CN204807650U - 一种稳定高效的交流采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种稳定高效的交流采样装置，电源和电池用于供电，微处理器与交流采样芯片、存储器、通信装置及液体晶键盘电路连接；交流采样芯片与电压电流互感器电路连接；该稳定高效的交流采样装置设置了电压电流互感器、交流采样芯片、存储器、微处理器、电源、通信装置及液晶键盘等部件，并且在该装置中交流采样芯片负责对数据进行采集和绝大部分数据的计算，占用微处理器MCU的资源很少；同时，因为采用专用的计量芯片，采样率高，工作稳定精度高，扛干扰能力好;采用UI，红外通信口等方便客户使用，软件中对计量芯片运行状态进行监控，发生校准参数异常立即处理，维护成本降低。

Description

一种稳定高效的交流采样装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种稳定高效的交流采样装置。

背景技术

目前在国网电力集抄系统中交流采样装置使用频繁，在计量、电网质量分析、防窃电等部分扮演着重要的角色，具有不可替代的作用。随着我国经济实力和科学技术的蓬勃发展，电力集抄系统要求更加严格，需要更加智能更加可靠，因此在集抄系统中对于交流采样装置的精度，稳定性，使用便利性有了更高的要求；普通的交流采样装置的采样部分的基本工作原理是通过电压互感器把交流电压转变为交流小信号，通过电流互感器将交流电流转变为交流小信号，然后经过低通滤波器输入给电能计量芯片，微处理器MCU控制模数转换模块进行数据采集。电能计量芯片能够计算出电压，电流，有功功率，有功电能量等基本数据，并能储存电压电流的波形数据，供微处理器MCU进行计算从而得到无功功率，谐波，相位角等数据。

普通的交流采样装置一方面依赖微处理器进行控制数据采集，并参与了大部分数据的计算，因此制约了交流采样装置其他方面的性能，比如通讯、存储，要想提高性能必须使用更好的处理器，但是价格提高了；同时，微处理器因为负责处理多个任务，很难保证交流采样取样的稳定性以及采样率，很容易出现因为采样率不够而照成的频谱泄露，从而得到的结果就不准确；最后，电力集抄系统所处的电磁环境恶劣，普通交流采样装置很容易受到其干扰，特别是输入为小信号时；所以亟需一种稳定高效的交流采样装置以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种稳定高效的交流采样装置，该稳定高效的交流采样装置可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本实用新型采取的技术方案是：提供一种稳定高效的交流采样装置，电源和电池用于供电，微处理器与交流采样芯片、存储器、通信装置及液晶键盘电路连接；交流采样芯片与电压电流互感器电路连接。

该稳定高效的交流采样装置设置了电压电流互感器、交流采样芯片、存储器、微处理器、电源、通信装置及液晶键盘等部件，并且在该装置中交流采样芯片负责对数据进行采集和绝大部分数据的计算，占用微处理器MCU的资源很少；同时，因为采用专用的计量芯片，采样率高，工作稳定精度高，扛干扰能力好;采用UI，红外通信口等方便客户使用，软件中对计量芯片运行状态进行监控，发生校准参数异常立即处理，维护成本降低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的稳定高效的交流采样装置的结构示意图。

其中：1、电压电流互感器；2、交流采样芯片；3、存储器；4、微处理器；5、电源；6、通信装置；7、液晶键盘。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种稳定高效的交流采样装置，如图1所示，包括微处理器4和用于供电的电源5；所述微处理器4与交流采样芯片2、存储器3、通信装置6及液晶键盘7电路连接；所述交流采样芯片2与电压电流互感器1电路连接。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的电源5内部设置有备用电池。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的通信装置5内部设置有GPRS通信模块和红外通信模块。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的所述电压电流互感器1由三个电压互感器和三个电流互感器组成。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的交流采样芯片2为多功能防窃电三相电能专用计量芯片。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的液晶键盘7由5V单色液晶和矩阵键盘组成。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置采用专用计量芯片，很少占用MCU资源，使得MCU更好的处理通信、存储等其他任务，在小信号时依然具备较好计量的精度和抗干扰能力；在软件上对ATT7022E芯片进行了监控，发现校准参数异常将会重新写入校准的参数，保证装置正常运行；使用红外通信模块配合红外掌机对ATT7022E芯片进行校准，方便快捷；存储器的一部分采用的是铁电存储器，用于存储电能计量值，特别在断电时，由备用电池提供电源，该装置会存储必要的数据，待下次上电时处理，保证计量数据的准确性，存储稳定，读写次数高。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置以下部件组成，分别为电压电流互感器1（PT/CT），交流采样芯片2（ATT7022E），微处理器3(MCU)，，红外通信模块和GPS通信模块，电源和备用电池。PT/CT负责把电压电流的交流大信号转变为交流小信号，然后信号传送给ATT7022E高精度专用电能计量芯片，该芯片内部负责对信号进行处理，包括低通滤波，AD采样，计算等。MCU直接从ATT7022E获得大部分交流采样数据和状态，并监控ATT7022E的运行状态，一旦发现芯片异常，将重新写入校准参数，保证芯片计量的准确性；需要存储的数据由MCU负责统计并放入存储器，存储器一部分存储电能数据，一部分存储ATT7022E的参数，特别的如果发生断电，当前计量部分的数据会存入存储器，待上电时处理，以保证计量数据的准确性；可通过红外通信模块对ATT7022E芯片进行校准，GPRS通信模块负责将交流采样数据传输给主站；液晶键盘实现简单的UI，可以查看交流采样数据，电源和备用电池负责保证各部分正常工作。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置该稳定高效的交流采样装置设置了电压电流互感器1、交流采样芯片2、存储器3、微处理器4、电源5、通信装置6及液晶键盘7等部件，并且在该装置中交流采样芯片负责对数据进行采集和绝大部分数据的计算，占用微处理器MCU的资源很少；同时，因为采用专用的计量芯片，采样率高，工作稳定精度高，扛干扰能力好;采用UI，红外通信口等方便客户使用，软件中对计量芯片运行状态进行监控，发生校准参数异常立即处理，维护成本降低。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置使用专用的计量芯片，较普通的交流采样装置，使用了更少的MCU资源，具有更好的性能；同时具有满足国网要求的精度和抗干扰能力；使用红外通信模块进行对计量芯片进行校准，方便简洁；软件中加入了对计量芯片的监控，以及对于停电时的特殊处理，使能整个装置在运行时稳定可靠，减少维护。

附交流采样精度：

表1：

表2：

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的PT/CT部分，连接时为有3个PT，3个CT，为A,B,C三路电压输入，和A，B，C,三路电流的输入；经过PT/CT后的信号，接入ATT7022E的通道0到通道6；MCU与ATT7022E的通信采用的是SPI总线通信方式，ATT7022E端的接线为SCL，DIN，DOUT，MCU端的接线为普通的IO口，即MCU通过普通IO模拟SPI总线通信；存储器，一部分采用的是MCU内部的flash，一部分为外置的铁电存储器，铁电存储器与MCU通信采用I2c通信方式，同样采用的是MCU的普通IO口模拟I2c总线；液晶采用的是160*160分辨率的单色液晶，背景为灰色，与MCU通信采用的是自带的驱动，键盘采用的是IO口查询的方式获取键值，获取键值过程中加入延时消除抖动带来的响应；GPRS和红外通信口为两个连接MCU的两个串口。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的校准过程：

（1）、使用红外通信口对ATT7022E进行复位。

（2）、用红外通信口对ATT7022E模式配置寄存器(0x01)写入：0xB97E，开启VrefChopper功能提升Vref性能；开启功率有效值慢速模式，减小跳动；配置EMU时钟921.6kHz，降低功耗；开启6路ADC，关闭In通道EMU；单元配置寄存器(0x03)写入：0xF804，开启能量计量，使用功率作为潜动起动依据，关闭基波功能，视在功率能量选择PQS方式；模拟模块使能寄存器(0x31)写入：0x3427，开启高通滤波器；开启BOR电源监测电路。

对ATT7022EHFCONST寄存器写入0x00B6。

（3）、在校准台上给交流采样装置输入A,B,C三相电压输入A相电流，确保功率因数为1，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PgainA、w_QgainA和w_SgainA；保功率因数为0.5，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PhSregApq0，w_PhSregApq1；读取校准台上的A相电压，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_UgainA；读取校准台上的A相电流，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_IgainA。

（4）、在校准台上给交流采样装置输入A,B,C三相电压输入B相电流，确保功率因数为1，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PgainB、w_QgainB和w_SgainB；保功率因数为0.5，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PhSregBpq0，w_PhSregBpq1；读取校准台上的B相电压，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_UgainB；读取校准台上的B相电流，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_IgainB。

（5）、在校准台上给交流采样装置输入A,B,C三相电压输入C相电流，确保功率因数为1，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PgainC、w_QgainC和w_SgainC；保功率因数为0.5，读取校准台上的误差值，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_PhSregCpq0，w_PhSregCpq1；读取校准台上的C相电压，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_UgainC；读取校准台上的C相电流，按照交流采样芯片资料计算出值，通过红外通信口写入寄存器w_IgainC。

(6)、将校准参数保存到flash，备用。

根据本申请的一个实施例，该稳定高效的交流采样装置的使用过程:

按照实例1和实例2操作后，可以通过键盘查询液晶的交流采样参数，包括电压，电流，相位角，功率因数，有功功率，正向有功电能量，反向有功电能量，谐波等；可以通过GPRS模块与主站进行通信，主站可以实时查询交流采样的数据。

以上所述实施例仅表示本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。因此本实用新型的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (6)

1.一种稳定高效的交流采样装置，其特征在于：包括微处理器（4）和用于供电的电源（5）；所述微处理器（4）与交流采样芯片（2）、存储器（3）、通信装置（6）及液晶键盘（7）电路连接；所述交流采样芯片（2）与电压电流互感器（1）电路连接。

2.根据权利要求1所述的稳定高效的交流采样装置，其特征在于：所述电源（5）内部设置有备用电池。

3.根据权利要求1所述的稳定高效的交流采样装置，其特征在于：所述通信装置（5）内部设置有GPRS通信模块和红外通信模块。

4.根据权利要求1所述的稳定高效的交流采样装置，其特征在于：所述电压电流互感器（1）由三个电压互感器和三个电流互感器组成。

5.根据权利要求1所述的稳定高效的交流采样装置，其特征在于：所述交流采样芯片（2）为多功能防窃电三相电能专用计量芯片。

6.根据权利要求1所述的稳定高效的交流采样装置，其特征在于：所述液晶键盘（7）由5V单色液晶和矩阵键盘组成。