[发明专利]一种高可靠的键相脉冲自适应采样电路

说明书

本发明涉及一种高可靠的键相脉冲自适应采样电路，属于电力系统实时测量技术领域，包括第一A/D采样模块、幅值衰减模块、比较模块和处理器，第一A/D采样模块连接处理器，幅值衰减模块经过比较模块连接处理器，处理器用于根据第一A/D采样模块采集到的键相脉冲计算幅值衰减系数和比较阈值，幅值衰减模块用于接收处理器发送的衰减系数，并根据该衰减系数衰减键相脉冲的幅值，比较模块用于将处理器反馈的比较阈值与幅值衰减后的键相脉冲进行比较，输出能够被处理器直接采集的电平信号。本发明可自适应现场多样化的脉冲，降低人工消耗，提高智能化程度；同时可适时自检比较器阈值参考电压，提高系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种高可靠的键相脉冲自适应采样电路，属于电力系统实时测量技术领域。

背景技术

发电机功角是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据，是反映电力系统稳定性的重要状态指标之一，因此，研究一种高可靠的发电机功角测量电路具有重要意义。

目前，发电机的功角是通过键相传感器测量得到的，键相测量是通过在被测轴上设置一个凹槽2，称键相标记，如图1所示，当这个凹槽2转到探头位置时，相当于探头与被测面间距变化，传感器1会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此，通过对脉冲计数，可以测量轴的转速；通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。

由于键相传感器的种类繁多，不同键相传感器输出的脉冲幅值存在较大的个体差异，脉冲幅值在-48V～+48V之间。而普通信号调理、采集等模拟电路可识别的信号电平范围要小得多，比如-15V～+15V或者-10V～+10V，FPGA等处理器能识别的电平范围为0～3.3V或者0～5V,不能直接采集键相脉冲。因此，需要一种采样电路对不同幅值大小的键相脉冲进行幅值衰减、整形、调理后，转换成能够被后级采样电路识别的电平。

传统的做法是通过拨码开关进行手动设置，把键相脉冲幅值按比例进行衰减。如图2所示，需根据现场键相传感器的实际脉冲幅值，手动设定两个拨码开关，来分别配置幅值衰减系数和比较器阈值参考电压，直接送入比较器进行比较输出，应用不灵活，自适应性不强，对电路故障检测也不够准确。

现有技术中，大多键相脉冲的采集电路不能适应多种传感器输出的不同幅值大小的键相脉冲，例如公告号为CN202869638U的中国专利提出了一种“旋转机械的键相信号自适应处理系统”，以及公告号为CN202158899U的中国专利提出了一种“键相器模块”，均只能针对单一幅值的键相脉冲，当多个不同幅值大小的键相脉冲均需要采集时，上述两个专利中的采集模块均不能准确、有效的自动采集键相脉冲。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠的键相脉冲自适应采样电路，用于解决现有键相脉冲采集电路不能识别脉冲幅值、需要手动配置，自适应能力差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种键相脉冲采样电路，包括第一A/D采样模块、幅值衰减模块、比较模块和处理器，幅值衰减模块的输入端用于接收键相脉冲，幅值衰减模块的输出端分别连接第一A/D采样模块和比较模块，第一A/D采样模块连接处理器，比较模块的输入端连接处理器，处理器用于根据第一A/D采样模块采集到的键相脉冲计算幅值衰减系数和比较阈值，幅值衰减模块用于接收处理器发送的衰减系数，并根据该衰减系数衰减键相脉冲的幅值，比较模块用于将处理器反馈的比较阈值与幅值衰减后的键相脉冲进行比较，输出能够被处理器直接采集的电平信号。

本发明首先通过处理器采集键相脉冲的幅值，根据键相脉冲的幅值的最大值和最小值，计算出合适的幅值衰减系数和比较阈值，将经过幅值衰减模块的键相脉冲和比较模块中的比较阈值进行比较，最后输出能够被处理器直接采集的电平信号。本发明的采集电路能够自动适应多种输出不同脉冲幅值大小的键相传感器，实现键相脉冲的智能采样。