[发明专利]一种超低功耗的高速高精度数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超低功耗的高速高精度数据采集系统,它是用于无供电电源接入、不方便接入电源、使用电池或激光等小功率电源供电，且需要高速高精度的数据采集环境。

背景技术

高压互感器作为关口电能计量装置的重要组成部分，是发电公司与电网公司、电网公司与供电公司、供电公司与电力用户之间进行公平公正贸易结算，正确计算、考核电力系统内部技术经济指标的法定计量器具。目前，电网一次设备状态检修是我国电网迅速发展的必然趋势，也是降低运行成本、减少因设备过度检修而发生事故概率的手段。以往，互感器离线校准（现场检测）主要是满足作为电能计量装置的互感器周检需要。我国电力系统有数量庞大的电力互感器，停电测试它们的误差性能工作量庞大，费时费力，而且不能获得三相带电状态下的真实数据。开展互感器在线校准技术研究可以克服上述离线校准的缺点，提高互感器误差特性测量不确定度水平，为实现电能计量装置的整体在线校准打下坚实基础，提高电能计量的准确度。

为了实现110kV～220kV电压等级关口计量点的计量用互感器的全自动实时在线校准，常规标准电压电流互感器因体积大、笨重等因素无法满足在线校准的需要，必须将标准电压电流互感器经过工艺改造，达到方便安装、重量轻、体积小的目的，由此导致互感器输出功率较小，信号幅度较小，容易受外界电磁干扰的影响，不利于信号的高精度和远距离传输。为了解决这一问题，必须采用低功耗、高速、高精度的数据采集系统，将标准电压电流互感器输出的信号就近数字化，并经过光纤等方式将数字信号进行远距离传输，这样既能保证信号的精度和实时性，又能进行远距离传输，达到现场在线校准的目的。

中国实用新型专利《高速数据采集器》（申请号：200820163669.2 申请日：2008-09-04）提出了一种高速数据采集器，是以CPLD为中心，主要包括数据采集电路、数据处理、数据存储、电源模块等几部分，由依次相连接的输入端口、可调放大电路、高速A/D芯片、CPLD芯片、输出端口组成，CPLD芯片是使用VHDL语言的，其实现的功能模块主要是消抖模块、控制模块、FIFO存储器模块，具体由幅度判断、FIFO存储、时钟产生、时序产生四个部分构成。然而该数据采集器无法应用于上述线路。

有鉴于此，本发明提供一种超低功耗的高速高精度数据采集系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术提出的问题，提出一种超低功耗的高速高精度数据采集系统，它是用于无供电电源接入、不方便接入电源或电池或激光等小功率电源供电，且需要高速高精度的数据采集环境。目前本系统应用于变电站高压端采样电压和电流信号。

本发明的技术方案是：一种超低功耗的高速高精度数据采集系统，由自动AGC及滤波模块、温度补偿及采集补偿模块、数据采集调零模块、AD转换模块、自动功耗控制模块、数据处理模块、光电通讯接口组成，其特征在于，外部模拟信号通过自动AGC及滤波模块接入后，完成前级信号滤波调理，并与温度补偿及采集补偿模块和数据采集调零模块的输出信号调理后经过放大，进入AD转换模块转换成数字量，再进入数据处理模块进行数据处理，最后通过光电通讯接口发送到终端设备，其中自动功耗控制模块，给各模块提供电源，并受数据处理模块控制参与休眠模式切换及功耗管理。

如上所述的超低功耗的高速高精度数据采集系统，其特征在于，进一步包括基于STM32F103VET6的高稳定的数据采样时序发生模块，保证数据采集的时间控制精度。

如上所述的超低功耗的高速高精度数据采集系统，其特征在于，所述AD转换模块的核心采用18位高速高精度SAR模数转换器AD7631，它内置一个18位高速采样ADC、一个内部转换时钟、一个内部基准电压源、纠错电路，以及串行和并行系统接口端口。

如上所述的超低功耗的高速高精度数据采集系统，其特征在于，所述AD7631内部5V基准电压的典型漂移量为3ppm/℃；积分非线性误差典型值±1.5 LSB，最大值±2.5 LSB；双极性满量程误差为±0.09%FS；并行接口支持18位数据输出，能够一次性输出转换数据。