[实用新型]基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板。

背景技术

随着用电设备和用电量的逐年增多，人们对电力系统的自动化和安全运行的要求越来越高，而电力系统的自动化和安全运行的一个要素就是实时监测电网工作情况，具有超高速动作性能的输电线路行波保护是电力系统继电保护研究的一个重要课题。但是，目前国际上尚无完善的行波保护装置面世。主要原因有两点，一是缺乏合适的数学手段分析高频暂态行波信号；二是技术要求太高，比如，要求采样频率达到800kHz以上，而处理时间要在1-2个毫秒时间完成，上述问题用传统的技术手段是无法解决的。行波是一个小的尖峰高频脉冲信号，以近光速在高压输电线路上传播并反射，其中夹杂着大量的噪声，在这恶劣的环境下，对前端采样的精度和带宽要求尤为苛刻，传统的前端采集方式是电磁互感器，精度差，频带窄，尺寸大，根本不能得到广泛应用。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种动态特性好、线性度高、精度高、频带宽以及尺寸小、外围电路简单的基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板，以实现行波信号的快速采样。

本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。

基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板，采用多层印制电路板，其结构特点是，包括多个输入电流接入端子、多个霍尔传感器、采样电路、主控芯片DSP、存储器、程序下载模块、CAN总线收发器、直流-直流转换芯片和用于连接主板的输出插接件；

所述多个输入电流端子与所述多个霍尔传感器分别相连接，用于将三相电流接入霍尔传感器；

所述霍尔传感器还与所述主控芯片DSP和采样电路相连接，由主控芯片DSP对霍尔传感器的电流进行监控，霍尔传感器将三相电流处理为三相弱电流之后输出给采样电路；

所述采样电路与所述输出插接件相连接并通过输出插接件将0-5V的采样电压输出给主板；

所述直流-直流转换芯片与所述输出插接件、霍尔传感器和主控芯片DSP相连接，直流-直流转换芯片通过输出插接件从主板引入电源并对电源进行处理后，为霍尔传感器提供±15V电压，为主控芯片DSP提供+3.3V电压；主控芯片DSP对直流-直流转换芯片为霍尔传感器的±15V电压进行监控；

所述存储器与所述主控芯片DSP直接相连接；

所述主控芯片DSP与所述输出插接件之间通过CAN总线收发器相连接，所述主控芯片DSP的端子ADD0-5、端子TYPE0-2和端子DBG与所述输出插接件直接相连接；

程序下载模块，用于在线下载程序，不需要在生产时对芯片进行烧写然后再进行焊接。

本实用新型的基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板的结构特点也在于：

所述的基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板还包括有CAN接口、B码接口和1PPS硬对时接口。

所述的基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板还包括用于检测霍尔传感器的工作电流的电流监控电路和用于检测霍尔传感器的工作电压的电压监控电路；所述电流监控电路连接在所述主控芯片DSP和所述霍尔传感器之间；所述电压监控电路连接在所述主控芯片DSP和所述霍尔传感器的供电线路之间。

所述电流监控电路包括采样模块和采集模块，采样模块的作用是把经过霍尔模块的供电电流信号，再经过精密电阻转换为电压信号；采集模块是把电压信号转换成DSP可识别的小电压信号(<3.3V)，再经过DSP处理实时电流值。

所述电压监控电路包括电阻R111～R115、电容C36和放大器U13B，用于把经过霍尔模块的供电电压信号(+/-15VDC)，通过运放电路转换为DSP可识别的小电压信号(<3.3V)。再经过DSP处理实时电流值。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型的基于高精度霍尔效应的行波测距前端模拟量采集板，应用于行波测距装置前端模拟量采集，它直接采集来自一次侧电压互感器或电流互感器的模拟量信号，具有霍尔效应的传感器是模拟通道单元的核心元件。本实用新型所采用的高精度霍尔效应行波测距前端采集系统具有动态特性好、线性度高、精度高、频带宽以及尺寸小、外围电路简单等优良特性，并为实现高频暂态行波的高速同步采集和快速处理提供了有力的保证。