一种数字式电流继电器的制作方法

本实用新型涉及电力设备保护领域，具体地说涉及一种数字式电流继电器。

背景技术：

电流继电器是检测电路或主要电器部件中电流的变化情况，当电流超过(或低于)某一整定值时，继电器动作，完成继电器控制及保护作用。

目前常见的电流继电器主要为电磁型电流继电器和静态型电流继电器。电磁型继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。是通过线圈得电吸引铁芯使触电吸合，电路导通；反之，线圈失电释放铁芯使触电断开，电路断开。静态型电流继电器，将采样到的电流经隔离整流滤波转换成电压，再与整定电压比较，从而驱动输出继电器开出与否。

现有的电磁型电流继电器采用机械方式进行控制，误差大，尤其在电流临界点时，容易造成抖动现象。静态型电流继电器虽然采用集成电路克服了电磁型的问题，但其整定值采用拨码开关调节，不能连续设置，同时，返回值不可设置，而且不具备显示功能，不能显示实时的电流值。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的是提供一种具有友好用户界面，整定值和返回值均可设置，动作可靠，稳定，抗干扰强，体积小的数字式电流继电器。

技术方案：为实现上述目的，一种数字式电流继电器，包括交流电源、与电源连接的偏置电路、输入端与偏执电路连接的AD采样电路、输入端分别连接电源和AD采样电路的微控制器、设于微控制器输出端的继电器动作指示灯；

所述微控制器与键盘和OLED屏连接；所述非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚；所述AD采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路。

滤波偏置电路是将电路中输入的电流进行互感器的隔离耦合滤波后，转换成小电流量，经偏置电路将交流小电流整体抬高为正值。滤波偏置电路为二阶RC滤波电路，实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。

进一步的，所述ADC转换电路包括与滤波偏置电路输出端连接的跟随器，跟随器的输出端与微控制器连接。

进一步的，跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。

进一步的，所述微控制器为STM32F429芯片，所述跟随器输出端连接微控制器的ADC管脚；微控制器上的I/O口与键盘相连，微控制器上集成有LCD控制器，LCD控制器的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。

OLED屏用于实时显示3路电流的有效值。通过按键操作可以设置电流整定值、返回值、继电器动作延时时间、速断电流。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。通过按键操作可以设置电流整定值、返回值、继电器动作延时时间、速断电流。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。

键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×4键盘由个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX升压芯片为LCD屏提供背光源。

上电后，进行一系列的初始化包括上电自检，读取存储器中的整定值等用户可以设置的参数等操作，初始化操作完成后进入主工作流程。

外部交流电流通过输入端子进入本产品后，通过前端处理电路处理和AD采样后，微控制器对AD送来的采样数据进行极值滤波和滑动平均处理，再通过36点傅里叶算法计算得到精确的交流电流有效值。先进行速断电流判断，若检测到的电流值达到速断电流，则微控制器立即控制输出节点动作，同时友好用户界面上的速断电流指示灯和继电器动作指示灯点亮，提醒用户电流达到速断值。

若未发生速断保护，且当前连续多次电流有效值大于整定值，则判断为检测电流大于整定值，再等待动作延时时间到，则输出节点动作，同理，友好用户界面上的继电器动作指示灯点亮；若当前连续多次电流有效值小于返回值，则认为检测电流恢复正常，输出节点立即返回，继电器动作指示灯熄灭。

有益效果：本设计抗干扰能力强。在处理数据时，只有当前连续多次电流有效值大于整定值，才认为检测电流大于整定值，返回值的处理也是同理，从而能有效避免瞬时干扰。电流有效值的计算先是将采样数据经极值平均和滑动平均处理后，再经过傅里叶算法计算得到，精度高，扰动性小。本设计具有检测速断电流功能，延时时间可整定，方便用户对继电器动作时间的控制。

附图说明

图1是本实用新型的系统框架示意图；

图2是滤波偏置模块的电路示意图；

图3是本实用新型系统处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1至图3所示，一种数字式电流继电器，包括交流电源、与电源连接的偏置电路、输入端与偏执电路连接的AD采样电路、输入端分别连接电源和AD采样电路的微控制器、设于微控制器输出端的继电器动作指示灯；微控制器与键盘和OLED屏连接；非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚；AD采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路。

滤波偏置电路是将电路中输入的电流进行互感器的隔离耦合滤波后，转换成小电流量，经偏置电路将交流小电流整体抬高为正值。滤波偏置电路为二阶RC滤波电路，实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。

ADC转换电路包括与滤波偏置电路输出端连接的跟随器，跟随器的输出端与微控制器连接。跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。微控制器为STM32F429芯片，跟随器输出端连接微控制器的ADC管脚；微控制器上的I/O口与键盘相连，微控制器上集成有LCD控制器，LCD控制器的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。

OLED屏用于实时显示3路电流的有效值。通过按键操作可以设置电流整定值、返回值、继电器动作延时时间、速断电流。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。通过按键操作可以设置电流整定值、返回值、继电器动作延时时间、速断电流。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。

键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×4键盘由个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX升压芯片为LCD屏提供背光源。

外部交流电流通过输入端子进入本产品后，通过前端处理电路处理和AD采样后，微控制器对AD送来的采样数据进行极值滤波和滑动平均处理，再通过36点傅里叶算法计算得到精确的交流电流有效值。先进行速断电流判断，若检测到的电流值达到速断电流，则微控制器立即控制输出节点动作，同时友好用户界面上的速断电流指示灯和继电器动作指示灯点亮，提醒用户电流达到速断值。

上电后，进行一系列的初始化包括上电自检，读取存储器中的整定值等用户可以设置的参数等操作，初始化操作完成后进入主工作流程。

若未发生速断保护，且当前连续多次电流有效值大于整定值，则判断为检测电流大于整定值，再等待动作延时时间到，则输出节点动作，同理，友好用户界面上的继电器动作指示灯点亮；若当前连续多次电流有效值小于返回值，则认为检测电流恢复正常，输出节点立即返回，继电器动作指示灯熄灭。