CN104698369A - 一种模拟链路硬件失效检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟链路硬件失效检测电路及方法，包括加法器、第一低通滤波器、采样保持电路、多路复用器、A/D转换电路、DSP芯片、CPU、以及信号发生器；加法器的输入端与互感器的四路输出端相连接，加法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连接，采样保持电路输入端分别与信号发生器的输出端、第一低通滤波器的输出端及互感器的输出端相连接，采样保持电路的输出端与多路复用器的输入端相连接，多路复用器的输出端与DSP芯片的输入端相连接，DSP芯片的输出端与CPU8的输入端、多路复用器的控制端、信号发生器的控制端及被检测电网的控制端相连接。该电路及方法避免硬件故障导致的误判，保证电网可靠运行。

Description

一种模拟链路硬件失效检测电路及方法

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，涉及一种检测电路及方法，具体涉及一种模拟链路硬件失效检测电路及方法。

背景技术

继电保护装置中的数据采集系统是模拟量输入系统，采集由被保护设备的电流互感器和电压互感器输入的模拟信号，并将此信号经过适当的预处理，然后转换为所需的数字量。微机保护的模拟量输入回路是基于A/D转换器的数据采集系统。数据采集与计算是实现智能化的重要环节，如何快速，准确，可靠地采集各种模拟量，一直是电力行业关注的重点，现有技术不能继电保护装置模拟输入链路的中的低通滤波器，AD转换芯片等进行检测，因此不能有效的确认出是采集电路出现故障还是被检测的设备出现故障，在DSP芯片来控制的电网中，当DSP芯片经采集电路检测到的数据不符合要求时，则会将电网关断，但由于不能有效的确认出是采集电路出现故障还是被检测的设备出现故障，因此严重的影响了电网的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种模拟链路硬件失效检测电路及方法，该电路及方法避免硬件故障导致的误判，保证电网可靠运行。

为达到上述目的，本发明所述的模拟链路硬件失效检测电路包括加法器、第一低通滤波器、采样保持电路、多路复用器、A/D转换电路、DSP芯片、CPU、信号发生器、以及用于采集被检测电网的四路模拟信号的互感器；

所述加法器的输入端与互感器的四路输出端相连接，加法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连接，采样保持电路的六路输入端分别与信号发生器的输出端、第一低通滤波器的输出端及互感器的四路输出端相连接，采样保持电路的输出端与多路复用器的输入端相连接，多路复用器的输出端与DSP芯片的输入端相连接，DSP芯片的输出端与CPU8的输入端、多路复用器的控制端、信号发生器的控制端及被检测电网的控制端相连接。

所述第一低通滤波器的输出端与采样保持电路的输入端通过第一增益放大电路相连接，第一增益放大电路的控制端与DSP芯片的输出端相连接。

还包括四路信号采集链路，所述采样保持电路的输入端与互感器的四路输出端均通过信号采集链路相连接；

所述信号采集链路包括第二低通滤波器及第二增益放大电路，低通滤波器的输出端与第二增益放大电路的输入端相连接，互感器的四路输出端分别与四路信号采集链路中第二低通滤波器的输入端相连接，四路信号采集链路中第二增益放大电路的输出端与采样保持电路的输入端相连接，第二增益放大电路的控制端与DSP芯片的输出端相连接。

所述第一增益放大电路为16位增益放大电路。

所述第二增益放大电路为1位增益放大电路。

本发明所述的模拟链路硬件失效检测方法包括以下步骤：

1)数据采集电路实时采集被检测电网的四路模拟信号，并将所述四路模拟信号转发至加法器及采样保持电路中，加法器将所述四路模拟信号进行和运算，并根据和运算的结果输出第一电信号，所述第一电信号经第一低通滤波器低通滤波后输入到采样保持电路中，同时DSP芯片根据预设电压值产生控制信号，并将所述控制信号转发至信号发生器中，信号发生器根据所述控制信号产生与预设电压值相同的第二电信号，并将所述第二电信号转发至采样保持电路；

2)DSP芯片控制多路复用器依次采集输入到采样保持电路中的四路模拟信号、经第一低通滤波器低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号，并将保持电路中的四路模拟信号、经第一低通滤波器低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号依次经A/D转换电路模数转换后输入到DSP芯片中，其中，四路模拟信号经A/D转换电路转换为四路数字信号；

3)DSP芯片对所述四路数字信号进行和运算，将运算后的结果与经模数转换后的第一电信号对比，当四路数字信号进行和运算的结果与经模数转换后的第一电信号不同时，DSP芯片内的累加器加“1”；同时DSP芯片判断经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值是否在预设的范围内，当经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值不在预设的范围内时，DSP芯片内的累加器加“1”；

在一个检测周期内，当DSP芯片内累加器累加的结果等于预设值时，则产生第三电信号，并将所述第三电信号转发至CPU中，CPU根据所述第三电信号切断DSP芯片与被检测电网之间的联系。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的模拟链路硬件失效检测电路及方法在工作时，通过将采集的四路模拟信号分别转发至加法器及采样保持电路中，DSP芯片将四路模拟信号进行和运算，并判断和运算的结果与加法器输出的结果是否相同，当不同时，则使累加器加“1”，转发到采样保持电路中的四路模拟信号是否与原始采样的模拟信号相同，进而判断出信号采集链路是否正常，当再一个检测周期内，当DSP芯片内累加器累加的结果等于预设值时，CPU切断DSP芯片与被检测电网之间的联系，同时给上位机发送报警信息，可以有效避免硬件故障导致的误判，减少经济损失，保证电网的正常运行。

进一步，第一低通滤波器输出电压的电压值与A/D转换电路的工作范围不匹配时，DSP芯片驱动第一增益放大电路，对第一低通滤波器输出电压的电压值进行放大，保证A/D转换电路输出的结果准确无误；

进一步，第二低通滤波器输出电压的电压值与A/D转换电路的工作范围不匹配时，DSP芯片驱动第二增益放大电路，对第二低通滤波器输出电压的电压值进行放大，保证A/D转换电路输出的结果准确无误。

附图说明

图1为本发明的电路图。

其中，1为加法器、2为第一低通滤波器、3为第一增益放大电路、4为采样保持电路、5为多路复用器、6为A/D转换电路、7为DSP芯片、8为CPU。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的模拟链路硬件失效检测电路包括加法器1、第一低通滤波器2、采样保持电路4、多路复用器5、A/D转换电路6、DSP芯片7、CPU8、信号发生器、以及用于采集被检测电网的四路模拟信号的互感器；加法器1的输入端与互感器的四路输出端相连接，加法器1的输出端与第一低通滤波器2的输入端相连接，采样保持电路4的六路输入端分别与信号发生器的输出端、第一低通滤波器2的输出端及互感器的四路输出端相连接，采样保持电路4的输出端与多路复用器5的输入端相连接，多路复用器5的输出端与DSP芯片7的输入端相连接，DSP芯片7的输出端与CPU8的输入端、多路复用器5的控制端、信号发生器的控制端及被检测电网的控制端相连接。

需要说明的是，所述第一低通滤波器2的输出端与采样保持电路4的输入端通过第一增益放大电路3相连接，第一增益放大电路3的控制端与DSP芯片7的输出端相连接。另外，本发明还包括四路信号采集链路，所述采样保持电路4的输入端与互感器的四路输出端均通过信号采集链路相连接；信号采集链路包括第二低通滤波器及第二增益放大电路，低通滤波器的输出端与第二增益放大电路的输入端相连接，互感器的四路输出端分别与四路信号采集链路中第二低通滤波器的输入端相连接，四路信号采集链路中第二增益放大电路的输出端与采样保持电路4的输入端相连接，第二增益放大电路的控制端与DSP芯片7的输出端相连接；第一增益放大电路3为16位增益放大电路；第二增益放大电路为1位增益放大电路。

本发明所述的模拟链路硬件失效检测方法包括以下步骤：

1)数据采集电路实时采集被检测电网的四路模拟信号，并将所述四路模拟信号转发至加法器1及采样保持电路4中，加法器1将所述四路模拟信号进行和运算，并根据和运算的结果输出第一电信号，所述第一电信号经第一低通滤波器2低通滤波后输入到采样保持电路4中，同时DSP芯片7根据预设电压值产生控制信号，并将所述控制信号转发至信号发生器中，信号发生器根据所述控制信号产生与预设电压值相同的第二电信号，并将所述第二电信号转发至采样保持电路4；

2)DSP芯片7控制多路复用器5依次采集输入到采样保持电路4中的四路模拟信号、经第一低通滤波器2低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号，并将保持电路中的四路模拟信号、经第一低通滤波器2低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号依次经A/D转换电路6模数转换后输入到DSP芯片7中，其中，四路模拟信号经A/D转换电路6转换为四路数字信号；

3)DSP芯片7对所述四路数字信号进行和运算，将运算后的结果与经模数转换后的第一电信号对比，当四路数字信号进行和运算的结果与经模数转换后的第一电信号不同时，DSP芯片7内的累加器加“1”；同时DSP芯片7判断经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值是否在预设的范围内，当经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值不在预设的范围内时，DSP芯片7内的累加器加“1”；

在一个检测周期内，当DSP芯片7内累加器累加的结果等于预设值时，则产生第三电信号，并将所述第三电信号转发至CPU8中，CPU8根据所述第三电信号切断DSP芯片7与被检测电网之间的联系。

需要说明的是，所述预设的范围为90％-110％，优先的，检测周期为10s，当DSP芯片7内累加器累加的结果等于30时，则产生第三电信号。

Claims (6)

1.一种模拟链路硬件失效检测电路，其特征在于，包括加法器(1)、第一低通滤波器(2)、采样保持电路(4)、多路复用器(5)、A/D转换电路(6)、DSP芯片(7)、CPU(8)、信号发生器、以及用于采集被检测电网的四路模拟信号的互感器；

所述加法器(1)的输入端与互感器的四路输出端相连接，加法器(1)的输出端与第一低通滤波器(2)的输入端相连接，采样保持电路(4)的六路输入端分别与信号发生器的输出端、第一低通滤波器(2)的输出端及互感器的四路输出端相连接，采样保持电路(4)的输出端与多路复用器(5)的输入端相连接，多路复用器(5)的输出端与DSP芯片(7)的输入端相连接，DSP芯片(7)的输出端与CPU(8)的输入端、多路复用器(5)的控制端、信号发生器的控制端及被检测电网的控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的模拟链路硬件失效检测电路，其特征在于，所述第一低通滤波器(2)的输出端与采样保持电路(4)的输入端通过第一增益放大电路(3)相连接，第一增益放大电路(3)的控制端与DSP芯片(7)的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的模拟链路硬件失效检测电路，其特征在于，还包括四路信号采集链路，所述采样保持电路(4)的输入端与互感器的四路输出端均通过信号采集链路相连接；

所述信号采集链路包括第二低通滤波器及第二增益放大电路，低通滤波器的输出端与第二增益放大电路的输入端相连接，互感器的四路输出端分别与四路信号采集链路中第二低通滤波器的输入端相连接，四路信号采集链路中第二增益放大电路的输出端与采样保持电路(4)的输入端相连接，第二增益放大电路的控制端与DSP芯片(7)的输出端相连接。

4.根据权利要求2所述的模拟链路硬件失效检测电路，其特征在于，所述第一增益放大电路(3)为16位增益放大电路。

5.根据权利要求3所述的模拟链路硬件失效检测电路，其特征在于，所述第二增益放大电路为1位增益放大电路。

6.一种模拟链路硬件失效检测方法，其特征在于，基于权利要求1所述的模拟链路硬件失效检测电路，包括以下步骤：

1)互感器实时采集被检测电网的四路模拟信号，并将所述四路模拟信号转发至加法器(1)及采样保持电路(4)中，加法器(1)将所述四路模拟信号进行和运算，并根据和运算的结果输出第一电信号，所述第一电信号经第一低通滤波器(2)低通滤波后输入到采样保持电路(4)中，同时DSP芯片(7)根据预设电压值产生控制信号，并将所述控制信号转发至信号发生器中，信号发生器根据所述控制信号产生与预设电压值相同的第二电信号，并将所述第二电信号转发至采样保持电路(4)；

2)DSP芯片(7)控制多路复用器(5)依次采集输入到采样保持电路(4)中的四路模拟信号、经第一低通滤波器(2)低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号，并将保持电路中的四路模拟信号、经第一低通滤波器(2)低通滤波得到的第一电信号以及信号发生器产生的第二电信号依次经A/D转换电路(6)模数转换后输入到DSP芯片(7)中，其中，四路模拟信号经A/D转换电路(6)转换为四路数字信号；

3)DSP芯片(7)对所述四路数字信号进行和运算，将运算后的结果与经模数转换后的第一电信号对比，当四路数字信号进行和运算的结果与经模数转换后的第一电信号不同时，DSP芯片(7)内的累加器加“1”；同时DSP芯片(7)判断经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值是否在预设的范围内，当经数模转换后的第二电信号的电压与预设电压值的比值不在预设的范围内时，DSP芯片(7)内的累加器加“1”；

在一个检测周期内，当DSP芯片(7)内累加器累加的结果等于预设值时，则产生第三电信号，并将所述第三电信号转发至CPU(8)中，CPU(8)根据所述第三电信号切断DSP芯片(7)与被检测电网之间的联系。