CN111157784A - 一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法，涉及配电网故障检测技术领域。针对中压配电网故障检测采样，现有DTU柜可采样同一时刻的电测量，但DTU造价昂贵，安装不便。本发明包括3片AD采样芯片、主控MCU、外扩RAM存储器、电压电流转换电路，采样时，主控MCU通过同一个SPI接口发送命令给3片AD采样芯片，再通过3个SPI接口同时接收3个AD采样芯片回应的数据。灵活使用了SPI接口的主从模式，使得每片AD采样芯片的数据可以同步采样、同步接收、同步计算，主控MCU的SPI口接收到的数据保存一份副本在外扩RAM存储器中，用于展示录波功能，原始数据用于数据处理计算成对业务有用的二次数据。

Description

一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法
技术领域
本发明涉及配电网故障检测技术领域，尤其涉及一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法。
背景技术
目前，我国中压配电网覆盖范围广，电网故障频繁发生，开闭所、环网柜是配电网故障检测重要节点。这两者内部支路数众多，故障检测需要采样同一时刻的电测量，现有DTU柜虽可解决这些问题，但DTU造价昂贵，且对安装空间、网络等要求严苛。因此，体积较小，安装要求较低的同步采样装置有较大的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法，以降低故障采样的设备成本为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种多回路电测量同步采样装置，包括多个AD采样芯片、主控MCU、外扩RAM存储器和电压电流转换电路，所述的多个AD采样芯片均与电压电流转换电路连接，所述的主控MCU通过SPI接口与每个AD采样芯片连接，SPI接口数量与AD采样芯片数量相同，一一对应连接，其中一个SPI接口作为主机模式连接，其余SPI接口作为从机模式连接，所述的外扩RAM存储器与主控MCU连接。通过使用SPI接口的主从模式，使得每片AD采样芯片的数据可以同步采样、同步接收、同步计算，主控MCU的SPI口接收到的数据保存一份副本在外扩RAM存储器中，用于展示录波功能，原始数据用于数据处理计算成对业务有用的二次数据，连接结构简单，占用体积小，安装方便，成本低，可有效替代DTU柜的采样功能，降低故障采样的设备成本。
作为优选技术手段：所述的SPI接口与AD采样芯片数量均为3个，3个SPI接口分别为SPI_1、SPI_2和SPI_3，3个AD采样芯片分别为AD_1、AD_2和AD_3，AD采样芯片的DRDY脚与MCU的INT中断脚相连，AD采样芯片的SDI脚与MCU的SPI1的MOSI脚相连，AD_1的SDO脚与SPI1的MISO脚相连，AD_2和AD_3的SDO脚分别与SPI2、SPI3的MOSI脚相连。可有效实现SPI接口的主从连接方式。
作为优选技术手段：每个AD采样芯片可同时采样8个通道的电压或电流值。支持采样通道多，使主控主控MCU可同时实现接收24个通道的电压或电流值。
一种多回路电测量同步采样装置的采样方法，包括以下步骤：
1）AD采样芯片采集经电压电流转换电路处理过的电压电流信号，采样一个点的数据完成后，所述的多个AD采样芯片各自向主控MCU触发一个外部中断；
2）主控MCU在接收每个AD采样芯片给出的外部中断后，即每个AD采样芯片都完成采样后，通过SPI主机模式接口向每个AD采样芯片同时发送读取数据的指令，每个AD采样芯片会同时接收到这条指令；
3）主控MCU同时开启每个SPI接口的接收，接收来自每个AD采样芯片的采样数据；
4）主控MCU把接收到的采样数据保存一份副本在外扩RAM存储器中；
5）主控MCU把采样数据进行二次运算，得到可用于业务功能的有效数据。本方法有效实现同步采样、同步接收和同步计算，实现采样数据的副本保存，实现方法简单。
有益效果：通过灵活使用SPI接口的主从模式，使得每片AD采样芯片的数据可以同步采样、同步接收、同步计算，主控MCU的SPI口接收到的数据保存一份副本在外扩RAM存储器中，用于展示录波功能，原始数据用于数据处理计算成对业务有用的二次数据，连接结构简单，占用体积小，安装方便，可有效替代DTU柜的采样功能，降低故障采样的设备成本，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明原理结构图。
图中：1-主控MCU；2- AD采样芯片；3-外扩RAM存储器；4-电压电流转换电路；101-SPI接口。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种多回路电测量同步采样装置，包括3个AD采样芯片2、主控MCU1、外扩RAM存储器3和电压电流转换电路4，3个AD采样芯片2均与电压电流转换电路4连接，主控MCU1通过3个SPI接口101与3个AD采样芯片2连接，3个SPI接口101分别为SPI_1、SPI_2和SPI_3，3个AD采样芯片2分别为AD_1、AD_2和AD_3，其中一个SPI_1接口作为主机模式连接，SPI_2和SPI_3接口作为从机模式连接，外扩RAM存储器3与主控MCU1连接。
为了实现SPI接口101的主从连接方式，AD采样芯片2的DRDY脚与MCU的INT中断脚相连，AD采样芯片2的SDI脚与MCU的SPI1的MOSI脚相连，AD_1的SDO脚与SPI1的MISO脚相连，AD_2和AD_3的SDO脚分别与SPI2、SPI3的MOSI脚相连。可有效实现SPI接口101的主从连接方式，SPI1为主接口。
一种多回路电测量同步采样装置的采样方法，其过程包括以下步骤：
1）AD采样芯片2采集经电压电流转换电路4处理过的电压电流信号，采样一个点的数据完成后，3个AD采样芯片2各自向主控MCU1触发一个外部中断；
2）主控MCU1在接收AD采样芯片2给出的3个外部中断后，即3个AD采样芯片2都完成采样后，通过SPI主机模式接口SPI_1向每个AD采样芯片2同时发送读取数据的指令，3个AD采样芯片2会同时接收到这条指令；
3）主控MCU1同时开启3个SPI接口101的接收，接收来自3个AD采样芯片2的采样数据；
4）主控MCU1把接收到的采样数据保存一份副本在外扩RAM存储器3中；
5）主控MCU1把采样数据进行二次运算，得到可用于业务功能的有效数据。本方法有效实现同步采样、同步接收和同步计算，实现采样数据的副本保存，实现方法简单。
本装置由一个主机模式的SPI_1发送指令，其它两个SPI接口101只用于接收来自AD芯片的数据。
通过使用SPI接口101的主从模式，使得每片AD采样芯片2的数据可以同步采样、同步接收、同步计算，主控MCU1的SPI口接收到的数据保存一份副本在外扩RAM存储器3中，用于展示录波功能，原始数据用于数据处理计算成对业务有用的二次数据，连接结构简单，占用体积小，成本低，可有效替代DTU柜的采样功能，降低故障采样的设备成本。
本实例中，每个AD采样芯片2可同时采样8个通道的电压或电流值。支持采样通道多，使主控主控MCU1可同时实现接收24个通道的电压或电流值。
以上图1所示的一种多回路电测量同步采样装置及其采样方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种多回路电测量同步采样装置，其特征在于：包括多个AD采样芯片（2）、主控MCU（1）、外扩RAM存储器（3）和电压电流转换电路（4），所述的多个AD采样芯片（2）均与电压电流转换电路（4）连接，所述的主控MCU（1）通过SPI接口（101）与每个AD采样芯片（2）连接，SPI接口（101）数量与AD采样芯片（2）数量相同，一一对应连接，其中一个SPI接口（101）作为主机模式连接，其余SPI接口（101）作为从机模式连接，所述的外扩RAM存储器（3）与主控MCU（1）连接。
2.根据权利要求1所述的一种多回路电测量同步采样装置，其特征在于：所述的SPI接口（101）与AD采样芯片（2）数量均为3个，3个SPI接口（101）分别为SPI_1、SPI_2和SPI_3，3个AD采样芯片（2）分别为AD_1、AD_2和AD_3，AD采样芯片（2）的DRDY脚与MCU的INT中断脚相连，AD采样芯片（2）的SDI脚与MCU的SPI1的MOSI脚相连，AD_1的SDO脚与SPI1的MISO脚相连，AD_2和AD_3的SDO脚分别与SPI2、SPI3的MOSI脚相连。
3.根据权利要求2所述的一种多回路电测量同步采样装置，其特征在于：每个AD采样芯片（2）可同时采样8个通道的电压或电流值。
4.采用权利要求1所述的一种多回路电测量同步采样装置的采样方法，其特征在于包括以下步骤：
1）AD采样芯片（2）采集经电压电流转换电路（4）处理过的电压电流信号，采样一个点的数据完成后，所述的多个AD采样芯片（2）各自向主控MCU（1）触发一个外部中断；
2）主控MCU（1）在接收每个AD采样芯片（2）给出的外部中断后，即每个AD采样芯片（2）都完成采样后，通过SPI主机模式接口向每个AD采样芯片（2）同时发送读取数据的指令，每个AD采样芯片（2）会同时接收到这条指令；
3）主控MCU（1）同时开启每个SPI接口（101）的接收，接收来自每个AD采样芯片（2）的采样数据；
4）主控MCU（1）把接收到的采样数据保存一份副本在外扩RAM存储器（3）中；
5）主控MCU（1）把采样数据进行二次运算，得到可用于业务功能的有效数据。
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