專利名稱：一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡的制作方法
技術領域：
一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡技術領域[0001 ] 本實用新型涉及繼電保護。
背景技術：
[0002]隨著電力工業的迅速發展，人們對繼電保護裝置的可靠性、靈敏度和速動性等要求越來越高，而這些要求的滿足必須依賴于高速度、高精度、高可靠性的模擬采樣系統。同時，在電力系統暫態保護系統中，暫態信號中一般含有豐富的諧波分量和干擾信號，因此對暫態信號進行采樣不但需要高精度高采樣頻率的模數轉換器，而且也需要具有隔離、濾波等功能的高性能調理電路。另外，對高采樣頻率模數轉換器的處理需要耗費大量的CPU資源。現有繼電保護裝置的模擬量采樣板卡一般采用不具備隔離功能的調理電路進行調理后送入直接掛在實現控制算法的CPU上的模數轉換器，電路可靠性不高，各個模擬量采樣通道之間容易相互干擾，同時采樣頻率越高，數據量越大，模數轉換器占用CPU資源越多，從而導致CPU執行控制任務的時間受限，這不但影響CPU工作效率，而且存在采樣頻率和采樣通道數受限以及時序同步難以實現等問題。發明內容[0003]本實用新型所要解決的問題是模擬量采樣板卡可靠性不高、采樣精度不高以及采樣頻率、采樣通道數與CPU資源相矛盾的問題。[0004]為解決上述問題，本實用新型采用的方案如下:[0005]一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括:模擬量輸入接口、信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器、處理器、存儲器、IO接口 ；模擬量輸入接口經信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器連接處理器；處理器連接存儲器、IO接口。[0006]其中，模擬量輸入接口為8路，各路模擬量輸入相互隔離。各路模擬量輸入相互隔離是指每路信號均采用獨立的隔離電源，每路信號的處理通過獨立的信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器。各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號之間的串擾，提高了采樣可靠性。[0007]信號調理電路包括:分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路。[0008]IO接口包括:CAN總線、RS485通道、BSJ接口和BJJ接口。CAN總線用于處理器將采樣信息傳送給CPU板卡。 RS485通道用于通過背板對外連接，實現對時功能。BSJ接口用于當板卡出現故障時對外傳遞閉鎖信號。BJJ接口用于對外傳遞告警信號。[0009]本實用新型的板卡通過模擬量輸入接口獲得模擬電壓信號，經信號調理電路的分壓、限幅、濾波、比例等處理后，再通過線性光耦隔離并由濾波放大電路放大后送入模數轉換器，處理器控制模數轉換器把模擬信號轉換成數字信號，處理器對數字信號進行軟件濾波處理后通過背板CAN總線把采樣信息送給CPU板卡，以便CPU獲得相關采樣信息或做出相應保護動作。其中，模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-48V/24疒+48V/24V、AC220V等幾個等級，電壓范圍寬，兼容性強，可以通過不同的硬件配置在此板卡上分別實現。[0010]進一步，本實用新型的板卡包括有溫度探測器，可以實時探測板卡工作溫度，處理器可以通過軟件配置板卡工作過溫門檻，保證系統在過溫情況下可以發出告警信息。[0011]進一步，本實用新型的板卡還包括系統監視電路，通過板卡上的系統監視電路對板卡運行狀態進行監視，當板卡出現故障時板卡上的指示燈熄滅，同時通過背板BSJ接口和BJJ接口發出閉鎖信號告警信號給其他所有板卡。[0012]本實用新型的技術效果包括:[0013]1、本實用新型的板卡采用獨立的模數轉換專用處理器，減少CPU負擔，并提高模數轉換的精度和速度。[0014]2、本實用新型各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號之間的串擾，提高了采樣可靠性。[0015]3、本實用新型通過背板CAN總線與CPU板卡交互采樣信息，通過RS485總線實現對時功能，與傳統的并行總線相比，可靠性高，布線簡單。[0016]4、本實用新型通過背板CAN總線與CPU板卡交互，方便擴展。[0017]5、本實用新型板卡具有智能監視功能，當系統運行故障時可以做出相應指示或動作，保障系統安全。[0018]6、模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-4SV/24V +4SV/24V、AC220V等幾個等級，電壓范圍寬，兼容性強，可以通過不同的硬件配置在此板卡上分別實現。
[0019]圖1為本實用新型布線及控制關系示意圖。
具體實施方式
[0020]下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步詳細說明。[0021]一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，包括:8路模擬量輸入接口、信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器、處理器、存儲器、IO接口 ；模擬量輸入接口經信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器連接處理器；處理器連接存儲器、IO接口。其中，模擬量輸入接口為8路，從8路模擬量輸入接口的8路信號均為差分輸入，8路信號相互隔離。每路信號均采用獨立的隔離電源，每路信號的處理通過獨立的信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器。各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號之間的串擾，提高了采樣可靠性。[0023]信號調理電路由分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路組成。[0024]線性光耦為線性的光電耦合器。[0025]模數轉換器用于將模擬信號轉換成數字信號，采用高精度高采樣頻率的模數轉換器，內有專用的處理器，可以實現高精度的實時同步采樣。[0026]IO接口包括:CAN總線、RS485通道、BSJ接口和BJJ接口。CAN總線用于處理器將采樣信息傳送給CPU板卡。RS485通道用于通過背板對外連接，實現對時功能。BSJ接口用于當板卡出現故障時對外傳遞閉鎖信號。BJJ接口用于對外傳遞告警信號。板卡的處理器通過背板CAN總線連接CPU板卡和其他板卡。[0027]外部送入的模擬量輸入接口的電壓信號經過信號調理電路的分壓、限幅、濾波以及比例等處理后，進入線性光耦，經過線性光耦隔離的信號再經過濾波和比例放大后送入高精度同步模數轉換器，處理器操作模數轉換器將模擬信號轉換為數字信號，處理器對數字信號進行軟件濾波處理后通過背板CAN總線把采樣信息送給CPU板卡，以便CPU獲得相關采樣信息或做出相應保護動作。本實用新型的模擬量輸入接口輸入的電壓范圍可以包括-220V/110V +220V/110V、-48V/24V +48V/24V、AC220V等幾個等級，電壓范圍寬，兼容性強，可以通過不同的硬件配置在此板卡上分別實現。[0028]此外，本實用新型的板卡還可以進一步包括有溫度探測器，可以實時探測板卡工作溫度，處理器可以通過軟件配置板卡工作過溫門檻，保證系統在過溫情況下可以發出告警信息，提高系統可靠性。[0029]本實用新型的板卡還包括有系統監控電路，通過智能監視電路進行系統監視，在板卡出現故障時板卡上的指示燈熄滅，同時通過背板發出告警信號或閉鎖信號給CPU板卡。[0030]此板卡具有阻容復位電路，保證板卡穩定可靠工作。板卡通過背板獲得5V電源，并通過LDO轉換成3.3 V供板內使用。
權利要求1.一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括:模擬量輸入接口、信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器、處理器、存儲器、IO接口 ；模擬量輸入接口經信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器連接處理器；處理器連接存儲器、IO接口。
2.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的模擬量輸入接口為8路,各路模擬量輸入相互隔尚。
3.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的信號調理電路包括:分壓電路、限幅電路、濾波電路和比例電路。
4.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括CAN總線接口。
5.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括RS485通道。
6.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括BSJ接口。
7.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，所述的IO接口包括BJJ接口。
8.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括LDO電源轉換器。
9.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括溫度探測器。
10.如權利要求1所述的繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，還包括系統監控電路。 ·
專利摘要本實用新型公開了一種繼電保護裝置高速同步模擬量采集板卡，其特征在于，包括模擬量輸入接口、信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器、處理器、存儲器、IO接口；模擬量輸入接口經信號調理電路、線性光耦、濾波放大電路、模數轉換器連接處理器，處理器連接存儲器、IO接口。模擬量輸入接口輸入電壓信號經信號調理電路處理后，再通過線性光耦隔離并由濾波放大電路放大后送入模數轉換器，處理器控制模數轉換器把模擬信號轉換成數字信號并讀取轉換結果。本實用新型采用獨立的模數轉換專用處理器，減少CPU負擔，并提高模數轉換的精度和速度；并且各路模擬量輸入相互隔離，避免了各路信號之間的串擾，提高了采樣可靠性。
文檔編號G06F17/40GK203117981SQ20132004906
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者儲海兵, 任善榮 申請人:江蘇易立電氣有限公司