CN102707193A - 一种故障指示器超低功耗的实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种故障指示器超低功耗的实现方法，包括以下步骤：(1)故障指示器的MCU启动时先处于Active模式；(2)之后MCU判断线路状态及通信状态，在故障指示器无需通信和故障判断时，进入LPM休眠模式，该模式下保持MCU中断处理和AD采样，AD采样使用直流采集，并使能AD阀值触发中断；(3)在线路异常时，AD阀值中断，MCU从LPM休眠模式返回Active模式，判断线路异常，线路异常判断完毕之后，MCU重新进入休眠模式；同时，在Active模式时，用于故障判断的AD采样比较密集，而LPM休眠模式下采集点数可大大减少。实际使用中，线路极少异常发生，使用该方法MCU基本保持在LPM休眠模式，能极大节省功耗。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网配网领域。
背景技术
智能电网配电领域，特别城市10KV-35KV或农村6KV-35KV电压级别线路，是配电线路故障的高发线路。容易发生配电线相间短路或单相接地，在发生线路故障后，需要故障指示器及时上报告警给信息控制中心，信息控制中心通过与地理信息系统结合，显示故障位置和发生时间，帮组维修人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电，提高供电可靠性，同时大大减少故障巡线人员，提供了工作效率。
故障指示器已经使用很多年了，最初的故障指示器是非数值化的，直接用模拟电路搭建，靠外部冲击电流判断线路故障，只能判断一种故障，而且线路之间也不通用，没有MCU，也不需要软件控制。后来发展需要数字式故障指示器，程控判断线路故障，由于没有统一标准，指示器功耗一般较大，不足以支撑故障指示器长时间工作。国家电网最新的技术要求的故障指示器要求能准确判断各种故障，且功耗必须足够低，电池能支撑工作5-8年，而现有的故障指示器普遍达不到要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种故障指示器超低功耗的实现方法，可以极大降低故障指示器的功耗，满足故障指示器工作年限要求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种故障指示器超低功耗的实现方法，包括以下步骤：
(1)故障指示器的MCU在启动的时候先处于Active模式；
(2)之后MCU判断线路状态及通信状态，在故障指示器无需通信和故障判断时，进入LPM休眠模式，LPM休眠模式下保持MCU中断处理和AD采样，AD采样使用直流采集，并使能AD阀值触发中断；
(3)在线路异常时，AD阀值中断，MCU从LPM休眠模式返回Active模式，判断线路异常，线路异常判断完毕之后，MCU重新进入休眠模式；同时，在Active模式时，用于故障判断的AD采样比较密集，而LPM休眠模式下采集点数可大大减少。
作为改进，所述AD阀值中断包括4个阶段：
(a)线路电流低于启动电流时使能高阀值Ipowoff中断。在线路停电状态时，电流很小，此时设置一个高电流值中断，在线路电流超过Ipowoff阀值后，就中断进入Active模式判断线路故障；
(b)线路电流介于启动电流和负荷电流时，使能高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，由于线路短路故障需要电流在正常负荷Ipowon电流持续一段时间之后发生的短路电流才算是短路，故如果电流处于停电阀值和正常负荷阀值之间时，需要设置高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，电流大于Ipowon，可进行上电判断，而低于阀值Ipowoff，可进行停电判断；
(c)线路电流介于负荷电流和短路电流时，使能使能高阀值中断Ibreak和低阀值Ipowon中断，电流正常之后，可能发生短路告警，短路时电流能超过Ibreak，而停电向下时，电流能低于Ipowon，故需要设置高阀值Ibreak和低阀值Ipowon中断；
(d)线路电流高于短路电流时，使能低阀值Ibreak中断，一般情况短路电流一闪就马上停止，此处设置低阀值Ibreak是为扩展用，也可以不设置该状态，让MCU一直处于Active状态。
作为改进，故障指示器故障判断使用直流信号，及将线路交流信号转变成直流信号的方法具体为：配网线路上传输的是交流电，经过故障指示器绕组变流后，电流再进过整流桥，将交流转换成直流，再经电阻转变成MCU的AD采样角上的直流电压信号。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
在Active模式时，用于故障判断的AD采样比较密集，而LPM休眠模式下采集点数可大大减少。实际使用中，线路极少异常发生，使用该方法MCU基本保持在LPM休眠模式，通过最大程度保持在LPM模式下和降低LPM模式下AD采样频率降低功耗。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本设置AD阀值中断的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种故障指示器超低功耗的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)故障指示器的MCU在启动的时候先处于Active模式；
(2)之后MCU判断线路状态及通信状态，在故障指示器无需通信和故障判断时，进入LPM休眠模式，LPM休眠模式下保持MCU中断处理和AD采样，AD采样使用直流采集，并使能AD阀值触发中断；
(3)在线路异常时，AD阀值中断，MCU从LPM休眠模式返回Active模式，判断线路异常，线路异常判断完毕之后，MCU重新进入休眠模式；同时，在Active模式时，用于故障判断的AD采样比较密集，而LPM休眠模式下采集点数可大大减少。实际使用中，线路极少异常发生，使用该方法MCU基本保持在LPM休眠模式，通过最大程度保持在LPM模式下和降低LPM模式下AD采样频率降低功耗。最后，合理设置AD中断阀值，保证在线路电流故障时，能及时中断进入Active模式判断告警。
AD采样使用直流采集。由于交流采集采样点数较多，AD运行频繁，且电流数据计算需要MCU大量乘除法运算，MCU运行速度要足够高，导致功耗较大，而使用直流采集，只需要简单的平均值计算，且AD数据变化平稳，每周期的采样点数可大大减少。
如果MCU直接取得线路的交流信号计算电流有效值，需要采样更多的AD采样点，而且在做电流值计算的时候，需要使用平方和或FFT傅里叶运算，导致MCU计算量极大，需要将MCU运行在极高主频上，而MCU的特性决定，每升高1M的主频，MCU就会增加200微安的电流消耗。实际运行表明，如使用交流采样，至少需要8M的主频，而使用直流采样，只需要1M的主频就足够。使用直流采集能极大缩减故障指示器功耗。
故障指示器故障判断使用直流信号，及将线路交流信号转变成直流信号的方法具体为：配网线路上传输的是交流电，经过故障指示器绕组变流后，电流再进过整流桥，将交流转换成直流，再经电阻转变成MCU的AD采样角上的直流电压信号。
故障指示器有两种模式运行，一种是正常Active模式，另外一种是LPM低功耗模式。Active模式下，MCU的各功能正常使用，功耗很大，而LPM模式下，MCU只保持异常内存数据和中断使能功能，能耗只有正常模式百分之一。
配电线路极少发生故障，一般情况下MCU保持在LPM低功耗模式下。在发生异常时，MCU能马上被中断，进入Active模式下进行故障判断，故障判断结束后，进入LPM低功耗模式，整个判断过程在10秒内完成，即使发生故障，功耗基本不会有大的变化。
MCU的大的功耗来源一个来自CPU运行功耗，另外一个来自AD采样装换功耗，Active模式下，每个周波MCU采样16个点计算电流，而LPM模式下，每个周波采集2个点就足够满足条件了，如此功耗也能有较大降低。
如图2所示，所述AD阀值中断包括4个阶段：
(a)线路电流低于启动电流时使能高阀值Ipowoff中断。在线路停电状态时，电流很小，此时设置一个高电流值中断，在线路电流超过Ipowoff阀值后，就中断进入Active模式判断线路故障；
(b)线路电流介于启动电流和负荷电流时，使能高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，由于线路短路故障需要电流在正常负荷Ipowon电流持续一段时间之后发生的短路电流才算是短路，故如果电流处于停电阀值和正常负荷阀值之间时，需要设置高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，电流大于Ipowon，可进行上电判断，而低于阀值Ipowoff，可进行停电判断；
(c)线路电流介于负荷电流和短路电流时，使能使能高阀值中断Ibreak和低阀值Ipowon中断，电流正常之后，可能发生短路告警，短路时电流能超过Ibreak，而停电向下时，电流能低于Ipowon，故需要设置高阀值Ibreak和低阀值Ipowon中断；
(d)线路电流高于短路电流时，使能低阀值Ibreak中断，一般情况短路电流一闪就马上停止，此处设置低阀值Ibreak是为扩展用，也可以不设置该状态，让MCU一直处于Active状态。
Claims (3)
1.一种故障指示器超低功耗的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)故障指示器的MCU在启动的时候先处于Active模式；
(2)之后MCU判断线路状态及通信状态，在故障指示器无需通信和故障判断时，进入LPM休眠模式，LPM休眠模式下保持MCU中断处理和AD采样，AD采样使用直流采集，并使能AD阀值触发中断；
(3)在线路异常时，AD阀值中断，MCU从LPM休眠模式返回Active模式，判断线路异常，线路异常判断完毕之后，MCU重新进入休眠模式；同时，在Active模式时，用于故障判断的AD采样比较密集，而LPM休眠模式下采集点数可大大减少。
2.根据权利要求1所述的一种故障指示器超低功耗的实现方法，其特征在于：所述AD阀值中断包括4个阶段：
(a)线路电流低于启动电流时使能高阀值Ipowoff中断。在线路停电状态时，电流很小，此时设置一个高电流值中断，在线路电流超过Ipowoff阀值后，就中断进入Active模式判断线路故障；
(b)线路电流介于启动电流和负荷电流时，使能高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，由于线路短路故障需要电流在正常负荷Ipowon电流持续一段时间之后发生的短路电流才算是短路，故如果电流处于停电阀值和正常负荷阀值之间时，需要设置高阀值中断Ipowon和低阀值Ipowoff中断，电流大于Ipowon，可进行上电判断，而低于阀值Ipowoff，可进行停电判断；
(c)线路电流介于负荷电流和短路电流时，使能使能高阀值中断Ibreak和低阀值Ipowon中断，电流正常之后，可能发生短路告警，短路时电流能超过Ibreak，而停电向下时，电流能低于Ipowon，故需要设置高阀值Ibreak和低阀值Ipowon中断；
(d)线路电流高于短路电流时，使能低阀值Ibreak中断，一般情况短路电流一闪就马上停止，此处设置低阀值Ibreak是为扩展用，也可以不设置该状态，让MCU一直处于Active状态。
3.根据权利要求1所述的一种故障指示器超低功耗的实现方法，其特征在于：故障指示器故障判断使用直流信号，及将线路交流信号转变成直流信号的方法具体为：配网线路上传输的是交流电，经过故障指示器绕组变流后，电流再进过整流桥，将交流转换成直流，再经电阻转变成MCU的AD采样角上的直流电压信号。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121003 |