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电力仪表可靠性设计深圳华仪

发布时间:2017年08月31日 09时47分11秒

作者:采集侠

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产品介绍

 

跟着电子家产的飞速希望,各类仪器仪表被遍及应用于家产哄骗和社会糊口的各个方面,同时对仪表靠得住性要求越来越高,电力仪表也不破例。电力仪表的靠得住性要求是智能电表技能尺度中的一项。尺度对电力仪表的靠得住性提出了平均寿命不低于十年的要求,因此电力仪表设计开辟进程中的靠得住性设计显得尤为重要。在划定的条件下、划定的时间内完陈划定成果的概率称为平均无妨碍事情时间,也称平均妨碍隔断时间。平均无妨碍事情时间是权衡靠得住性的常见指标。电力仪表的靠得住性设计就是为了提高产物的平均无妨碍事情时间,担保产物的正常运行

1、硬件靠得住性设计

1.电力仪表电源的抗滋扰设计

据工程统计数据阐明,电力仪表系统70%的滋扰都是通过电源耦合进入系统的。因此,电源供电质量的提高对整个系统的靠得住运行有着十分重要的意义。由于系统的电源一般都是由市电转换获得,所以电源部门的抗滋扰设计主要会合在电源输入端口的滤波和瞬态滋扰的抑制方面。
图1是电源抗滋扰的一个典范设计,个中,RV1为热敏电阻,VZ1为压敏电阻,LA1为共模扼流圈。该电路可以有效抑制浪涌和群脉冲滋扰。

 

电力仪表靠得住性设计深圳华仪


图1 电力仪表电源抗滋扰设计电路
另外,分模块供电是电源设计的别的一个准则。这样设计的利益是:可以有效幸免    强电设备事情时对系统内其他模块造成滋扰,提高整个系统的靠得住性。

2.电力仪表接地设计
接地系统的设计直接干系到整个产物的抗滋扰本领,好的设计可以阻断外部情况的滋扰,对内部的耦合噪声举办有效抑制。以下两个方面的思量,可以提高系统的靠得住性:
①数字地和模仿地
由于数字信号具有陡峭的边沿,造成数字电路的地电流表示出脉冲式变革,因此在电力仪表系统中模仿地和数字地应别离设计,两者仅在一点毗连,并将电路板上的模仿电路与数字电路别离毗连在对应的“地”上。这样可以有效的幸免    数字电路地电流的脉冲信号通过民众地阻抗耦合进入模仿电路,形成瞬态滋扰。当系统中存在高频的大信号时,这种滋扰影响会越大。
②单点和多点接地
在低频系统中,接地一般采用并联单点接地与串联单点接地团结的方法,以提高系统的机能。个中并联单点接地是指多个模块的地线搜集到一处,每个模块的所在位置与自身的电流和电阻有关。这种接处所式的优势是没有民众地线电阻的耦合滋扰,劣势是地线利用太多。串联单点接地是指多个模块利用同一段地线。因为电流在地线上的等效电阻会发生压降,所以模块和地线的毗连点对大地的电位有所差异,所有模块的电流变革城市对接所在的电位发生影响,使电路的输出改变,最终导致民众地线电阻耦合滋扰。该要领具有布线简朴等特点。多点接地常被用于高频系统中,其原则是各模块的地线就近毗连到地线汇流排上,优势是接地线短、阻抗小、无民众地线阻抗造成的滋扰噪声。
3.电力仪表断绝设计

将噪声源与敏感的电路隔分开来是断绝设计的主要目标之一。断绝设计的特点是电力仪表与事情情况既保持信号的接洽,又不产生电的交互。断绝设计主要的实现手段有变压器断绝、光电断绝、继电器断绝、断绝放大器,以及布线断绝等。
①变压器断绝
脉冲变压器具有匝数少、绕组漫衍电容小(仅几皮法)、一二次绕组别离缠绕于磁芯的两侧等特点,可作为脉冲信号的断绝器件,实现数字信号的断绝。
②光电断绝
加光电耦合器可以抑制尖峰脉冲及各类噪声的滋扰。采用光电断绝可以使上位机系统与电力仪表的通信口之间没有电的交互,提高系统的抗滋扰机能。光电耦合器可对数字信号举办断绝,可是对模仿信号不合用。对模仿信号断绝的常用要领包罗:
A、转换光电断绝电路,此电路庞大;
B、差分放大器,所断绝的电压较低;
C、断绝放大器,机能虽好可是价值贵。
③继电器断绝
由于继电器的线圈与触点之间无电气关联,因此可以操作线圈吸收信号,再通过其触点传送信号,这样可以有效办理强电与弱电信号互相打仗的问题,完成滋扰断绝。
④布线断绝
通过电路板的机关,实现断绝,主要是强电与弱电之间的断绝。

4.电力仪表印制电路板抗滋扰设计
印制电路板是电路元器件的载体,提供元器件之间的电气毗连。印制电路板设计的优劣将直接影响到系统的抗滋扰本领。在举办印制电路板设计时,一般遵循以下原则:
①晶振布线时,只管与中央处理惩罚器的引脚接近,其外壳接地并牢靠,最后用地线把时钟区断绝,此要领可以幸免    许多的疑难问题;
②满意系统机能要求的条件下,中央处理惩罚器只管采用低频率的晶振,数字电路尽大概低速;
③对付中央处理惩罚器未利用的输入、输出口资源,不能悬空不处理惩罚,应使其毗连络统电源或接地,其他芯片同样如此;
④高频元器件之间的连线只管缩短,具有输入、输出成果的元器件只管远离,容易受滋扰的元器件不能靠太近;
⑤电流环路不能浮此刻低频以及弱信号电路中,若确实无礼貌避,则尽大概的使环路变小,低落感到噪声;
⑥系统布线时应杜绝90°折线,以防高频噪声发射;
⑦系统中的输入、输出线只管不要平行,并在两条导线之间添加地线,这样可以有效防备反馈耦合的产生。

2、软件靠得住性设计

1.电力仪表数字滤波设计

今朝,电力仪表已遍及的应用了各类计量芯片,中央处理惩罚器与计量芯片之间通过串行外设捏词或通用异步收发传送器方法通讯,以得到电力系统运行的参数。若在通讯的进程中,总线受到滋扰,可能计量芯片处于非正常状态, 中央处理惩罚器将获得错误数据。因此,在软件措施中插手滤波处理惩罚,显得很是重要。对一般 的电力参数可以采用均值法,在计较有效值时候,收罗五到六个个数据,去除最大值和最小然后做平均值;对付电能数据,可以按照仪表的额定运行情况,估计出单元时间内电能的动态范畴,若表现电能数据异常,软件可以将此次数据抛弃。除此以外,尚有中值法、算术平均值法、一阶低通滤波器法等。实践证明,软件滤波的利用,可以最大化的担保每次读取参数的靠得住性。

2.电力仪表数据冗余设计
为了提高系统的靠得住性,对系统的设置参数以及校表参数可以采用多备份设计,当一组数据表现紊乱后,可以启用另一组备份数据。为了担保数据的安详性,提高数据在错误的操纵保留的概率,该当将几组数据分手存储。

3.电力仪表数据校验及操纵的冗余设计
中央处理惩罚器在向存储空间中写入设置参数或校表参数的时候,大概会受到滋扰,导致错误数据写入存储空间中,但此时中央处理惩罚器是无法揣度写入的数据正确与否的。为了确保数据的正常写入,在设计软件措施时,把要写入的数据做“校验和”处理惩罚,并将“校验和”也一并写入储存空间中,当每次写操纵完成后,再举办一次读操纵,将读出的数据做“校验和”,与写入“校验和”做较量揣度。若两次数据纷歧致则从头举办写操纵,直到数据被正确写入为止,若超出设定的重写次数,则举办写操纵错误显示。

4.电力仪表软件陷阱设计
软件陷阱是指令冗余的一种应用形式,用于措施“跑飞”的捕获。当噪声信号的滋扰,系统措施会离开正常运行的轨道,为了使“跑飞”的措施不变下来,设计人员在措施中设计了陷阱。所谓的软件陷阱,是通过一条引导指令,强行将捕捉的措施引向一个特定的地点,并对紊乱的措施举办堕落处理惩罚。对付受滋扰而杂乱的措施,多字节指令是最惊险的,原因是错误的指针可以“跑飞”到多个字节指令之间,从而运行更深度不行知的指令。相对付多字节指令,单字节指令可以使紊乱中指针理顺,让其凭据正常的顺序运行,紊乱的现象可以获得有效的抑制。按照以上道理,软件陷阱可以形成一个措施,凡是为了提高对“弹飞”措施的捕捉率,可以在引导指令前添加两个空操纵指令,详细形式为:--NOP--  --NOP--  JUMP ERROR。措施中JUMP ERROR就是将“弹飞”的措施转移到堕落处理惩罚措施中。在措施中未利用的大片只读存储器空间、未利用的间断向量区、措施区的“断裂处”以及表格的头尾处等四处利用软件陷阱,结果最佳。

5.电力仪表软件看门狗设计
“看门狗”是采用软硬团结的方法防备措施发存亡轮回。“看门狗”的硬件基本是一个独立运行、按时周期为T的计数器。中央处理惩罚器的复位引脚与计数器的按时输出脚相连,且中央处理惩罚器哄骗计数器清零。系统正常运行进程中,“看门狗”在小于T的时距离断内将被清零,按时器从而不会发生溢出。可是当系统紊乱,处于不正常的事情状态下,中央处理惩罚器的时序逻辑被打乱,不能在周期T内将计数器清零,最终导致计数器溢出,“看门狗”发生一个复位信号,传送到中央处理惩罚器,使其复位。这种设计可以使系统挣脱一时滋扰,加强系统的靠得住性。


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