理器1是由ATMEL公司的M4内核处理器，主频为100Mhz。可测量一条线路的三相交流电压、三相测量电流以及三相保护电流，用于对ADC采集单元2转换来的数字信号进行计算处理，计算出当前采样电路的三相电压和电流数据，并根据其内部配置的交流校准参数转换成外部一次的电压和电流数据，将计算完成的交流数据存于内部的RAM中。Flash存储单元7与CPU处理器1连接，Flash存储单元7用于存储当前智能交流采样板卡的硬件配置信息和校准信息。电源管理单元8与CPU处理器1连接，电源管理单元8用于提供电源电压，提供核心系统所需要的各种电压，该电源输入单元支持直流5-24V的宽电源电压范围接入。ADC采集单元2与CPU处理器1连接，用于采集模拟信号、将模拟信号转换成数字信号并将数字信号传输至CPU处理器1。ADC采集单元2采用AD7606芯片，该芯片是6通道14位的AD转换芯片，在该实施例中，AD7606芯片有两片，可以采集12路的交流量。外部的交流电路则是有专用的电压互感器41和电流互感器42组成。电流互感器42和电压互感器41分别与ADC采集单元2连接，电压互感器41和电流互感器42可将现场的大电压和大电流信号转换成可供AD芯片测量的等比例的0-5V范围的小电压小电流信号并传输至ADC采集单元2。ADC采集单元2将电压互感器41和电流互感器42传送来的小电量信号进行模数转换过程，并将转换好的数字信号输送至CPU处理器1中。ADC采集单元2与电流互感器42之间设有第一滤波电路31。ADC采集单元2与电压互感器41之间设有第二滤波电路32。上述小电压小电流信号通过第一滤波电路31和第二滤波电路32滤掉现场的杂波和干扰信号，防止干扰量影响后续的交流量的计算结果，经由滤波电路处理后的信号直接送入AD7606转换芯片，从而实现将模拟量转换到数字量的过程。CAN通信单元5和SPI通信单元6分别与CPU处理器1连接。CAN通信单元5通常用于实时数据通信方面，传输实时性较高的数据，常用于汽车电子领域，该模件通过CAN通信单元5与测控装置的主CPU板卡进行数据交互通信，上传所采集到的交流采样数据，CAN通信单元5可以最大传输8字节的短报文，并且选择CAN2.0B方式可以有29为ID信息，每个智能交流采样模件板卡的ID均不一样，29位ID表示了该模件的通信优先级。因此可以给同一台测控装置上的多块交流采样板卡进行优先级配置，对于保护量交流采样板卡可以配以较高优先级，可以保证保护逻辑的实时响应性，对于测量交流采样板卡可以配置低优先级，因为对于测量量只需要较高的计算精度即可，无需快速性。在现场因为受到干扰或者由于硬件故障等原因导致CAN通信单元5断开时，此时模件通过SPI通信单元6与测控装置的主CPU板卡交互数据，将当前的重要数据、实时性要求高且优先级高的数据通过SPI通道进行数据的读取和交互，同时测控装置本身将会检测到智能交流采样模件的异常信息，及时上报告警信息，通知后台运维人员进行装置及时维修。测控装置还可通过CAN通信单元5和SPI通信单元6对该智能交流采样模件进行参数配置，配置当前智能模件中有效的交流通道号。

如图2所示，智能交流采样模件可以插接在测控装置的背板插槽上，通过其内部的CAN通信单元5或者SPI通信单元6与主CPU板卡进行数据交互。接收主CPU板卡下发的配置参数命令，上传当前所采集的交流量数据。按照理论来讲智能交流采样模件板卡可以无限的扩展，在主CPU板卡软件固定下来之后，每增加一块智能交流采样模件板卡无需改动主CPU板卡上的软件。当加入一个智能交流采样模件板卡时，需要在测控装置的液晶操作面板和按键板设置好增加的模件板卡的序号，使该智能模件生效，或者通过后台软件来使能所插入的模件板卡生效。当该测控装置不需要智能模件板卡时，同样通过液晶面板和按键板卡操作删除掉该模件板卡之后，智能模件功能失效，主CPU板卡不会再从智能模件板卡获取数据。此外，通常的软件升级方式是需要将智能交流采样模件拔出测控装置，利用烧写器对主CPU芯片进行软件的烧写，这样工作效率低，并且工序较多，不利于提高生产效率。本实用新型智能交流采样模件的软件还可以实现在线升级，只需要在主CPU板卡上下达升级命令和升级数据，在智能交流采样模件上采用自编程的方式，将新的程序更新到模件中，整个过程无需拆装模件板卡，完全可以由用户在测控装置的液晶操作面板或者与之配套的后台控制软件上来实现。

本实用新型通过测控装置中的CPU板卡对其智能交流采样模件进行数据参数配置，并通过通信方式以达到获取当前板卡的交流数据信息的目的。在此类情况下，无需改变测控装置中CPU板卡的内部软件便可以实现在测控装置内部插接多块智能交流采样模件。

本实用新型无需修改测控装置中主CPU板卡软件的情况下，将智能交流采样模件插接在测控装置中使用，方便扩展。在数据通信方面，采用CAN通信和SPI通信双通信方式实现通信链路的冗余措施，提高通信的可靠性。本实用新型所述的智能交流采样模件其内部软件可以实现在线升级，以及可在线配置其内部运行参数，使之适应于各类现场要求。

另外，简化装置出厂测试流程和测试手段，无论该测控装置具有多少条测量线路，均采用同一套测试标准对其功能进行测试与校验，提高了测试效率。并且在主CPU板卡上只需要维护一套软件即可，避免了因装置的多样性导致存在多个版本的CPU板卡软件而导致装置程序误操作或者修改不完全的情况。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域普通技术人员来讲，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。