电力仪表的故障录波方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力仪表的故障录波方法，属于电力仪表【技术领域】，本发明方法包括如下步骤：步骤一：对设备进行初始化，将故障触发标志位清零“0”；步骤二：微控制器发送通道采集命令，启动电能计量芯片进行AD采样，并读取缓存中的ADC采样数据；步骤三：判断故障触发标志位的状态，如果故障触发标志位有触发事件，则将触发标志位置“1”，更新故障后缓冲区数据，并退出故障录波功能；如果故障触发标志位没有触发事件，则将读取到的ADC采样数据更新故障前缓冲区数据并返回步骤二。本发明在原有硬件的基础上进行升级，采用合理算法和处理机制，从硬件和软件两方面重新设计来达到故障录波的效果。
【专利说明】电力仪表的故障录波方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力仪表【技术领域】，具体涉及一种电力仪表的故障录波方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统日新月异的发展，安全保障和故障分析不断呈现扩大化、复杂化的 趋势。传统电力仪表的测量功能已经远远不能满足现代电力系统的需求了，电力故障录波 装置开始在越来越多的电力系统中使用，可W在电力系统发生故障（如线路短路、接地W 及系统过电压、过流等）时，自动的、准确的记录电力系统故障发生前后电压电流的波形， 通过该些波形的分析比较，对分析故障的发生原因具有非常重要的作用。
[0003] 市场上专口的故障录波装置功能复杂、价格昂贵，价格是传统电力仪表的5?10 倍，一般只有在安全级别较高的电力系统中才会被使用。如何在多功能电力仪表和故障录 波装置中寻找到一种折中的解决方案，既兼顾了仪表的常规测量功能，又可W做简单的故 障录波功能，该是具有巨大市场需求的。
[0004] 目前市场上稍高端的电力仪表都采用了 ARM或DSP内核的处理器和专口的AD芯 片，比原本的8位单片机的硬件资源和运行速度要提高很多，在此硬件基础上该些电力仪 表除了电量参数的测量精度提高外，就是在菜单界面的设计上丰富许多，但很多功能界面 都没有很强的实用性，而借此优秀的硬件平台，实现故障录波功能则具有很高的实用性和 指导价值。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是在原有的电力仪表硬件基础上增加故障录波功能，本 发明提供一种带有故障录波功能的电力仪表，在原有硬件的基础上进行升级，采用合理算 法和处理机制，从硬件和软件两方面重新设计来达到故障录波的效果。
[0006] 本发明的技术方案是：一种电力仪表的故障录波方法，包括如下步骤；步骤一：对 设备进行初始化，将故障触发标志位清零"0";步骤二：微控制器发送通道采集命令，启动电 能计量芯片进行AD采样，并读取缓存中的ADC采样数据；步骤H ;判断故障触发标志位的 状态，如果故障触发标志位有触发事件，则将触发标志位置"1 "，更新故障后缓冲区数据，并 退出故障录波功能；如果故障触发标志位没有触发事件，则将读取到的ADC采样数据更新 故障前缓冲区数据并返回步骤二。所述步骤二还包括：对ADC采样数据做offset校正和增 益校正。所述步骤二中通道是指la+Ib+Ic通道。所述故障录波方法还包括；将故障前后缓 冲区数据保存到外部存储器。所述故障录波方法还包括：上位机读取外部存储器中的录波 数据，依照时间轴描绘出波形曲线，还原故障发生时记录的通道波形数据。
[0007] 本发明有如下积极效果；W低廉的成本实现故障录波的功能，其成本只有专口故 障录波装置的1/5 ;利用PC机实现录波的波形处理，不仅画面美观而且大大减轻了 CPU软 硬件负担；AD芯片ATT7022C提供专口的采样数据缓存存储区，在实现录波功能的同时，保 留了电力仪表W往的测量功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明【具体实施方式】的系统结构图；
[0009] 图2为本发明【具体实施方式】的方法流程图。
【具体实施方式】
[0010] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，W帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0011] 主CPU采用PHILIPS公司32位ARM7TDMI-S内核的高主频处理器LPC2136,最高可 支持60MHz时钟频率，大大提高了软件代码的执行速率和软件存储量，同时ADC芯片使用16 位高精度ATT7022C。ATT7022C是ATT7022B的升级版本，在电参测量的基础增加了一个长 度为240的ADC采样数据缓存存储区，用W实时保存原始采样数据，采样率为3. 2K，支持单 通道、双通道或者H通道的同步采样，用户不需要频繁的产生中断来读取实时的ADC数据， 大大减小了 CPU的负担。
[0012] 如此的硬件配置对于大多数功能稍强大的多功能电力仪表而言，都是可W达到 的。如何规避不重要的硬件资源，突显录波所需的硬件资源，是该方案实现的重要方向。一 般电力系统故障发生时，H相电流的波形变化是值得去记录的，具有更高的实际故障诊断 价值，在此方案中仅对la+Ib+Ic进行故障录波。
[001引图1是该系统的硬件设计框架图，电压电流采样网络电路将实际电压电流信号 转换成等比例的模拟电压值，输入到ATT7022C的AD采样引脚；LPC2136通过SPI总线与 ATT7022C连接，发送la+Ib+Ic通道采样启动指令，启动ATT7022C进行AD采样并读取缓存 中的ADC采样数据。CAT24C256是I2C总线邸PR0M，可提供256肺的外部数据存储空间，W 供大量录波数据的存储。开关量输入作为故障录波的触发条件，当触发条件满足，CPU将录 波的数据保存至邸PROM中。LPC2136通过标准工业M孤脚S RTU协议的RS485接口与PC机 通信，将ffiPROM中的录波数据上传至PC机，PC机根据录波的数据点，依照时间轴描绘出波 形曲线，真实还原了故障发生时记录的Ia+扣+Ic波形数据。
[0014] 将波形显示效果放到PC机上利用PC机的硬件资源去实现，大大的降低了对电力 仪表的硬件需求，不需要仪表具有高分辨率的L邸点阵屏，不需要专口的L邸驱动芯片做画 面的快速刷新。只实现常规电量参数的显示，段码LCD屏即可满足要求，且驱动简单软件量 少，将复杂的波形数据保存在后台，仅做数据的保存和通讯，合理的将录波处理与波形效果 显示分离，简单而巧妙的在电力仪表上实现了录波功能。
[0015] 本发明的方法步骤如图2, LPC2136使用CodeWarrior IDE开发环境，采用C语言 编程，具有人性化的功能界面和高效的代码编译能力，给软件的编写设计提供了平台。
[0016] 图2是故障录波软件设计流程图，软件从①处开始执行，②初始化将故障触发标 志位清零"0"，接下来③设置la+Ib+Ic采样通道并开启采样功能，④等待采样数据完成，⑥ 开始读取所选择的3个通道ADC数据，因为采样数据为原始的ADC数据，要在⑧中进行数据 处理，做offset校正和增益校正。在⑦中判断当前采样数据是作为故障触发前的数据（故 障触发标志位是0)，还是故障触发后的数据（故障触发标志位是I)来更新相应的缓冲区 ⑨⑩。⑦中的故障触发标志位在第一次开关量输入触发时置位"1 "，⑨中检测开关量输入变 化，作为故障触发标志位，当触发条件满足，⑩将故障触发标志位置位"1 "，当触发条件不 满足，⑩将故障触发标志位清零"0"。当故障触发后，接下来的一次数据采样，将更新故障后 缓存区数据，⑩保存故障前后缓存区数据到非易失寄存器EEPROM中进行记录保存，然后退 出故障录波功能。
[0017] 从软件流程图中可知，在故障触发条件不成立前，故障前缓冲区的数据在不断的 进行实时更新，保证了故障前录波数据的实时性；一旦故障发生，对应的触发条件满足，立 即更新故障后缓冲区数据，然后将RAM中临时存放在故障缓冲区的数据进行定格固定到 EEPROM中，从而完成了一次故障录波的所有步骤，即便仪表CPU断电后重启，也可在邸PROM 中追寻到故障发生时的波形数据。
[0018] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改 进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种电力仪表的故障录波方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一：对设备进行初始化，将故障触发标志位清零"0" ； 步骤二：微控制器发送通道采集命令，启动电能计量芯片进行AD采样，并读取缓存中 的ADC采样数据； 步骤三：判断故障触发标志位的状态，如果故障触发标志位有触发事件，则将触发标志 位置" 1"，更新故障后缓冲区数据，并退出故障录波功能；如果故障触发标志位没有触发事 件，则将读取到的ADC采样数据更新故障前缓冲区数据并返回步骤二。
2. 根据权利要求1所述的电力仪表的故障录波方法，其特征在于：所述步骤二还包括： 对ADC采样数据做offset校正和增益校正。
3. 根据权利要求1所述的电力仪表的故障录波方法，其特征在于：所述步骤二中通道 是指Ia+Ib+Ic通道。
4. 根据权利要求1所述的电力仪表的故障录波方法，其特征在于：所述故障录波方法 还包括：将故障前后缓冲区数据保存到外部存储器。
5. 根据权利要求4所述的电力仪表的故障录波方法，其特征在于：所述故障录波方法 还包括：上位机读取外部存储器中的录波数据，依照时间轴描绘出波形曲线，还原故障发生 时记录的通道波形数据。
【文档编号】G01R35/00GK104237827SQ201410466374
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月13日 优先权日:2014年9月13日
【发明者】束龙胜, 万华颍, 徐怀宾, 张圣保, 袁学超, 潘吉利, 祖兵, 高畅, 张昌鹏, 高峰, 吴小春, 张希 申请人:安徽鑫龙电器股份有限公司