[發(fā)明專利]一種超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210379049.3
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102914690A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 熊前柱;李前;胡浩亮;李鶴;李登云;楊春燕
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發(fā)明涉及一種超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),它是用于無供電電源接入、不方便接入電源、使用電池或激光等小功率電源供電，且需要高速高精度的數(shù)據(jù)采集環(huán)境。

背景技術

高壓互感器作為關口電能計量裝置的重要組成部分，是發(fā)電公司與電網(wǎng)公司、電網(wǎng)公司與供電公司、供電公司與電力用戶之間進行公平公正貿(mào)易結算，正確計算、考核電力系統(tǒng)內(nèi)部技術經(jīng)濟指標的法定計量器具。目前，電網(wǎng)一次設備狀態(tài)檢修是我國電網(wǎng)迅速發(fā)展的必然趨勢，也是降低運行成本、減少因設備過度檢修而發(fā)生事故概率的手段。以往，互感器離線校準（現(xiàn)場檢測）主要是滿足作為電能計量裝置的互感器周檢需要。我國電力系統(tǒng)有數(shù)量龐大的電力互感器，停電測試它們的誤差性能工作量龐大，費時費力，而且不能獲得三相帶電狀態(tài)下的真實數(shù)據(jù)。開展互感器在線校準技術研究可以克服上述離線校準的缺點，提高互感器誤差特性測量不確定度水平，為實現(xiàn)電能計量裝置的整體在線校準打下堅實基礎，提高電能計量的準確度。

為了實現(xiàn)110kV～220kV電壓等級關口計量點的計量用互感器的全自動實時在線校準，常規(guī)標準電壓電流互感器因體積大、笨重等因素無法滿足在線校準的需要，必須將標準電壓電流互感器經(jīng)過工藝改造，達到方便安裝、重量輕、體積小的目的，由此導致互感器輸出功率較小，信號幅度較小，容易受外界電磁干擾的影響，不利于信號的高精度和遠距離傳輸。為了解決這一問題，必須采用低功耗、高速、高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將標準電壓電流互感器輸出的信號就近數(shù)字化，并經(jīng)過光纖等方式將數(shù)字信號進行遠距離傳輸，這樣既能保證信號的精度和實時性，又能進行遠距離傳輸，達到現(xiàn)場在線校準的目的。

中國實用新型專利《高速數(shù)據(jù)采集器》（申請?zhí)枺?00820163669.2?申請日：2008-09-04）提出了一種高速數(shù)據(jù)采集器，是以CPLD為中心，主要包括數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、電源模塊等幾部分，由依次相連接的輸入端口、可調(diào)放大電路、高速A/D芯片、CPLD芯片、輸出端口組成，CPLD芯片是使用VHDL語言的，其實現(xiàn)的功能模塊主要是消抖模塊、控制模塊、FIFO存儲器模塊，具體由幅度判斷、FIFO存儲、時鐘產(chǎn)生、時序產(chǎn)生四個部分構成。然而該數(shù)據(jù)采集器無法應用于上述線路。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對背景技術提出的問題，提出一種超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它是用于無供電電源接入、不方便接入電源或電池或激光等小功率電源供電，且需要高速高精度的數(shù)據(jù)采集環(huán)境。目前本系統(tǒng)應用于變電站高壓端采樣電壓和電流信號。

本發(fā)明的技術方案是：一種超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由自動AGC及濾波模塊、溫度補償及采集補償模塊、數(shù)據(jù)采集調(diào)零模塊、AD轉換模塊、自動功耗控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、光電通訊接口組成，其特征在于，外部模擬信號通過自動AGC及濾波模塊接入后，完成前級信號濾波調(diào)理，并與溫度補償及采集補償模塊和數(shù)據(jù)采集調(diào)零模塊的輸出信號調(diào)理后經(jīng)過放大，進入AD轉換模塊轉換成數(shù)字量，再進入數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，最后通過光電通訊接口發(fā)送到終端設備，其中自動功耗控制模塊，給各模塊提供電源，并受數(shù)據(jù)處理模塊控制參與休眠模式切換及功耗管理。

如上所述的超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括基于STM32F103VET6的高穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采樣時序發(fā)生模塊，保證數(shù)據(jù)采集的時間控制精度。

如上所述的超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述AD轉換模塊的核心采用18位高速高精度SAR模數(shù)轉換器AD7631，它內(nèi)置一個18位高速采樣ADC、一個內(nèi)部轉換時鐘、一個內(nèi)部基準電壓源、糾錯電路，以及串行和并行系統(tǒng)接口端口。

如上所述的超低功耗的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述AD7631內(nèi)部5V基準電壓的典型漂移量為3ppm/℃；積分非線性誤差典型值±1.5?LSB，最大值±2.5?LSB；雙極性滿量程誤差為±0.09%FS；并行接口支持18位數(shù)據(jù)輸出，能夠一次性輸出轉換數(shù)據(jù)。