專利名稱：自適應(yīng)頻率測量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的配件，尤其涉及一種自適應(yīng) 頻率測量器。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置頻率傳統(tǒng)的測量方法中由以下兩部分組成第一部 分是把交流電壓信號轉(zhuǎn)換為方波脈沖信號的運(yùn)放電路；第二部分是CPU計(jì)量脈 沖信號寬度并反算為頻率。當(dāng)這種測量方法運(yùn)用于電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置時(shí)使 模擬電路變得復(fù)雜，滿足電磁兼容更困難，而且測頻信號源選取不靈活。運(yùn)放 電路本身參數(shù)的離散性，受溫度及電磁干擾的影響，電力系統(tǒng)的諧波等都導(dǎo)致 這種方法的精度十分有限，精度一般只能達(dá)到士0.02Hz。由于電力系統(tǒng)頻率傳 統(tǒng)的測量方法存在精度有限、應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)裝置時(shí)會(huì)使模擬電路變得復(fù)雜、 滿足電磁兼容困難、測頻信號源選取不靈活等技術(shù)上的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種自適應(yīng)頻率測量器，其提高頻率精度，擴(kuò)展 測頻范圍，并選取最優(yōu)算法降低計(jì)算量，解決了微機(jī)保護(hù)模擬電路復(fù)雜、滿足 電磁兼容困難、測頻信號源選取不靈活等技術(shù)上的缺陷。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型包括采樣轉(zhuǎn)換電路，采樣轉(zhuǎn)換電路連 接濾波電路，濾波電路連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接數(shù)字量處理單片 機(jī)，數(shù)字量處理單片機(jī)連接人機(jī)接口。
采樣轉(zhuǎn)換電路包括4路，其中一路的結(jié)構(gòu)為電壓變換器，電壓變換器的輸 出和輸入端串聯(lián)電珠，電壓變換器的輸出并聯(lián)瞬變二極管，其它3路的結(jié)構(gòu)與 上述一路的結(jié)構(gòu)相同。
濾波電路包括4路，其中一路濾波電路的結(jié)構(gòu)包括一級濾波電路和二級濾 波電路， 一級濾波電路為并聯(lián)的電阻和電容，二級濾波與一級濾波的結(jié)構(gòu)相同， 其它3路的結(jié)構(gòu)與上述一路的結(jié)構(gòu)相同。
人機(jī)接口連接液晶顯示器或監(jiān)控主機(jī)。
本實(shí)用新型采用濾波電路，其提高了測量頻率的精度，精度可以達(dá)到土 0.002Hz，擴(kuò)展測頻的范圍使頻率范圍24Hz 69Hz，并簡化了電路結(jié)構(gòu)。


圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式采樣轉(zhuǎn)換電路的原理圖。 圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式濾波電路的原理圖。圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的原理圖。
圖4為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式數(shù)字量處理單片機(jī)進(jìn)行電壓向量計(jì)算的流 程圖。
圖5為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式數(shù)字量處理單片機(jī)進(jìn)行自適應(yīng)頻率計(jì)算的
流程圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括 1.微機(jī)保護(hù)頻率采集測量
在微機(jī)保護(hù)裝置中采用軟件測量頻率的方法后，解決了微機(jī)保護(hù)模擬電路 復(fù)雜、滿足電磁兼容困難、測頻信號源選取不靈活等技術(shù)上的缺陷，其改進(jìn)的 微機(jī)保護(hù)采樣包含以下三個(gè)步驟
(a) 采樣轉(zhuǎn)換
圖1中壓敏電阻VR1 VR4，主要起到防止過電壓、保護(hù)內(nèi)部電壓變換器的 目的；磁珠L1 L16，起到抗干擾的作用；電壓變換器T1 T4，起到將電力系 統(tǒng)二次電壓轉(zhuǎn)換成電子芯片可使用的低電壓的作用；瞬變二極管TS1 TS4，主 要防止變換器輸出過電壓、避免內(nèi)部電子元器件損壞的目的。
其工作原理以Ua為例進(jìn)行說明電力系統(tǒng)的二次電壓經(jīng)過裝置的接線端子 輸入到UA1和UA-1，經(jīng)過壓敏電阻VR1，磁珠L1、 L2進(jìn)行抗干擾處理以后輸入 到電壓變換器；再經(jīng)過電壓變換器T1的電壓轉(zhuǎn)換，將電壓轉(zhuǎn)換成電子芯片所能 使用的0-3.53V的電壓輸出；最后經(jīng)過瞬變二極管TS1和磁珠L3、 L4的再次抗 干擾處理，將變換得到的0-3. 53V的電壓輸入到濾波回路。
(b) 濾波
圖2中AVCC、 AVEE是提供芯片正常工作的電源，串聯(lián)二極管BAV99LT1 Dl D3構(gòu)成的保護(hù)元件，主要起到正常電壓反向截止，過電壓時(shí)反向擊穿，以達(dá)到 保護(hù)內(nèi)部元器件的目的；電阻RI1 RI3、電阻RI31 RI33、電阻RI61 RI63， 電容CI1 CI3、電容CI31 CI33的配合使用起到濾除雜波的作用。
其工作原理以Ua為例進(jìn)行說明Ua經(jīng)過電壓變換以后，通過ATN1輸入到 該濾波電路。如果ATN1在正常電壓范圍內(nèi)，則在保護(hù)元件第一二極管Dl前截 止，通過第H"^—電阻Rll、第31電阻RI31和第一電容CI1構(gòu)成的濾波電路，進(jìn) 行一次濾波處理；再經(jīng)過第六十一電阻R工61和第三十一電容CI31構(gòu)成的濾波 電路，進(jìn)行再次濾波處理，最后將經(jīng)過濾波以后的電壓量輸入到A/D轉(zhuǎn)換及數(shù) 字量處理模塊。如果ATN1超過正常電壓范圍，則保護(hù)元件第一二極管Dl反向 擊穿，ATN1通過保護(hù)元件第一二極管D1釋放，不再進(jìn)入濾波回路，以起到保護(hù)濾波回路電阻、電容的目的。 (C) A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字量處理
圖3中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路是AD7656逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換模塊，其包括1個(gè)比較 器、1個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個(gè)逐次逼近寄存器(SAR)和1個(gè)邏輯控制單元，主要 完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換過程。數(shù)字量處理單片機(jī)為32位的LPC2292，起到 程序運(yùn)算、控制、執(zhí)行的目的。
其工作原理為通過兩級濾波后，凈化后的模擬量被送到了 A/D轉(zhuǎn)換模塊 AD7656,通過AD7656的比較器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器(SAR)和1個(gè) 邏輯控制單元完成了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換功能。轉(zhuǎn)換中的逐次逼近是按對分 原理由控制邏輯電路完成。其大致過程如下啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，控制邏輯電路首先 把逐次逼近寄存器的最高位置l，其他置0，逐次逼近寄存器的這個(gè)內(nèi)容經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后得到約為滿量程輸出一半的電壓值。這個(gè)電壓值在比較器中與輸入信 號進(jìn)行比較。比較器的輸出反饋到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，并在下一次比較前對其進(jìn)行 修正。在邏輯控制電路的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，逐次逼近寄存器不斷進(jìn)行比較和移位操 作，直到完成最低有效位(LSB)的轉(zhuǎn)換。這時(shí)逐次逼近寄存器的各位值均已確定， 逐次逼近轉(zhuǎn)換完成通。A/D轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)字量輸入數(shù)字量處理單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算 處理。數(shù)字量處理單片機(jī)運(yùn)算后一方面把結(jié)果送入人機(jī)接口通道，在液晶或監(jiān) 控主機(jī)顯示；另一方面把運(yùn)算結(jié)果與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果啟動(dòng)相 應(yīng)邏輯程序，執(zhí)行如啟動(dòng)報(bào)警信號、出口等操作。
如圖5所示自適應(yīng)測量的步驟如下在大約7*20ms時(shí)間內(nèi)計(jì)算向量相位7 次，計(jì)算頻率6次，調(diào)節(jié)采樣間隔2次，計(jì)算滑差2次，圖5中計(jì)算頻率的方 法為現(xiàn)有技術(shù)。為了增強(qiáng)振蕩抑制能力，對調(diào)節(jié)采樣時(shí)間間隔作了滯后處理。 圖5中的K表示進(jìn)行計(jì)算的次數(shù)，而圖5中的計(jì)算相位是根據(jù)圖4中的步驟， 最后得到的電壓向量結(jié)果代入現(xiàn)有技術(shù)的公式求得相位。上述自適應(yīng)測量的步 驟固化在數(shù)字量處理單片機(jī)內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自適應(yīng)頻率測量器，包括采樣轉(zhuǎn)換電路，采樣轉(zhuǎn)換電路連接濾波電路，其特征在于所述的濾波電路連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接數(shù)字量處理單片機(jī)，數(shù)字量處理單片機(jī)連接人機(jī)接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)頻率測量器，其特征在于所述的采樣轉(zhuǎn) 換電路包括4路，其中一路的結(jié)構(gòu)為電壓變換器，電壓變換器的輸出和輸入端 串聯(lián)電珠，電壓變換器的輸出并聯(lián)瞬變二極管，其它3路的結(jié)構(gòu)與上述一路的 結(jié)構(gòu)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)頻率測量器，其特征在于所述的濾波電 路包括4路，其中一路濾波電路的結(jié)構(gòu)包括一級濾波電路和二級濾波電路，一 級濾波電路為并聯(lián)的電阻和電容，二級濾波與一級濾波的結(jié)構(gòu)相同，其它3路. 的結(jié)構(gòu)與上述一路的結(jié)構(gòu)相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)頻率測量器，其特征在于所述的人機(jī)接 口連接液晶顯示器或監(jiān)控主機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的配件，尤其涉及一種自適應(yīng)頻率測量器。它包括采樣轉(zhuǎn)換電路，采樣轉(zhuǎn)換電路連接濾波電路，濾波電路連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接數(shù)字量處理單片機(jī)，數(shù)字量處理單片機(jī)連接人機(jī)接口。其提高了頻率精度，擴(kuò)展了測頻范圍，并選取最優(yōu)算法降低計(jì)算量，解決了微機(jī)保護(hù)模擬電路復(fù)雜、滿足電磁兼容困難、測頻信號源選取不靈活等技術(shù)上的缺陷。
文檔編號G01R23/02GK201319044SQ20082022158
公開日2009年9月30日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者劉亞威, 曹全喜, 胡前南, 龔洪金 申請人:河南英博電氣有限公司