本系統所要實現的功能有:6路電壓輸入、6路電流輸入、16路狀態輸入、2路脈沖輸入;可以存儲128個帶時標的事件記錄、電路的電流最大值、最大需量等;包括8個通道的繼電器輸出,標準RS232和485接口,每個測量和計算的數據都應從通訊端口讀出,其協議為DNP3.0和MODBUS;現場可控制等功能。
在采樣過程中,6路的電壓采樣和6路的電流采樣,采用的是14bit的數模轉換器AD7865,交流電經信號調理后進入數模轉換器,并最終由DSP讀取并處理。16路的狀態采集,首先經過光電耦合進入系統,后由DSP讀取處理,同時記錄時標,存儲進入FLASH 。2路的脈沖計數通過單片機計數并把所得的數據傳送給DSP,由DSP完成最后的處理。
系統總體設計
總體設計框圖如圖1,系統分為數據采集部分、數據處理單元、全局控制器以及數據傳輸共四個部分。
數據采集部分,主要負責采集外部的數據,包括6路電壓采集、6路電流采集、16路的狀態采集以及2路脈沖采集。采集的數據包括電壓電流的大小、相位,供電線路的狀態以及脈沖的個數等。數據采集部分的電壓采集和電流采集,通過電壓電流互感器以及信號調理后,進入AD7865采樣,并由DSP讀取處理;16路的狀態采集,采集供電線路中的供電情況,通過光電耦合電路后,由DSP讀取處理;2路脈沖采集,通過光電耦合,進入AT89C51,由AT89C51進行計數處理。
數據處理單元,主要由DSP系統以及實時鐘系統組成,DSP采用TI公司的TMS320VC5402,而實時鐘采用DS1305。DSP負責對采集進入系統的數據進行處理,計算電流電壓的有效值、諧波以及相位等,并對事件進行記錄。而實時鐘為系統提供時間依據,并為系統提供秒中斷信號。
在數據的傳輸上,使用標準的RS232和485接口,每個測量或計算的數據都可以從通訊口讀出;采用電力系統通用數據傳輸協議:DNP3.0協議以及MODBUS協議,保證了系統的良好的移植性;通訊的波特率、PT變化、設備地址、脈沖常數等都可以用戶自己設置。
在人機互動方面,系統本身帶有鍵盤和數碼管顯示,每個測量值都可以從鍵盤讀出,每個讀出的數據都有比較明顯的標識,讓使用者一目了然;并且可以現場進行配置,實現了良好的人機互動。