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专利名称：基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，属于智能电网中校验设备的硬件平台开发领域。
背景技术：
智能电网发展到今天，在智能变电站内，数字式电能表已经得到大量应用。数字式电能表的精度等级越来越高，对数字式电能表的校验也提出了更高的要求。而数字式电能表的校验设备发展相对缓慢，在精度及兼容性方面都存在一些不足。目前工程应用的数字式电能表，其校验基本上都是在实验室完成，并非在实际运行的现场进行校验。现有的数字式电能表的校验设备大多数都只能做虚负荷校验，不支持数字式电能表在运行现场的实负荷校验。

实用新型内容目的为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，高等级、高精度、兼容性强，实现了真正意义的实负荷校验，推动智能电网更良好的发展。技术方案为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种基于24位高精度模数(AD)转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，包括多路模拟量输入和相对应的多个24位高精度模数(AD)转换器，其特征在于所述每路模拟量输入分别与一个24位高精度模数转换器相连接，所述多个24位高精度模数转换器之间相互级联，并且均与用于作为控制器的FPGA相连接。还包括用于对干扰和噪声进行抑制以确保采样精度的信号调理回路，每路模拟量输入均分别通过一个信号调理回路与一个24位高精度模数转换器相连接。有益效果本实用新型提供的一种基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，具有如下特点1、可实现数字式电能表运行现场的实负荷校验；2、高精度，可以满足O. 2S等级的数字式电能表的校验；3、支持多种数据接口，适应IEC61850-9-1和IEC61850-9-2两种不同传输协议，满足不同协议的电能表的校验要求。采用该通用数字式电能表校验硬件平台对数字式电能表进行校验，可以使数字式电能表校验体系更加规范和完善，能够大大促进数字式电能表的工程化应用，推进智能电网的快速发展。

图1为本实用新型的电路示意图；图2为本实用新型中信号调理回路图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作更进一步的说明。如图1所示，为一种基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，包括六路模拟量输入和相对应的六个24位高精度模数转换器，其特征在于所述每路模拟量输入分别与一个24位高精度模数转换器相连接，所述六个24位高精度模数转换器之间相互级联，并且均与用于作为控制器的FPGA相连接；还包括用于对干扰和噪声进行抑制以确保采样精度的信号调理回路，每路模拟量输入均分别通过一个信号调理回路与一个24位高精度模数转换器相连接。作为数字式电能表校验的硬件平台，在进行实负荷校验的过程中，要对标准模拟信号进行采集转换，作为校验的基准。然后同从被校表计所获得的数据进行比对来实现对被校表计的校验，因而需要有比被校表计更高的精度等级。还需要支持不同类型的数据接口，实现对采用不同协议的数字式电能表的校验需求。本实用新型中，采用FPGA作为控制器控制6路24位高精度AD转换器实现对6路模拟基准的同步采集转换，满足高精度的需求；AD转换器的采样时钟由FPGA提供，而不是采用晶振，这样可以灵活调整采样速率，支持多种类型的数据接口 ；24位高精度的AD采样对噪声特别敏感，因此要在电源、基准源、采样信号调理、印制板设计等多个环节做相应的处理，对干扰和噪声进行抑制，以确保采样精度。作为优选方案，采用XLINX公司的FPGA XC3S1000_FG456控制6片24位DELTA-SIGMA AD转换器ADS1271实现对3路电压、3路电流的同步高精度采样。ADS1271选择高分辨率的采样模式，最高可以达到52K的采样频率，可以实现不低于每周波400点的采样率。6路AD采样芯片的时钟信号源由FPGA提供，并通过施密特触发器整形后连接到每个AD芯片，这样可以灵活调整采样频率来支持不同速率的数据接口，避免了采用软件插值的方式支持不同数据接口产生的误差。如图2所示，信号调理部分采用高精度低噪声的真差分音频放大器0PA1632分别对6路模拟信号进行前置调理，为确保输入信号不失真，图中Rl 1/R12和R13/R14俩组比值要尽可能的相同，在此采用军品级的低温漂精密电阻对输入信号进行调理以保证信号不失真。放大器的正负电源分别通过稳压器LM317、LM237稳压，避免来至开关电源的干扰(图中未标示出)。为进一步控制电源噪声，模拟回路的电源通过DCP020509P隔离电源转换器同数字电源隔离，并采用低噪声的CMOS线性稳压电源ADP7102稳压，实现对电源噪声的抑制。在电压输出处通过并联一组串联的电阻和电容来降低ADP7102内部误差放大器的交流增益，使ADP7102的输出噪声将至最低。在电压基准方面，采用高稳定性低噪声的电压源ADR421BR作为基准源。另外，本实用新型中印制线路板采用8层板的结构，将电源层、地层及信号层彻底分开，并将数字电源和模拟电源相互隔离并分开铺设，数字地和模拟地单点接地，最大程度的降低板级干扰，从而确保高精度的采样。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，包括多路模拟量输入和相对应的多个24位高精度模数转换器，其特征在于所述每路模拟量输入分别与一个24位高精度模数转换器相连接，所述多个24位高精度模数转换器之间相互级联，并且均与用于作为控制器的FPGA相连接。
2.根据权利要求1所述的基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，其特征在于还包括用于对干扰和噪声进行抑制以确保采样精度的信号调理回路，每路模拟量输入均分别通过一个信号调理回路与一个24位高精度模数转换器相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于24位高精度模数(AD)转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，包括多路模拟量输入和相对应的多个24位高精度模数(AD)转换器，所述每路模拟量输入分别与一个24位高精度模数转换器相连接，所述多个24位高精度模数转换器之间相互级联，并且均与用于作为控制器的FPGA相连接；还包括用于对干扰和噪声进行抑制以确保采样精度的信号调理回路，每路模拟量输入均分别通过一个信号调理回路与一个24位高精度模数转换器相连接。本实用新型提供的基于24位高精度模数转换器的通用数字式电能表校验硬件平台，高等级、高精度、兼容性强，实现了真正意义的实负荷校验，推动智能电网更良好的发展。
文档编号G01R35/04GK202904001SQ20122059135
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者张耀宇, 罗强, 汤汉松, 莫汉宗, 周东顶, 张炜 申请人:江苏凌创电气自动化股份有限公司