[发明专利]一种满足3/2接线的数字电能计量装置

权利要求书

1.一种满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：包括3个光纤网口模块、脉冲驱动模块、现场可编程逻辑门阵列FPGA、微控制器MCU以及人机交互模块，3个光纤网口模块的输出端分别连接现场可编程逻辑门阵列FPGA，并且与现场可编程逻辑门阵列FPGA单向通信；脉冲驱动模块的输出端连接现场可编程逻辑门阵列FPGA，并且与现场可编程逻辑门阵列FPGA单向通信；MCU微控制器与现场可编程逻辑门阵列FPGA双向通信；人机交互模块与现场可编程逻辑门阵列FPGA双向通信；

所述现场可编程逻辑门阵列FPGA包括MII接口控制器、报文协议解析模块、数据缓存区、FSMC总线控制器、窗口控制器、脉冲生成模块、误差计算单元等子模块，MII接口控制器的输入端分别连接3个光纤网口模块，MII接口控制器的的输出端连接报文解析模块，报文解析模块的输出端单相连接数据缓存区，数据缓存区的输出端单相连接FSMC总线控制器，FSMC总线控制器双向连通串口控制器，串口控制器用于双向连通人机交互模块，FSMC总线控制器另一接口用于双向连通MCU微控制器；FSMC总线控制器的一个输出端单向连通脉冲生成模块，该脉冲生成模块的输出端单向连接误差计算单元，误差计算单元的另一输入端连接到脉冲驱动模块的输出端；脉冲生成模块的输出端外接高频脉冲输出端口。

2.根据权利要求1所述的满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：所述MII接口控制器与光纤网口模块中的PHY芯片DP83640通信，接收来自3个光纤网口模块的电数字报文信号；报文解析模块用于对接收到的数字报文进行报文解析；数据缓存区用于缓存从报文中解析出的信息和数据；FSMC总线控制器用于与MCU微控制器通信，将数据缓存区中的报文信息和数据通过FSMC总线上传至MCU微控制器，并通过FSMC总线接收MCU微控制器的指令，把指令送到脉冲生成模块；脉冲生成模块根据MCU的指令产生对应频率的高频脉冲信号，输出高频脉冲的同时将高频脉冲送到内部的误差计算单元；误差计算单元根据高频脉冲和脉冲驱动模块传来的低频脉冲进行误差分析；串口驱动控制器用于与人机交互模块的串口通讯。

3.根据权利要求1所述的满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：所述光纤网口模块采用AFBR-5803光纤接口和工业以太网PHY芯片DP83640，3个光纤接口分别用于接收来自CT1合并单元、CT2合并单元、PT合并单元输出的基于IEC61850-9-2LE协议的光数字信号，并将光数字信号转换为电数字信号；光纤网口模块内部PHY芯片将电数字信号处理后通过MII接口传至现场可编程门阵列FPGA。

4.根据权利要求1所述的满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：所述脉冲驱动模块采用电阻和电容组成的无源驱动电路；用于接收数字式电能表发出的低频脉冲信号，并将其转化成TTL脉冲信号传至现场可编程门阵列FPGA。

5.根据权利要求1所述的满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：所述MCU微控制器采用意法半导体公司的STM32F407系列微控制器；用于接收现场可编程逻辑门阵列FPGA上传的数字报文信息和数据，并将处理好的数据和结果下传回现场可编程逻辑门阵列FPGA。

6.根据权利要求1所述的满足3/2接线的数字电能计量装置，其特征在于：所述人机交互采用友善之臂公司的tiny4412ARM核心板和适用于便携式设备的Linux嵌入式操作系统，具有人机交互功能；人机接口通过串口与现场可编程逻辑门阵列FPGA连接，用于接收后发送指令和数据。