专利名称：一种交流同步采集系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及信号采集领域，尤其涉及一种交流同步采集系统及其实现方法。
背景技术：
随着我国电网综合自动化的不断发展，对电网自动化监测系统的要求不再满足于功能实现，还要求保证远动数据的实时性、可靠性、正确性和准确性。目前，采样芯片推出时间较长，无论采样精度还是速度都比较慢；并且采集系统无法实现多个采样芯片的同步采集，所以，传统的数据信号采集系统采样精度低、转换速率慢、采集量有限且实时性差，其性能远不能满足不断发展的自动化技术对电网监测的新要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术无法实现多个采样芯片同步采集的缺陷，提供一种实现多个模数转换器同步采集的交流同步采集系统及其实现方法，弥补了现有交流电参量采集系统的性能缺陷。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种交流同步采集系统，所述系统包括信号采集单元、GPS时钟同步单元以及分别与所述信号采集单元和所述GPS时钟同步单元连接的信号处理单元，所述信号处理单元由多个模数转换器及分别与每个模数转换器通过数据总线连接的主控器组成，其中
所述信号采集单元，用于分别通过电压互感器和电流互感器对待采样的交流电参量进行电平转换，并对电平转换后的交流电参量进行信号调理之后输入至每个模数转换器，其中，所述交流电参量包括三相电压和三相电流；
所述GPS时钟同步单元，用于为每个模数转换器提供同步采集频率；
所述模数转换器，用于对所述交流电参量进行模数转换，以生成数字量的采样数据； 所述主控器，用于通过数据总线读取所述采样数据。优选地，所述数据总线为CAN总线。优选地，所述GPS时钟同步单元由GPS模块、恒温晶振以及分别与所述GPS模块和所述恒温晶振连接的时钟产生电路组成，其中，所述时钟产生电路根据所述GPS模块所产生的时间基准和所述恒温晶振所产生的时钟信号产生同步采集频率。优选地，所述GPS模块通过串口与所述主控器连接。优选地，所述时钟产生电路分别与每个模数转换器和所述主控器连接。本发明还提供一种交流同步采集系统的实现方法，所述交流同步采集系统为上述的交流同步采集系统，所述方法包括以下步骤
51.根据每周波采样点数计算采样时间间隔；
52.将所述采样时间间隔设置到GPS模块中，所述GPS模块根据所述采样时间间隔向主控器发出脉冲信号，所述主控器控制多个模数转换器进行采样，所述模数转换器将所采样的模拟量转换为数字量的采样数据；53.判断所述采样时间间隔是否到达，若是，则执行步骤S4，若否，则循环步骤S3；
54.通过数据总线读取所述模数转换器中的采样数据；
55.通过数字滤波算法对所述采样数据进行处理，并通过交流采样算法计算所述采样数据中各项电参量的有效值，其中，所述各项电参量的有效值包括电压有效值、电流有效值、有功功率有效值和无功功率有效值。优选地，所述数字滤波算法为一阶低通滤波算法。优选地，所述一阶低通滤波算法的公式为 y (n) = a*x(n) + (l-a)*y (n-1)；
其中，a为滤波系数，n为当前采样次数，x (n)为当前采样值,y (n_l)为前一次滤波输出值，y(n)为当前滤波输出值。优选地，所述交流采样算法为均方根算法。优选地，通过所述均方根算法计算所述采样数据中各项电参量的有效值的公式具体为
权利要求
1.一种交流同步采集系统，其特征在于，所述系统包括信号采集单元、GPS时钟同步单元以及分别与所述信号采集单元和所述GPS时钟同步单元连接的信号处理单元，所述信号处理单元由多个模数转换器及分别与每个模数转换器通过数据总线连接的主控器组成，其中 所述信号采集单元，用于分别通过电压互感器和电流互感器对待采样的交流电参量进行电平转换，并对电平转换后的交流电参量进行信号调理之后输入至每个模数转换器，其中，所述交流电参量包括三相电压和三相电流； 所述GPS时钟同步单元，用于为每个模数转换器提供同步采集频率； 所述模数转换器，用于对所述交流电参量进行模数转换，以生成数字量的采样数据； 所述主控器，用于通过数据总线读取所述采样数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据总线为CAN总线。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GPS时钟同步单元由GPS模块、恒温晶振以及分别与所述GPS模块和所述恒温晶振连接的时钟产生电路组成，其中，所述时钟产生电路根据所述GPS模块所产生的时间基准和所述恒温晶振所产生的时钟信号产生所述同步采集频率。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述GPS模块通过串口与所述主控器连接。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述时钟产生电路分别与每个模数转换器和所述主控器连接。
6.一种交流同步采集系统的实现方法，其特征在于，所述交流同步采集系统为上述权利要求I至5任一项所述的交流同步采集系统，所述方法包括以下步骤 51.根据每周波采样点数计算采样时间间隔； 52.将所述采样时间间隔设置到GPS模块中，所述GPS模块根据所述采样时间间隔向主控器发出脉冲信号，所述主控器控制多个模数转换器进行采样，所述模数转换器将所采样的模拟量转换为数字量的采样数据； 53.判断所述采样时间间隔是否到达，若是，则执行步骤S4，若否，则循环步骤S3； 54.通过数据总线读取所述模数转换器中的采样数据； 55.通过数字滤波算法对所述采样数据进行处理，并通过交流采样算法计算所述采样数据中各项电参量的有效值，其中，所述各项电参量的有效值包括电压有效值、电流有效值、有功功率有效值和无功功率有效值等。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数字滤波算法为一阶低通滤波算法。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述一阶低通滤波算法的公式为y (_rO=s*x (n)+ (l -a)*y (n-1)； 其中，a为滤波系数，n为当前采样次数，X (n)为当前采样值,y (n_l)为前一次滤波输出值，y(n)为当前滤波输出值。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述交流采样算法为均方根算法。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述均方根算法计算所述采样数据中各项电参量的有效值的公式具体为
全文摘要
本发明公开一种交流同步采集系统及其实现方法，该系统包括信号采集单元，用于分别通过电压互感器和电流互感器对待采样的交流电参量进行电平转换，并对电平转换后的交流电参量进行信号调理之后输入至每个模数转换器；GPS时钟同步单元，用于为每个模数转换器提供同步采集频率；信号采集单元，分别与信号采集单元和GPS时钟同步单元连接，由多个模数转换器及分别与每个模数转换器通过数据总线连接的主控器组成，其中，模数转换器，用于对所述交流电参量进行模数转换，以生成数字量的采样数据；主控器，用于通过数据总线读取所述采样数据。该技术方案采样精度高、转换速率快、采集量多且实时性好，另外，提高了系统的通信速率和数据容量。
文档编号G01R19/25GK103033675SQ20121052985
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者吴立军, 甘婷婷, 刘海涛, 谢国清, 辛勇军 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司