CN105842563A - 一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，包括以下步骤：设定采样源地址、存储目的地址和传送字节；第一硬件定时器触发第一数据采集模块和第二数据采集模块采集数据；第一内存直接存取单元传输数据至设定的电气量数据存储目的地址；第二内存直接存取单元切换第一数据采集模块的采集通道；第三内存直接存取单元传输数据至设定的电气量数据存储目的地址；第四内存直接存取单元切换第二数据采集模块的采集通道；第二硬件定时器读取第一数据采集模块采集的数据和第二数据采集模块采集的数据。本发明适用于中压压配网自动化系统的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，为馈线终端装置提供实时、精准的电流、电压等电气量。

Description

一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法

技术领域

本发明涉及对电力线路电压电流的采集方法，更具体涉及一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法。

背景技术

馈线终端装置FTU是中低压配网自动化系统中的重要装置，它可以实时监测开关的运行状况，并上送遥信、遥测信息给主站,实现对配电网的实时监控、故障识别，为配电网故障隔离、网络重构等提供决策依据，从而保证配电网的健康、可靠运行。FTU与柱上开关本体配合使用，与开关本体通过控制电缆和航空接插件进行电气连接，实现实时监测功能。FTU广泛适用于城乡10kV架空配电线路，对线路单相接地故障、相间故障可以实时判别，并上送告警信息。

馈线终端装置FTU通过采集线路的电压、电流、频率等电气量，当线路过压、欠压、过流、欠流时，装置启动延时保护，根据装置定值类型选择报警或跳闸。因此，电流、电压的快速精准采集，将直接影响馈线终端装置保护的结果。

现阶段，市面上已有馈线终端装置FTU能够正常的实现线路电气量监测、保护动作，但是在电气量采集的精度、速度方面存在欠缺，特别是采样点数不符合新的馈线终端装置FTU国家标准，国家标准要求一个采样周期需要64个采样点，而市面上现有的FTU多数不满足。一般市面上的FTU装置，设置一个采样中断，在采样中断中通过AD采集电气量，如果采集点数太多，会导致CPU负荷太重，造成装置软件跑飞掉，装置死机等情况。

发明内容

为了解决上述一个或多个技术问题，本发明提供一种可实现一个周期内采集64个采样点或128个采样点，适用于中压压配网自动化系统的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，为馈线终端装置提供实时、精准的电流、电压等电气量。

一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，包括以下步骤：

设定电气量数据采样源地址、电气量数据存储目的地址和传送字节，

第一硬件定时器触发第一数据采集模块和第二数据采集模块根据设定好的采样源地址采集电气量数据，

第一内存直接存取单元根据设定的传送字节将所述第一数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第二内存直接存取单元切换所述第一数据采集模块的采集通道使所述第一数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第三内存直接存取单元根据设定的传送字节将所述数据第二数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第四内存直接存取单元切换所述第二数据采集模块的采集通道使所述第二数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第二硬件定时器读取第一数据采集模块采集的数据和第二数据采集模块采集的数据。

在一些实施方式中，所述第二硬件定时器的定时周期为20/采集点数ms。

在一些实施方式中，所述第一内存直接存取单元、第二内存直接存取单元、第三内存直接存取单元和第四内存直接存取单元分别具有16个通道，每个所述通道内设有63个触发源。

在一些实施方式中，所述第一内存直接存取单元的触发源为第一数据采集模块的采样完成标志。

在一些实施方式中，所述第二内存直接存取单元的触发源为第一内存直接存取单元的传输完成标志。

在一些实施方式中，所述第三内存直接存取单元的触发源为第二数据采集模块的采样完成标志。

在一些实施方式中，所述第四内存直接存取单元的触发源为第三内存直接存取单元的传输完成标志。

其有益效果为：本发明采用第一硬件定时器触发数据采集模块采集数据，并通过内存直接存取单元自动将数据采集模块采集的模拟量传输至设定的电气量数据存储目的地址中，并在第二硬件定时器中对采集的数据进行计算，获得所需的线路电气量的实时值。

本发明可通过改变第二硬件定时器的定时周期调整馈线终端装置在每个采 样周波内采集的点数，如调整馈线终端装置在每个采样周波内32点采样或64点采样或128点采样等，本发明可通过设置数据采集模块的通道的数目将采集的数据自动传送到指定的位置，并自动进行数据采集模块的通道切换，可实现快速的采集、获得准确的电气量，且不需要CPU的接入，可大大减轻CPU的负担。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法的示意图。

具体实施方式

本发明公开一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，包括以下步骤：

设定电气量数据采样源地址、电气量数据存储目的地址和传送字节，

第一硬件定时器触发第一数据采集模块根据设定好的采样源地址采集电气量数据，

第一内存直接存取单元根据设定的传送字节将第一数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第二内存直接存取单元切换第一数据采集模块的采集通道使第一数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第一硬件定时器触发第二数据采集模块采集电气量数据，

第三内存直接存取单元根据设定的传送字节将数据第二数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第四内存直接存取单元切换第二数据采集模块的采集通道使第二数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第二硬件定时器读取第一数据采集模块采集的数据和第二数据采集模块采集的数据。

在本实施方式中，第二硬件定时器的定时周期为20/采集点数ms。第一内存直接存取单元、第二内存直接存取单元、第三内存直接存取单元和第四内存直接存取单元分别具有16个通道，每个通道内设有63个触发源。第一内存直 接存取单元的触发源为第一数据采集模块的采样完成标志。第二内存直接存取单元的触发源为第一内存直接存取单元的传输完成标志。第三内存直接存取单元的触发源为第二数据采集模块的采样完成标志。第四内存直接存取单元的触发源为第三内存直接存取单元的传输完成标志。

本发明采用第一硬件定时器触发数据采集模块采集数据，并通过内存直接存取单元自动将数据采集模块采集的模拟量传输至设定的电气量数据存储目的地址中，并在第二硬件定时器中对采集的数据进行计算，获得所需的线路电气量的实时值。

本发明可通过改变第二硬件定时器的定时周期调整馈线终端装置在每个采样周波内采集的点数，如调整馈线终端装置在每个采样周波内32点采样或64点采样或128点采样等，本发明可通过设置数据采集模块的通道的数目将采集的数据自动传送到指定的位置，并自动进行数据采集模块的通道切换，可实现快速的采集、获得准确的电气量，且不需要CPU的接入，可大大减轻CPU的负担。

实施例一

如图1所示，本实例为采集16个电气量，每个周波采样32个点。馈线线路电流电压信号的波形为正玄波，正玄波的周期为20ms，本实施例中的周波为20ms的正玄波。硬件定时器采用PIT，数据采集模块采用ADC，内存直接存取单元采用DMA。第一硬件定时器为硬件定时器PIT0，第二硬件定时器为硬件定时器PIT1；第一数据采集模块为数据采集模块ADC0，第二数据采集模块为数据采集模块ADC1；第一内存直接存取单元为模块DMA0，第二内存直接存取单元为模块DMA1，第三内存直接存取单元为模块DMA2，第四内存直接存取单元为模块DMA3。

本实施例中的馈线终端装置每个周波采样32个点，中低压配网自动化系统中架空线路为工频50Hz，每个周波时间为1/50s，即20ms，在20ms内采集32个点，每个采集点所用时间为20/32ms，即0.625ms，所以将硬件定时器PIT1的中断周期设定为0.625ms。

设定电气量数据采样源地址和电气量数据存储目的地址，以及传送的字节数。

硬件定时器PIT1触发数据采集模块ADC0和数据采集模块ADC1同时采 样，并且必须在硬件定时器ADC1的定时周期0.625ms内完成各自的八次采样。所以硬件定时器PIT1的定时周期设定为0.625/8ms，即0.078125ms。

数据采集模块ADC0通过通道1-8采集馈线终端装置上的A相电流测量、B相电流测量、C相电流测量、零序电流测量、A相电压测量、C相电压测量、电池电压+、电池电压-；

数据采集模块ADC1通过通道9-16采集馈线终端装置上的A相电流保护量、B相电流保护量、C相电流保护量、零序电流保护量、A相电压保护量、C相电压保护量、预留直流量+、预留直流量-。

内存直接存取单元传输数据采集模块ADC采集的模拟量可以减轻装置CPU的负荷。装置CPU内的DMA0和DMA1各自具有16个通道，每个通道都有63个触发源，DMA可以根据事先设定好的数据采集模块ADC采样源地址和数据存储目的地址，以及传送的字节数，将数据自动传送到指定的位置。

数据采集模块ADC0使用两个DMA通道，分别为模块DMA0和模块DMA1。

数据采集模块ADC0完成采样触发模块DMA0传输。模块DMA0的源地址设置成ADC0->R[0]，电气量数据存储目的地址设置成ADC0_Buff[8]。当硬件定时器PIT0触发数据采集模块ADC采样时，数据采集模块ADC0采样完成后，触发模块DMA0将源地址ADC0->R[0]中的数据采集模块ADC0采样数据传输到ADC0_Buff[8]中。

模块DMA0完成传输触发模块DMA1传输。模块DMA1的源地址设置成adc0_channel_ID[]，目标地址设置成ADC0->SC1[0]，即数据采集模块ADC0通道切换寄存器。源地址数组adc0_channel_ID[]中存放的是数据采集模块ADC0的八个采集通道的地址，通过模块DMA1将八个通道地址依次传输到数据采集模块ADC0通道切换寄存器ADC0->SC1[0]中，实现数据采集模块ADC0的采集通道切换。

数据采集模块ADC1使用两个DMA通道，分别为模块DMA2和模块DMA3。

数据采集模块ADC1完成采样触发模块DMA2传输数据。模块DMA2的源地址设置成ADC1->R[0]，电气量数据存储目的地址设置成ADC1_Buff[8]。当硬件定时器PIT0触发数据采集模块ADC1采样时，数据采集模块ADC1采样完 成后，会触发DMA2将源地址ADC1->R[0]中的ADC采样数据传输到ADC1_Buff[8]中。

模块DMA2完成传输触发模块DMA3传输数据。模块DMA3的源地址设置成adc1_channel_ID[]，目标地址设置成ADC1->SC1[0]，即数据采集模块ADC1通道切换寄存器。源地址数组adc1_channel_ID[]中存放的是数据采集模块ADC1的八个采集通道的地址，通过DMA3将八个通道地址依次传输到数据采集模块ADC1通道切换寄存器ADC1->SC1[0]中，实现数据采集模块ADC1的采集通道切换。

这样，可以实现在每次硬件定时器PIT1的定时周期0.625ms内，数据采集模块ADC0和数据采集模块ADC1都完成各自的八个通道模拟量的采集，在硬件定时器PIT1的周期中断中，将采集获得的模拟量值通过参与到电气量的傅里叶计算和均方根计算中，输出电气量的测量值和保护值。

在其他实施方式中，如需将32点采样改为64点采样，只需要将硬件定时器PIT1的定时周期改为20/64ms，即0.3125ms，将硬件定时器PIT1的定时周期改为0.3125/8ms，即0.0390625ms，即可。不论32点采样，还是64点采样，均不会增加CPU的负荷。

上面结合附图对本发明的一些实施方式做了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定电气量数据采样源地址、电气量数据存储目的地址和传送字节，

第一硬件定时器触发第一数据采集模块和第二数据采集模块根据设定好的采样源地址采集电气量数据，

第一内存直接存取单元根据设定的传送字节将所述第一数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第二内存直接存取单元切换所述第一数据采集模块的采集通道使所述第一数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第三内存直接存取单元根据设定的传送字节将所述数据第二数据采集模块所采集的电气量数据传输至设定的电气量数据存储目的地址，

第四内存直接存取单元切换所述第二数据采集模块的采集通道使所述第二数据采集模块继续通过下一个采集通道采集电气量数据，

第二硬件定时器读取第一数据采集模块采集的数据和第二数据采集模块采集的数据。

2.根据权利要求1所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第二硬件定时器的定时周期为20/采集点数ms。

3.根据权利要求1所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第一内存直接存取单元、第二内存直接存取单元、第三内存直接存取单元和第四内存直接存取单元分别具有16个通道，每个所述通道内设有63个触发源。

4.根据权利要求1所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第一内存直接存取单元的触发源为第一数据采集模块的采样完成标志。

5.根据权利要求4所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第二内存直接存取单元的触发源为第一内存直接存取单元的传输完成标志。

6.根据权利要求1所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第三内存直接存取单元的触发源为第二数据采集模块的采样完成标志。

7.根据权利要求6所述的适用于馈线终端装置电气量的快速采集方法，其特征在于，所述第四内存直接存取单元的触发源为第三内存直接存取单元的传输完成标志。