CN108037393B - 监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法，***包括第一用户接口模块、八路信号采集模块、主控模块、存储模块、时间戳模块、温湿度采集模块、双路RS‑485隔离模块和第二用户接口模块；第一用户接口模块用于获取反映电力电子装置关键状态的八路模拟信号；主控模块包括多路开关单元和ARM主控制单元，ARM主控制单元同时与存储模块、时间戳模块和温湿度采集模块进行通信；ARM主控制单元通过时间戳模块获取实时时间戳，并将附带有时间戳的数据保存至存储模块中，通过温湿度采集模块对ARM主控制单元的温湿度进行监控，再经由双路RS‑485隔离模块与第二用户接口模块，对外进行数据传输。

Description

监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法

技术领域

本发明属于嵌入式技术与电力电子技术交叉领域，更具体地，涉及一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法。

背景技术

目前电力电子装备正朝着高电压、强电流、集成化、智能化方向发展，尤其是以SCR(相控晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、IGCT(集成门极换流晶闸管)等为代表的大容量电力电子器件的工程化应用与推广，这既是为了解决目前电力电子技术领域劳动密集和技术密集的现状，又最大限度地发挥大容量电力电子器件的应用潜力，成功解决工程中大容量功率变换装置可靠、安全、健康工作的技术难题。其典型代表就是电磁发射装置，它由4个子***组成：

(1)能量储存子***：将来自舰上电源的能量贮存起来；

(2)能量转换子***：把贮存的能量转变成高频脉冲，可控制的能量输出以驱动线性感应电动机；

(3)线性感应电动机：作为发射电动机的执行装备；

(4)控制台：由操作人员设定弹射参数并监视整个***。

电磁发射装置具有容积小、对舰上辅助***要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处，是未来***的核心技术之一。

不过，在以电磁发射装置为典型代表的大容量电力电子装备的运行过程中，为了实现能量变换，必须借助于大容量电力电子器件的开通或断开等操作模态，在它们的切换工作过程中，必然会对电子装置会产生干扰。其原因在于：

(1)当大容量电力电子器件接通或断开、负载的电流和电压变化以及磁场发生变化时，都容易产生高频干扰信号；

(2)直线电机，作为电感性负载，在供电切换时，势必会在电路中产生高频振荡，振荡的峰值电压可以达到数十kV甚至数百kV左右，特别是绝缘性能不良的点火线圈、分缸高压线会产生高电压、强磁场，进而激发出的振荡都会通过导线等以电磁波的形式发射出去，势必对其他电子设备产生电磁干扰；

(3)各个子***由于其工作制式的不同，它们之间会以不同的方式彼此干扰。

电磁干扰将对电力电子装置产生巨大危害，突出表现在以下几个方面：

(1)强烈的电磁干扰，将可能使装置中灵敏的电子***/设备因过载而损坏。比如一般硅晶体管发射极与基极间的反向击穿电压为2～5V，极易损坏，而且其反向击穿电压随温度升高而下降。电磁干扰引起的尖峰电压能使发射结和集电结中某点杂质浓度增加，导致晶体管击穿或内部短路。在强射频电磁场下工作的晶体管会吸收足够的能量，使结温超过允许温升而导致损坏。

(2)强烈的电磁辐射场，能引起装在电力电子装备***中的灵敏武器引爆装置失控而过早启动；对制导导弹会导致偏离飞行弹道和增大距离误差；对飞机而言，则会引起操作***失稳、航向不准、高度显示出错、雷达天线跟踪位置偏移等。

由此可见，强烈的电磁干扰，将对电力电子装置中的微处理器控制***，如制动***、防撞保护***、幅值微弱的关键状态信号的正确拾取和可靠传输产生重大影响。所以，迫切需要研制出能够适应于强烈电磁干扰环境中的电力电子装置关键性状态信号监测***，对于实时获取电力电子装置健康状态(如运行电压、工作电流以及环境温湿度等)，必须与运行时间相对应，即所获取的健康状态必须带时间戳，便于集控中心分析各个状态信息，这对确保电力电子装置健康、可靠、安全工作，至关重要。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法，其目的在于既能够实时获取自身健康状态，还能正常工作于强电磁场环境，将强电与弱电严格、正确、合理处理，以提高电力电子装置变换效率和可靠性。

本发明提供了一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***，包括：第一用户接口模块、八路信号采集模块、主控模块、存储模块、时间戳模块、温湿度采集模块、双路RS-485隔离模块和第二用户接口模块；第一用户接口模块用于获取反映电力电子装置关键状态的八路模拟信号，并将获得的八路模拟信号传送到八路信号采集模块进行变换处理；八路信号采集模块包括：用于采集三相电流模拟信号的电流采集通道单元，用于采集三相电压模拟信号的电压采集通道单元和用于采集两路温度模拟信号的温度采集通道单元；主控模块包括：多路开关单元和ARM主控制单元，所述多路开关单元用于在数据传送过程中根据需要选择八路模拟信号中的任意一路传送至所述ARM主控制单元；所述ARM主控制单元同时与存储模块、时间戳模块和温湿度采集模块进行通信；ARM主控制单元通过时间戳模块获取实时时间戳，并将附带有时间戳的数据保存至所述存储模块中，通过温湿度采集模块对ARM主控制单元的温湿度进行监控，再经由所述双路RS-485隔离模块与第二用户接口模块，对外进行数据传输。

更进一步地，ARM主控制单元中的两路串口经由双路RS-485隔离模块与第二用户接口模块进行通信。

本发明还提供了一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的方法，包括下述步骤：

(1)主循环步骤：

(1.1)首先进行硬件初始化；

(1.2)硬件初始化完成后进行软件初始化；

(1.3)软件初始化完成后进行记录主循环起点时刻；

(1.4)完成记录主循环起点时刻后，进行RS-485通信环节；

(1.5)完成RS-485通信环节后进行采样数据存储环节；

(1.6)完成采样数据存储环节后进行读取当前时刻环节；

(1.7)完成读取当前时刻环节后判断主循环是否达到10ms，如果主循环未达到10ms，则返回读取当前时刻环节，如果主循环达到10ms，则返回记录主循环起点时刻环节；

(2)定时采样步骤：

(2.1)首先进行采样环节；

(2.2)采样完成后进行中值滤波环节；

(2.3)中值滤波完成后进行计算八路模拟量均方根值环节；

(2.4)完成计算八路模拟量均方根值后进行惯性滤波环节；

(2.5)惯性滤波完成后进行读取温湿度环节。

更进一步地，硬件初始化步骤具体为：

S100：首先进行存储模块单元初始化；

S101：存储模块单元初始化完成后进行CPU片上采样初始化；

S102：完成CPU片上采样初始化后开始RS-485串口初始化；

S103：完成RS-485串口初始化后进行温湿度传感器初始化；

S104：完成温湿度传感器初始化后进行定时器初始化；

S105：完成定时器初始化后进行时钟芯片初始化。

更进一步地，软件初始化步骤具体为：

S200：首先进行参数缺省值初始化；

S201：完成参数缺省值初始化后进行读取存取存储模块单元的参数；

S202：完成读取存取存储模块单元的参数后进行串口数据区初始化；

S203：完成串口数据区初始化后进行采样数据区初始化；

S204：完成采样数据区初始化后进行模拟量初始化。

本发明参数设置灵活、方便，可以快速、平稳、无缝切换，既保证了关键状态信息获取的可靠性、快速性，还能适应电磁环境复杂、传输远距离较远、通信准确度高的工作场合。由于它采取了基于双路RS-485隔离模块的双冗余通信***，具有较高的抗干扰能力和可靠性，能够有效地接收和传送所获取的状态信息。该监测装置在舰船综合电力能量管理***、分布式变电站、电力电子变换装置和工业现场监控***等对状态数据可靠性要求非常高的场合中使用。

附图说明

图1为本发明为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的一种具体实施方式的原理示意图。

图2为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的电流采集通道单元的电路示意图。

图3为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的电压采集通道单元的电路示意图。

图4为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的温度采集通道单元的电路示意图。

图5为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的主控模块的电路示意图。

图6为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的存储模块的电路示意图。

图7为说明本发明为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的时间戳模块的电路示意图。

图8为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的温湿度采集模块的电路示意图。

图9为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的双路RS-485隔离模块的电路示意图。

图10为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的初始化流程。

图11为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的主循环流程。

图12为监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的定时采样流程。

其中，1为第一用户接口模块、2为八路信号采集模块、3为主控模块、4为存储模块、5为时间戳模块、6为温湿度采集模块、7为双路RS-485隔离模块、8为第二用户接口模块、2-1为电流采集通道单元、2-2为电压采集通道单元、2-3为温度采集通道单元、3-1为多路开关单元、3-2为ARM主控制单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的是提供监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***，既能够实时获取自身健康状态，还能正常工作于强电磁场环境，将强电与弱电严格、正确、合理处理，以提高电力电子装置变换效率和可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***包括：第一用户接口模块、八路信号采集模块(包括电流采集通道单元、电压采集通道单元和温度采集通道单元三个模块单元)、主控模块、存储模块、时间戳模块、温湿度采集模块、双路RS-485隔离模块以及第二用户接口模块共计八个组成部分。现将它们的功能说明如下：

(1)第一用户接口模块，用于获取被测电力电子装备关键状态信号，如三路电流信号、三路电压信号和两路温度信号。

(2)八路信号采集模块：用于获取被测电力电子装备关键状态信号中的八路模拟信号，它包括电流采集通道单元、电压采集通道单元和温度采集通道单元三个模块单元，即

(2.1)电流采集通道单元：用于获取被测电力电子装备关键状态信号中的三路电流信号，经由多路开关处理后，传送到主控制单元进行处理。

(2.2)电压采集通道单元：用于获取被测电力电子装备关键状态信号中的三路电压信号，经由多路开关处理后，传送到主控制单元进行处理。

(2.3)温度采集通道单元：用于获取被测电力电子装备关键状态信号中的两路温度信号，经由多路开关处理后，传送到主控制单元进行处理。

(3)主控模块：接收来自第一用户接口模块拾取的反映被测电力电子装备关键状态的八路信号，并与存储模块、时间戳模块、温湿度采集模块以及第二用户接口模块进行通信。

(4)存储模块：存储被测电力电子装备关键状态的八路信号。

(5)时间戳模块：对待存储的被测电力电子装备关键状态的八路信号，打上时间戳。

(6)温湿度采集模块：实时获取主控模块的温度和湿度信号。

(7)双路RS-485隔离模块：将实时获取的反映被测电力电子装备关键状态的八路信号、主控模块的温度和湿度信号传送到第二用户接口模块。

(8)第二用户接口模块：接收来自双路RS-485隔离模块输出的状态信号，并进一步传送到集控中心。

在上述的监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***中，主控模块，可以利用ARM、DSP、FPGA或单片机充当主控制器。主控制器选用ARM充当CPU，ARM选用STM32F417。

在上述的监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***中，存储模块选用ST公司生产的串行EEPROM存储器M24M01-RMN6P，1Mbit，采用I2C接口，时延低于900ns，采用1.8V～5.5V的较宽范围的供电电压，使用8引脚的SOIC-8贴片封装，该芯片与所有I²C总线接口模式兼容。

在上述的监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***中，时间戳模块选用Maxim公司生产的DS1307Z+T&R实时时钟(RTC)芯片，该系列实时时钟产品，包含用于数据保存的非易失RAM存储器，内置56B RAM，采用I2C总线、8引脚SOIC-8封装。该芯片的时钟/日历功能提供秒、分钟、小时、日、日期、月和年份信息，此芯片时钟通常以12或24小时格式操作，带有AM/PM指示器。其附加功能还包括监控计时器、警报和涓流充电设备(用于外部备用电池)。除此之外，它还提供一些设备，包括集成晶体时钟振荡器等。

在上述的监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***中，温湿度采集模块可以选用Sensirion公司生产的SHT10单芯片温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专利的工业COMS过程微加工技术

确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。

在上述的监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***中，双路RS-485隔离模块可以选用广州致远电子股份有限公司生产的RSM485IDHT模块，它是双路RS-485隔离模块，它集隔离电源、电气隔离、RS-485接口芯片和总线保护器件于一身，方便嵌入用户设备，使产品具有连接RS-485网络的功能。该系列模块采用灌封技术工艺，具有很好的隔离特性，隔离电压高达2500VDC。

总而言之，本发明参数设置灵活、方便，可以快速、平稳、无缝切换，既保证了关键状态信息获取的可靠性、快速性，还能适应电磁环境复杂、传输远距离较远、通信准确度高的工作场合。由于它采取了基于双路RS-485隔离模块的双冗余通信***，具有较高的抗干扰能力和可靠性，能够有效地接收和传送所获取的状态信息。该监测装置在舰船综合电力能量管理***、分布式变电站、电力电子变换装置和工业现场监控***等对状态数据可靠性要求非常高的场合中使用。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

为了提高其在复杂电磁环境中，关键状态信息获取的准确性、可靠性和安全性，借助如下特殊技术：

(1)采用基于霍尔效应制作的霍尔电流传感器和霍尔压电传感器，实时获取被测电力电子装置的电流和电压状态，实现非接触检测，克服了因使用分流器而不能电气隔离、且还有***损耗(况且电流越大，其***损耗越大，分流器体积也越大)等不足。与传统的电流电压互感器相比，虽然工作电流电压等级多，在规定的正弦工作频率下有较高的精度，但它能适合的频带非常窄，且不能测试直流。此外，电流电压互感器工作时存在激磁电流，所以这是电感性器件，使它在响应时间上只能做到数十毫秒。众所周知的电流互感器二次侧一旦开路将产生高压危害。在使用微机检测中需信号的多路采集，人们正寻求能隔离又能采集信号的方法。霍尔电流电压传感器，继承了互感器原边、副边能够可靠绝缘的优点，又解决了传递变送器价昂体积大、还要配用互感器的缺陷，给微机检测等自动化管理***提供了模数转换的机会。在使用中，霍尔传感器输出信号既可直接输入到高阻抗模拟表头或数字面板表，也可经二次处理，模拟信号送给自动化装置，数字信号送给计算机接口。在3kV以上的高压电力电子装置***中，霍尔电流、电压传感器都能与传统的高压互感器配合，替代传统的电量变送器，为模数转换提供方便。正是由于霍尔电流电压传感器的以上优点，故而可广泛应用与变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测***、电网监控***和需要隔离检测电流电压的各个领域中。

(2)利用数字隔离技术，采用双路RS-485隔离模块，不改变RS-485自身原有特性，包含发送引脚及接收引脚，无需控制引脚，即可实现自动换向功能。该模块具有以下显著优点：

隔离及ESD总线保护功能；同一个网络最多允许连接32个节点；单一的+5V或+3.3V供电；带隔离电源输出脚；最大波特率115200bps；电磁辐射EME极低；电磁抗干扰EMS极高。

本实施例采用高性能、低成本且广泛应用于嵌入式***中的ARM充当CPU(如前所述，其它如DSP、FPGA以及其它单片机等，均可以充当此用途的CPU)。选择ARM中的I2C接口进行存储模块、时间戳模块和温湿度采集模块的信息交互，将ARM和***测试模块单元集成一体，充分提高通信***的便捷性和可靠性。

如图1所示，监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***及方法的一种具体实施方式的原理示意图。本发明装置包括：第一用户接口模块1、八路信号采集模块2、主控模块3、存储模块4、时间戳模块5、温湿度采集模块6、双路RS-485隔离模块7和第二用户接口模块8。

如图1所示，第一用户接口模块1获取反映电力电子装置关键状态的八路模拟信号，传送到八路信号采集模块2进行变换处理，之后经由主控模块3处理，最后经由双路RS-485隔离模块7进行对外数据传输，传送到第二用户接口模块8。

如图1所示，八路信号采集模块2，用于获取被测电力电子装备关键状态信号中的八路模拟信号，它由电流采集通道单元2-1、电压采集通道单元2-2和温度采集通道单元2-3三个模块单元组成。通过电流采集通道单元2-1、电压采集通道单元2-2和温度采集通道单元2-3采集外部模拟量输入，传送给主控模块3处理。

如图1所示，主控模块3，用于处理八路信号采集模块2传送的模拟信号，它是由多路开关单元3-1和ARM主控制单元3-2两个单元组成。多路开关单元3-1，采用8选1的数据选择器，在八路数据传送过程中，能够根据需要将八路信号采集模块2中的任意一路选出来，传送至ARM主控制单元3-2。

如图1所示，ARM主控制单元3-2，经由I2C接口同时与存储模块4、时间戳模块5和温湿度采集模块6进行通信，ARM主控制单元3-2中的两路串口与双路RS-485隔离模块7进行通信。ARM主控制单元3-2通过时间戳模块5获取实时时间戳，并且将附带有时间戳的数据存至存储模块4保存，通过温湿度采集模块6对ARM主芯片的温湿度进行监控，最后经由双路RS-485隔离模块7对外进行数据传输，传送到第二用户接口模块8。

如图2所示，电流采集通道单元2-1是由A相电流采集通道电路2-1-1、B相电流采集通道电路2-1-2以及C相电流采集通道电路2-1-3三个部分组成。

如图2所示，A相电流采集通道电路2-1-1经由接线端子T₁和T₂与第一用户接口模块1相连，芯片A₁第2脚经由接线端子T₁与第一用户接口模块1相连，芯片A₁第3脚接电阻R₂的一端，电阻R₂的另一端经由接线端子T₂与第一用户接口模块1相连。芯片A₁第1脚与电阻R₃的一端相连，电阻R₃的另一端与芯片A₁的第8脚相连。芯片A₁第2脚接地线GND1。芯片A₁第3脚接电容C₂的一端，电容C₂的另一端接地线GND1。芯片A₁第3脚接电阻R₂的一端，电阻R₂的另一端与双向二极管D₁的一端相连，双向二极管D₁的另一端接地线GND1。芯片A₁第3脚接电阻R₂的一端，电阻R₂的另一端与电容C₁的一端相连，电容C₁的另一端接地线GND1。芯片A₁第3脚接电阻R₂的一端，电阻R₂的另一端与电阻R₁的一端相连，电阻R₁的另一端接地线GND1。芯片A₁的第4脚接电源U_s1-。芯片A₁的第4脚接电容C₃的负极，电容C₃的正极接地线GND1。芯片A₁的第4脚接电容C₄的一端，电容C₄的另一端接地线GND1。芯片A₁的第5脚接地线GND1。芯片A₁的第6脚接电阻R₄的一端。电阻R₄的另一端接芯片A_2A的第3脚。芯片A₁的第7脚接电源U_s1+。芯片A₁的第7脚接电容C₆的正极，电容C₆的负极接地线GND1。芯片A₁的第7脚接电容C₅的一端，电容C₅的另一端接地线GND1。芯片A_2A的第3脚接电容C₈的一端，电容C₈的另一端接地线GND1。芯片A_2A的第3脚接电容C₇的一端，电容C₇的另一端接芯片A_2A的第1脚。芯片A_2A的第2脚接电阻R₅的一端，电阻R₅的另一端接芯片A_2A的第1脚。芯片A_2A的第8脚接电源U_S1+，芯片A_2A的第8脚接电容C₁₀的一端，电容C₁₀的另一端接地线GND1。芯片A_2A的第4脚接电源U_S1-。芯片A_2A的第4脚接电容C₉的一端，电容C₉的另一端接地线GND1。芯片A_2A的第1脚接电阻R₆的一端，电阻R₆的另一端接芯片A_2B的第6脚。芯片A_2B第6脚与电阻R₉的一端相连，电阻R₉的另一端与芯片A_2B的第7脚相连。

如图2所示，芯片A₃第2脚与电源U_S1+相连，芯片A₃第3脚与芯片A₃第2脚相连，芯片A₃的第2脚接电容C₁₄的正极，电容C₁₄的负极接地线GND1。芯片A₃的第2脚接电容C₁₃的一端，电容C₁₃的另一端接地线GND1。芯片A₄的第4脚接接地线GND1。芯片A₃的第6脚与芯片A_4A的第3脚相连，芯片A_4A的第3脚接电容C₁₆的正极，电容C₁₆的负极接地线GND1。芯片A_4A的第3脚接电容C₁₅的一端，电容C₁₅的另一端接地线GND1。芯片A_4A的第8脚接电源U_S1+。芯片A_4A的第4脚接地线GND1。芯片A_4A的第2脚与芯片A_4A的第1脚相连。芯片A_4A的第1脚与芯片A_4B的第5脚相连。芯片A_4B的第6脚与芯片A_4B的第7脚相连。芯片A_4B的第7脚接电容C₁₇的一端，电容C₁₇的另一端接地线GND1。芯片A_4B的第7脚接电阻R₇的一端，电阻R₇的另一端接芯片A_2B的第5脚。芯片A_4B的第7脚接电容C₁₁的一端，电容C₁₁的另一端接地线GND1。芯片A_2B的第5脚接电阻R₈的一端，电阻R₈的另一端接地线GND1。芯片A_2B的第7脚接双向二极管D₂的一端，双向二极管D₂的另一端接地线GND1。芯片A_2B的第7脚接电阻R₁₀的一端，电阻R₁₀的另一端接电容C₁₂的一端，电容C₁₂的另一端接地线GND1。电阻R₁₀的一端与电位器RV1的第1脚相连，电位器RV1的第2脚与地线GND1相连，电位器RV1的第3脚接电阻R₁₁的一端，电阻R₁₁的另一端接芯片A₅的第2脚。芯片A₅的第1脚接电源U_S1+。芯片A₅的第1脚接电容C₁₈的一端，电容C₁₈的另一端接地线GND1。芯片A₅的第3脚接芯片A₅的第4脚，芯片A₅的第4脚接地线GND1。芯片A₅的第8脚接电源U_S2+。芯片A₅的第8脚接电容C₁₉的一端，电容C₁₉的另一端接地线GND2。芯片A₅的第5脚接地线GND2。芯片A₅的第7脚接电阻R₁₂的一端，电阻R₁₂的另一端接芯片A_6A的第3脚。芯片A_6A的第3脚接电阻R₁₄的一端，电阻R₁₄的另一端接地线GND2。芯片A₅的第6脚接电阻R₁₃的一端，电阻R₁₃的另一端接芯片A_6A的第2脚。芯片A_6A的第4脚接地线GND2。芯片A_6A的第8脚接电源U_S2+。芯片A_6A的第8脚接电容C₂₀的一端，电容C₂₀的另一端接地线GND2。芯片A_6A的第2脚接电阻R₁₅的一端，电阻R₁₅的另一端接电位器RV2的第1脚，电位器RV2的第2脚与电位器RV2的第3脚相连，电位器RV2的第3脚与芯片A_6A的第1脚相连。芯片A_6A的第1脚接电阻R₁₆的一端，电阻R₁₆的另一端接芯片A_6B的第5脚。芯片A_6B的第5脚接电容C₂₁的一端，电容C₂₁的另一端接地线GND2。芯片A_6B的第6脚接电阻R₁₇的一端，电阻R₁₇的另一端接芯片A_6B的第7脚。芯片A_6B的第7脚接电阻R₁₈的一端，电阻R₁₈的另一端接电容C₂₂的一端，电容C₂₂的另一端接地线GND2。双向二极管D₃的一端接电容C₂₂的一端，双向二极管D₃的另一端接地线GND2。芯片A_6B的第7脚接电阻R₁₈的一端，电阻R₁₈的另一端经由接线端子T₂₁与多路开关单元3-1相连。

如图2所示，B相电流采集通道电路2-1-2经由接线端子T₃～T₄与第一用户接口模块1相连，B相电流采集通道电路2-1-2经由接线端子T₂₂与多路开关单元3-1相连。

如图2所示，C相电流采集通道电路2-1-3经由接线端子T₅～T₆与第一用户接口模块1相连，C相电流采集通道电路2-1-3经由接线端子T₂₃与多路开关单元3-1相连。

如图3所示，电压采集通道单元2-2是由A相电压采集通道电路2-2-1、B相电压采集通道电路2-2-2以及C相电压采集通道电路2-2-3三个部分组成。

如图3所示，A相电压采集通道电路2-2-1经由接线端子T₇～T₈与第一用户接口模块1相连。芯片A₇第4脚接电阻R₂₀的一端，电阻R₂₀的另一端经由接线端子T₇与第一用户接口模块1相连，芯片A₇第1脚接电阻R₂₁的一端，电阻R₂₁的另一端经由接线端子T₈与第一用户接口模块1相连。芯片A₇的第1脚接电容C₂₅的一端，电容C₂₅的另一端与地线GND1相连。芯片A₇的第1脚接电容C₂₄的一端，电容C₂₄的另一端与芯片A₇的第4脚相连。芯片A₇第1脚接电阻R₂₁的一端，电阻R₂₁的另一端同时接电阻R₁₉的一端和双向二极管D₄的一端，电阻R₁₉的另一端和双向二极管D₄的另一端同时接电阻R₂₀的一端，电阻R₂₀的另一端接芯片A₇的第4脚。芯片A₇的第2脚接电阻R₂₂的一端，电阻R₂₂的另一端接芯片A₇的第3脚。芯片A₇的第4脚接电容C₂₃的一端，电容C₂₃的另一端与地线GND1相连。芯片A₇的第16脚接电源U_S1+，芯片A₇的第16脚接电容C₂₆的一端，电容C₂₆的另一端接地线GND1。芯片A₇的第17脚接地线GND1。芯片A₇的第13脚接电源U_S1-。芯片A₇的第13脚接电容C₂₇的一端，电容C₂₇的另一端接地线GND1。芯片A₇的第6脚接地线GND1。芯片A₇的第15脚与电阻R₂₃的一端相连，电阻R₂₃的另一端接地线GND1。芯片A₇的第15脚与双向二极管D₅的一端相连，双向二极管D₅的一端接地线GND1。芯片A₇的第15脚与电阻R₂₄的一端相连，电阻R₂₄的另一端连电阻R₂₅的一端，电阻R₂₅的另一端与芯片A_8A的第3脚相连。芯片A_8A的第3脚与电容C₂₉的一端相连，电容C₂₉的另一端与地线GND1相连。芯片A_8A的第2脚与电容C₂₈的一端相连，电容C₂₈的另一端与电阻R₂₄的一端相连。芯片A_8A的第4脚接电源U_S1-。芯片A_8A的第4脚接电容C₃₁的一端，电容C₃₁的另一端接地线GND1。芯片A_8A的第2脚与芯片A_8A的第1脚相连。芯片A_8A的第1脚接电阻R₂₆的一端，电阻R₂₆的另一端与芯片A_8B的第6脚相连。芯片A_8B的第6脚接电阻R₂₉的一端，电阻R₂₉的另一端与芯片A_8B的第7脚相连。

如图3所示，芯片A₁₁第2脚与电源U_S1+相连，芯片A₁₁第3脚与芯片A₁₁第2脚相连，芯片A₁₁的第2脚接电容C₃₉的正极，电容C₃₉的负极接地线GND1。芯片A₁₁的第2脚接电容C₃₈的一端，电容C₃₈的另一端接地线GND1。芯片A₁₁的第4脚接地线GND1。芯片A₁₁的第6脚与芯片A_12A的第3脚相连，芯片A_12A的第3脚接电容C₄₁的正极，电容C₄₁的负极接地线GND1。芯片A_12A的第3脚接电容C₄₀的一端，电容C₄₀的另一端接地线GND1。芯片A_12A的第8脚接电源U_S1+。芯片A_12A的第4脚接地线GND1。芯片A_12A的第2脚与芯片A_12A的第1脚相连。芯片A_12A的第1脚与芯片A_12B的第5脚相连。芯片A_12B的第6脚与芯片A_12B的第7脚相连。芯片A_12B的第7脚接电容C₄₂的一端，电容C₄₂的另一端接地线GND1。芯片A_12B的第7脚接电阻R₂₇的一端，电阻R₂₇的另一端接芯片A_8B的第5脚。芯片A_12B的第7脚接电容C₃₂的一端，电容C₃₂的另一端接地线GND1。芯片A_8B的第5脚接电阻R₂₈的一端，电阻R₂₈的另一端接地线GND1。芯片A_8B的第7脚接双向二极管D₆的一端，双向二极管D₆的另一端接地线GND1。芯片A_8B的第7脚接电阻R₃₀的一端，电阻R₃₀的另一端接电容C₃₃的一端，电容C₃₃的另一端接地线GND1。电阻R₃₀的一端与电位器RV3的第1脚相连，电位器RV3的第2脚与地线GND1相连，电位器RV3的第3脚与电位器RV3的第1脚相连，电位器RV3的第3脚接电阻R₃₁的一端，电阻R₃₁的另一端接芯片A₉的第2脚。芯片A₉的第1脚接电源U_S1+。芯片A₉的第1脚接电容C₃₄的一端，电容C₃₄的另一端接地线GND1。芯片A₉的第3脚接芯片A₉的第4脚，芯片A₉的第4脚接地线GND1。芯片A₉的第8脚接电源U_S2+。芯片A₉的第8脚接电容C₃₅的一端，电容C₃₅的另一端接地线GND2。芯片A₉的第5脚接地线GND2。芯片A₉的第7脚接电阻R₃₂的一端，电阻R₃₂的另一端接芯片A_10A的第3脚。芯片A_10A的第3脚接电阻R₃₄的一端，电阻R₃₄的另一端接地线GND2。芯片A₉的第6脚接电阻R₃₃的一端，电阻R₃₃的另一端接芯片A_10A的第2脚。芯片A_10A的第4脚接地线GND2。芯片A_10A的第8脚接电源U_S2+。芯片A_10A的第8脚接电容C₃₆的一端，电容C₃₆的另一端接地线GND2。芯片A_10A的第2脚接电阻R₃₅的一端，电阻R₃₅的另一端接电位器RV4的第1脚，电位器RV4的第2脚与电位器RV4的第3脚相连，电位器RV4的第3脚与芯片A_10A的第1脚相连。芯片A_10A的第1脚接电阻R₃₆的一端，电阻R₃₆的另一端接芯片A_10B的第5脚，芯片A_10B的第5脚接电容C₃₇的一端，电容C₃₇的另一端接地线GND2。芯片A_10B的第6脚接芯片A_10B的第7脚。芯片A_10B的第7脚接双向二极管D₇的一端，双向二极管D₇的另一端接地线GND2。双向二极管D₇的另一端经由接线端子T₂₄与多路开关单元3-1相连。

如图3所示，B相电压采集通道电路2-2-2经由接线端子T₉～T₁₀与第一用户接口模块1相连，B相电压采集通道电路2-2-2经由接线端子T₂₅与多路开关单元3-1相连。

如图3所示，C相电压采集通道电路2-2-3经由接线端子T₁₁～T₁₂与第一用户接口模块1相连，C相电压采集通道电路2-2-3经由接线端子T₂₆与多路开关单元3-1相连。

如图4所示，温度采集通道单元2-3是由A路温度采集通道2-3-1和B路温度采集通道2-3-2两个部分组成。

如图4所示，A路温度采集通道2-3-1经由接线端子T₁₃～T₁₆与第一用户接口模块1相连。芯片A₁₄第2脚与电源U_S1+相连，芯片A₁₄第3脚与芯片A₁₄第2脚相连，芯片A₁₄的第2脚接电容C₄₃的正极，电容C₄₃的负极接地线GND1。芯片A₁₄的第2脚接电容C₄₄的一端，电容C₄₄的另一端接地线GND1。芯片A₁₄的第4脚接地线GND1。芯片A₁₄的第7脚与芯片A₁₄的第8脚相连，芯片A₁₄的第8脚接地线GND1。芯片A₁₄的第6脚与芯片A_15A的第3脚相连。芯片A_15A的第3脚接电容C₄₅的正极，电容C₄₅的负极接地线GND1。芯片A_15A的第3脚接电容C₄₆的一端，电容C₄₆的另一端接地线GND1。芯片A_15A的第1脚与芯片A_15A的第2脚相连。芯片A_15A的第8脚接电源U_S1+。芯片A_15A的第4脚接地线GND1。芯片A_15A的第1脚与芯片A_15B的第5脚相连。芯片A_15B的第7脚与芯片A_15B的第6脚相连。芯片A_15B的第7脚接电容C₄₇的一端。电容C₄₇的另一端与地线GND1相连。芯片A_15B的第7脚接电阻R₄₁的一端，电阻R₄₁的另一端接芯片A_13A的第3脚。芯片A_13A的第2脚接电阻R₃₈的一端，电阻R₃₈的另一端接芯片A_13A的第1脚。芯片A_13A的第2脚接电阻R₄₀的一端，电阻R₄₀的另一端接地线GND1。芯片A_13A的第4脚接地线GND1，芯片A_13A的第8脚接电源U_S1+。芯片A_13A的第1脚接电阻R₃₇的一端，电阻R₃₇的另一端接芯片A_13B的第5脚。芯片A_13B的第6脚与芯片A_13B的第7脚相连。芯片A_13B的第7脚接电阻R₃₉的一端，电阻R₃₉的另一端接芯片A_13A的第3脚。芯片A_13B的第5脚经由接线端子T₁₃与第一用户接口模块1相连。

如图3所示。芯片A₁₆第2脚接电阻R₄₂的一端，电阻R₄₂的另一端经由接线端子T₁₄与第一用户接口模块1相连，芯片A₁₆第3脚接电阻R₄₃的一端，电阻R₄₃的另一端经由接线端子T₁₅与第一用户接口模块1相连，芯片A₁₆第3脚接电容C₅₁的一端相连，接线端子T₁₆与地线GND1相连。芯片A₁₆的第2脚接电容C₄₉的一端，电容C₄₉的另一端与地线GND1相连。芯片A₁₆的第3脚接电容C₅₁的一端，电容C₅₁的另一端与地线GND1相连。芯片A₁₆第2脚接电阻R₄₂的一端，电阻R₄₂的另一端同时接电容C₄₈的一端和双向二极管D₈的一端，电容C₄₈的另一端和双向二极管D₈的另一端同时接电阻R₄₃的一端，电阻R₄₃的另一端接芯片A₁₆的第3脚。芯片A₁₆的第4脚与地线GND1相连。芯片A₁₆的第5脚与地线GND1相连。芯片A₁₆的第7脚接电容C₅₂的正极，电容C₅₂的负极接地线GND1。芯片A₁₆的第7脚接电容C₅₃的一端，电容C₅₃的另一端接地线GND1。芯片A₁₆的第7脚接电源U_S1+。芯片A₁₆的第6脚接双向二极管D₉的一端，双向二极管D₉的另一端接地线GND1。芯片A₁₆的第6脚接电阻R₄₅的一端，电阻R₄₅的另一端接电容C₅₄的一端，电容C₅₄的另一端接地线GND1。电阻R₄₅的一端与电位器RV5的第1脚相连，电位器RV5的第2脚与地线GND1相连，电位器RV5的第3脚接电阻R₄₆的一端，电阻R₄₆的另一端接芯片A₁₇的第2脚。芯片A₁₇的第1脚接电源U_S1+。芯片A₁₇的第1脚接电容C₅₅的一端，电容C₅₅的另一端接地线GND1。芯片A₁₇的第3脚接芯片A₁₇的第4脚，芯片A₁₇的第4脚接地线GND1。芯片A₁₇的第8脚接电源U_S2+。芯片A₁₇的第8脚接电容C₅₆的一端，电容C₅₆的另一端接地线GND2。芯片A₁₇的第5脚接地线GND2。芯片A₁₇的第7脚接电阻R₄₇的一端，电阻R₄₇的另一端接芯片A_18A的第3脚。芯片A_18A的第3脚接电阻R₄₉的一端，电阻R₄₉的另一端接地线GND2。芯片A₁₇的第6脚接电阻R₄₈的一端，电阻R₄₈的另一端接芯片A_18A的第2脚。芯片A_18A的第4脚接地线GND2。芯片A_18A的第8脚接电源U_S2+。芯片A_18A的第8脚接电容C₅₇的一端，电容C₅₇的另一端接地线GND2。芯片A_18A的第2脚接电阻R₅₀的一端，电阻R₅₀的另一端接电位器RV6的第1脚，电位器RV6的第2脚与电位器RV6的第3脚相连，电位器RV6的第3脚与芯片A_18A的第1脚相连。芯片A_18A的第1脚接电阻R₅₁的一端，电阻R₅₁的另一端接芯片A_18B的第5脚，芯片A_18B的第5脚接电容C₅₈的一端，电容C₅₈的另一端接地线GND2。芯片A_18B的第6脚接电阻R₅₂的一端，电阻R₅₂的另一端接芯片A_18B的第7脚。芯片A_18B的第7脚接电阻R₅₃的一端，电阻R₅₃的另一端同时接电容C₅₉的一端和双向二极管D₁₀的一端，电容C₅₉的另一端和双向二极管D₁₀的另一端同时接地线GND2。。芯片A_18B的第7脚接电阻R₅₃的一端，电阻R₅₃的另一端经由接线端子T₂₇与多路开关单元3-1相连。

如图4所示，B路温度采集通道2-3-2经由接线端子T₁₇～T₂₀与第一用户接口模块1相连。B路温度采集通道2-3-2经由接线端子T₂₈与多路开关单元3-1相连。

如图5所示，主控模块3，包括多路开关单元3-1和ARM主控制单元3-2两个部分。多路开关单元3-1经由接线端子T₂₁～T₂₈与八路信号采集模块2相连，其中八路信号采集模块2包括电流采集通道单元2-1、电压采集通道单元2-2和温度采集通道单元2-3。

如图5所示，多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第1脚与电阻R₅₇的一端相连，电阻R₅₇的另一端与接线端子T₃₁相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第1脚与电阻R₅₇的一端相连，电阻R₅₇的另一端与电容C₆₅的一端相连，电容C₆₅的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第1脚与电阻R₅₇的一端相连，电阻R₅₇的另一端与双向二极管D₁₃的一端相连，双向二极管D₁₃的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第2脚与电阻R₅₆的一端相连，电阻R₅₆的另一端与电源U_S4+相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第3脚与电源U_S3-相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第4脚与电流采集通道单元2-1的接线端子T₂₁相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第5脚与电流采集通道单元2-1的接线端子T₂₂相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第6脚与电流采集通道单元2-1的接线端子T₂₃相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第7脚与电压采集通道单元2-2的接线端子T₂₄相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第8脚与电阻R₆₀的一端相连，电阻R₆₀的另一端与电阻R₆₁的一端相连，电阻R₆₁的另一端与多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第1脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第9脚与温度采集通道单元2-3的接线端子T₂₈相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第10脚与温度采集通道单元2-3的接线端子T₂₇相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第11脚与电压采集通道单元2-2的接线端子T₂₆相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第12脚与电压采集通道单元2-2的接线端子T₂₅相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第13脚与电源U_S3+相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第13脚与电阻R₅₄的一端相连，电阻R₅₄的另一端与电源U_S4+相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第13脚与电阻R₅₄的一端相连，电阻R₅₄的另一端与电阻R₅₅的一端相连，电阻R₅₅的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第14脚与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第15脚与电阻R₅₉的一端相连，电阻R₅₉的另一端与接线端子T₃₃相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第15脚与电阻R₅₉的一端相连，电阻R₅₉的另一端与电容C₆₃的一端相连，电容C₆₃的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第15脚与电阻R₅₉的一端相连，电阻R₅₉的另一端与双向二极管D₁₁的一端相连，双向二极管D₁₁的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第16脚与电阻R₅₈的一端相连，电阻R₅₈的另一端与接线端子T₃₂相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第16脚与电阻R₅₈的一端相连，电阻R₅₈的另一端与电容C₆₄的一端相连，电容C₆₄的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第16脚与电阻R₅₈的一端相连，电阻R₅₈的另一端与双向二极管D₁₂的一端相连，双向二极管D₁₂的另一端与地线GND2相连。

如图5所示，多路开关单元3-1的芯片A₁₉的第8脚与电阻R₆₀的一端相连，电阻R₆₀的另一端与电阻R₆₁的一端相连，电阻R₆₁的另一端与多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第1脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第1脚与电阻R₆₁的一端相连，电阻R₆₁的另一端与电容C₆₀的一端相连，电容C₆₀的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第2脚与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第3脚与第4脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第5脚与电容C₆₂的一端相连，电容C₆₂的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第6脚与电容C₆₁的一端相连，电容C₆₁的另一端与地线GND2相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第31脚与电源U_S5+相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第32脚与地线GND3相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第37脚与第32脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₀的第38脚与电阻R₆₂的一端相连，电阻R₆₂的另一端和电阻R₆₄的一端相连，电阻R₆₄的另一端与芯片A₂₁的第3脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第2脚与电阻R₆₃的一端相连，电阻R₆₃的另一端与地线GND3相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第3脚与电阻R₆₄的一端相连，电阻R₆₄的另一端与电容C₆₇的一端相连，电容C₆₇的另一端与芯片A₂₁的第6脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第3脚与电容C₆₈的一端相连，电容C₆₈的另一端与地线GND3相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第4脚与电源U_S5-相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第6脚与电阻R₆₅的一端相连，电阻R₆₅的另一端与芯片A₂₁的第2脚相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第7脚与电源U_S5+相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第9脚与电源U_S5-相连。多路开关单元3-1的芯片A₂₁的第6脚与电阻R₆₆的一端相连，电阻R₆₆的另一端与接线端子T₂₉相连。路开关3-1的芯片A₂₁的第6脚与电阻R₆₆的一端相连，电阻R₆₆的另一端与电容C₆₉的一端相连，电容C₆₉的另一端同时与接线端子T₃₀和地线GND3相连。

如图5所示，ARM主控制单元3-2经由接线端子T₂₉～T₃₃与多路开关单元3-1相连。ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第34脚与多路开关单元3-1经由接线端子T₂₉相连。ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第120脚与多路开关单元3-1经由接线端子T₃₀相连。ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第63脚与多路开关单元3-1经由接线端子T₃₁相连。ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第64脚与多路开关单元3-1经由接线端子T₃₂相连。ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第65脚与多路开关单元3-1经由接线端子T₃₃相连。

如图5所示，ARM主控制单元3-2中芯片A₂₂的第105脚、第109脚、第110脚、第113脚和第25脚接编程脚J₁。芯片A₂₂的第138脚接电阻R₆₇的一端，电阻R₆₇的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第6脚接电源U_S6+。芯片A₂₂的第6脚接电容C₇₃的一端，电容C₇₃的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第33脚接电感L₁的一端，电感L₁的另一端接电源U_S6+。芯片A₂₂的第33脚接电容C₇₂的正极相连，电容C₇₂的负极接地线GND3。芯片A₂₂的第33脚和电容C₇₁的一端相连，电容C₇₁的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第31脚接地线GND3。芯片A₂₂的第121脚接电源U_S6+。芯片A₂₂的第121脚接电容C₇₀的一端，电容C₇₀的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第23脚接电容C₈₁的一端，电容C₈₁的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第24脚接电阻R₆₈的一端，电阻R₆₈的另一端同时接电容C₈₀的一端和晶振Y₂的一端，电容C₈₀的另一端接地线GND3，晶振Y₂的另一端接芯片A₂₂的第23脚，晶振Y₂的外壳接地线GND3。芯片A₂₂的第106脚接电容C₇₈的一端，电容C₇₈的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第71脚接电容C₇₉的一端，电容C₇₉的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第143脚接电容C₇₆的一端，电容C₇₆的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第143脚接电感L₂的一端，电感L₂的另一端同时接电源U_S6+和电容C₇₇的一端，电容C₇₇的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第8脚接电容C₇₅的一端，电容C₇₅的另一端接地线GND3。芯片A₂₂的第9脚同时接电容C₇₄的一端和晶振Y₁的一端，电容C₇₄的另一端接地线GND3，晶振Y₁的另一端接芯片A₂₂的第8脚。芯片A₂₂的第120脚接地线GND3。

如图5所示，ARM主控制单元3-2经由接线端子T₃₄～T₃₅与存储模块4相连，其中ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第90脚经由接线端子T₃₄与存储模块4相连，ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第88脚经由接线端子T₃₅与存储模块4相连。

如图5所示，ARM主控制单元3-2经由接线端子T₃₆～T₃₇与时间戳模块5相连，其中ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第85脚经由接线端子T₃₆与时间戳模块5相连，ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第86脚经由接线端子T₃₇与时间戳模块5相连。

如图5所示，ARM主控制单元3-2经由接线端子T₃₈～T₃₉与温湿度采集模块6相连，其中ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第80脚经由接线端子T₃₈与温湿度采集模块6相连，ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第82脚经由接线端子T₃₉与温湿度采集模块6相连。

如图5所示，ARM主控制单元3-2经由接线端子T₄₀～T₄₃与双路RS-485隔离模块7相连，其中ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第129脚经由接线端子T₄₀与双路RS-485隔离模块7相连，ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第124脚经由接线端子T₄₁与双路RS-485隔离模块7相连。ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第119脚经由接线端子T₄₂与双路RS-485隔离模块7相连，ARM主控制单元3-2的芯片A₂₂的第122脚经由接线端子T₄₃与双路RS-485隔离模块7相连。

如图5所示，双路RS-485隔离模块7经由接线端子T₄₄～T₄₉与第二用户接口模块8相连。

如图6所示，存储模块4的芯片A₂₃的第6脚与接线端子T₃₄相连，存储模块4的芯片A₂₃的第5脚与接线端子T₃₅相连，存储模块4的芯片A₂₃的第1脚与地线GND3相连，存储模块4的芯片A₂₃的第4脚与地线GND3相连，存储模块4的芯片A₂₃的第5脚同时与电阻R₆₉和电容C₈₂的一端相连，电阻R₆₉的另外一端与电源U_S6+相连，电容C₈₂的另一端与地线GND3相连。存储模块4的芯片A₂₃的第6脚同时与电阻R₇₀和电容C₈₃的一端相连，电阻R₇₀的另外一端与电源U_S6+相连，电容C₈₃的另一端与地线GND3相连。存储模块4的芯片A₂₃的第7脚与电阻R₇₁的一端相连，电阻R₇₁的另一端与电源U_S6+相连。存储模块4的芯片A₂₃的第8脚与地线GND3相连。

如图7所示，时间戳模块5的芯片A₂₄的第6脚与接线端子T₃₆相连，时间戳模块5的芯片A₂₄的第5脚与接线端子T₃₇相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第1脚与晶振Y₃的第2脚相连，晶振Y₃的第1脚与芯片A₂₄的第2脚相连，晶振Y₃的第3脚接地线GND3。时间戳模块5的芯片A₂₄的第3脚与双向二极管D₁₅的一端相连，双向二极管D₁₅的另一端同时与电源U_S6+和双向二极管D₁₆的一端相连，双向二极管D₁₆的另一端与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第3脚与电阻R₇₅的一端相连，电阻R₇₅的另一端与电源BT₁的正极相连，电源BT₁的负极与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第4脚与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第5脚同时与电阻R₇₂和电容C₈₄的一端相连，电阻R₇₂的另一端与电源U_S7+相连，电容C₈₄的另一端与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第6脚同时与电阻R₇₃和电容C₈₅的一端相连，电阻R₇₃的另外一端与电源U_S7+相连，电容C₈₅的另一端与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第7脚与二极管D₁₄的阴极相连，二极管D₁₄的阳极与电阻R₇₄的一端相连，电阻R₇₄的另一端与电源U_S7+相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第8脚同时与电容C₈₆的正极和电容C₈₇的一端相连，电容C₈₆的负极和电容C₈₇的另一端同时与地线GND3相连。时间戳模块5的芯片A₂₄的第8脚与电源U_S7+相连。

如图8所示，温湿度采集模块6的芯片A₂₅的第2脚与接线端子T₃₈相连，温湿度采集模块6的芯片A₂₅的第3脚与接线端子T₃₉相连。温湿度采集模块6的芯片A₂₄的第1脚接地线GND3。温湿度采集模块6的芯片A₂₅的第2脚与电阻R₇₆的一端相连，电阻R₇₆的另一端与电源U_S6+相连。温湿度采集模块6的芯片A₂₅的第3脚与接线端子T₃₉相连。温湿度采集模块6的芯片A₂₄的第4脚与电源U_S6+相连。温湿度采集模块6的芯片A₂₅的第4脚与电容C₈₈的一端相连，电容C₈₈的另一端与地线GND3相连。

如图9所示，双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第1脚与电源U_S7+相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第2脚接地线GND3。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第3脚与接线端子T₄₀相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第4脚与接线端子T₄₁相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第5脚与接线端子T₄₂相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第6脚与接线端子T₄₃相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第7脚与共模电感LX2的第4脚相连，共模电感LX2的第3脚与气体放电管GDT2的第2脚相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第8脚与共模电感LX2的第1脚相连，共模电感LX2的第2脚与气体放电管GDT2的第3脚相连，气体放电管GDT2的第1脚与地线PE相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第7脚与双向二极管D₂₂的一端相连，双向二极管D₂₂的另一端与芯片A₂₆的第8脚相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第7脚与双向二极管D₂₀的一端相连，双向二极管D₂₀的另一端与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第8脚与双向二极管D₂₁的一端相连，双向二极管D₂₁的另一端与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第9脚与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第9脚同时与电容C₉₀的一端和电阻R₇₈的一端相连，电容C₉₀的另一端和电阻R₇₈的另一端同时与地线PE相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第10脚与共模电感LX1的第4脚相连，共模电感LX1的第3脚与气体放电管GDT1的第2脚相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第11脚与共模电感LX1的第1脚相连，共模电感LX1的第2脚与气体放电管GDT1的第3脚相连，气体放电管GDT1的第1脚与地线PE相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第10脚与双向二极管D₁₉的一端相连，双向二极管D₁₉的另一端与芯片A₂₆的第11脚相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第10脚与双向二极管D₁₇的一端相连，双向二极管D₁₇的另一端与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第11脚与双向二极管D₁₈的一端相连，双向二极管D₁₈的另一端与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片的第12脚与地线GND4相连。双路RS-485隔离模块7的芯片A₂₆的第12脚同时与电容C₈₉的一端和电阻R₇₇的一端相连，电容C₈₉的另一端和电阻R₇₇的另一端同时与地线PE相连。

如图9所示，双路RS-485隔离模块7的共模电感LX1的第2脚经由接线端子T₄₄与第二用户接口模块8的第6脚相连，共模电感LX1的第3脚经由接线端子T₄₅与第二用户接口模块8的第5脚相连，地线GND4经由接线端子T₄₆与第二用户接口模块8的第4脚相连，共模电感LX2的第2脚经由接线端子T₄₇与第二用户接口模块8的第3脚相连，共模电感LX2的第3脚经由接线端子T₄₇与第二用户接口模块8的第2脚相连，地线GND4经由接线端子T₄₈与第二用户接口模块8的第1脚相连。

本发明还提供了一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的方法，包括下述步骤：

步骤1硬件初始化流程；

步骤2软件初始化流程；

步骤3主循环流程；

步骤4定时采样流程。

图10表示本发明的初始化流程，它包含硬件初始化流程和软件初始化流程，如图(a)所示，在硬件初始化流程包括：

步骤1.1首先进行存储模块初始化，配置连接存储元件的CPU管脚；

步骤1.2存储模块初始化完成后，进行CPU片上采样初始化；

步骤1.3完成CPU片上采样初始化后，开始RS-485串口初始化；

步骤1.4完成RS-485串口初始化后，进行温湿度传感器初始化；

步骤1.5完成温湿度传感器初始化后，进行定时器初始化；

步骤1.6完成定时器初始化后，进行时钟芯片初始化；完成所述步骤1.1-步骤1.6的流程后返回。

图10中如图(b)所示，软件初始化流程包括以下几个步骤：

步骤2.1首先进行参数缺省值初始化；

步骤2.2完成参数缺省值初始化后，进行读取存取存储模块的参数；

步骤2.3完成读取存取存储模块的参数后，进行串口数据区初始化；

步骤2.4完成串口数据区初始化后，进行采样数据区初始化；

步骤2.5完成采样数据区初始化后，进行模拟量初始化；完成所述步骤2.1-步骤2.5的流程后返回。

图11表示本发明的主循环流程，具体流程包括以下几个步骤：

步骤3.1首先进行硬件初始化；

步骤3.2硬件初始化完成后，进行软件初始化，模拟量数据区初始化、存储标志初始化；

步骤3.3软件初始化完成后，进行记录主循环起点时刻，即将定时器计数值作为当前主循环起点时刻；

步骤3.4完成记录主循环起点时刻后，进行RS-485通信环节，按RS-485接收数据和发送数据；

步骤3.5完成RS-485通信环节后，进行采样数据存储环节，达到预先设置的存储周期后，启动数据存储；

步骤3.6完成采样数据存储环节后，进行读取当前时刻环节，读取定时器的计数值，作为当前时刻；

步骤3.7完成读取当前时刻环节后，与主循环起始时刻相比较，看是否达到预置的主循环周期，即判断主循环是否达到10ms，如果主循环未达到10ms，则返回读取当前时刻环节，如果主循环达到10ms，则返回记录主循环起点时刻环节。

图12表示本发明的定时采样流程，具体流程包括以下几个步骤：

步骤4.1首先进行八路信号的采样环节，启动ARM的片上AD进行转换，等待转换完成，读取八路信号的AD转换结果；

步骤4.2采样完成后，进行中值滤波环节，即三点中值滤波算法；

步骤4.3中值滤波完成后，进行计算八路模拟量的均方根值环节，即均方根算法；

步骤4.4完成计算八路模拟量的均方根值后，进行惯性滤波环节，即偏差积分算法；

步骤4.5惯性滤波完成后，进行读取温湿度环节；完成所述步骤4.1-步骤4.5的流程后返回。

如图1所示的第一用户接口模块1，作为与外接霍尔电流电压传感器和温度传感器的接插件，可以选择IDC20接插件。本发明中的电流、电压传感器采用的是霍尔电流电压传感器，温度传感器采用的是PT100。由于它们不作为本发明阐述重点，故略去不介绍。

如图1、图5～图9所示的ARM主控制单元3-2中的芯片A₂₂，选择的是STM32F417系列的ARM芯片，是ST(意法半导体)推出的以基于

Cortex^TM-M4为内核的其采用了90纳米的NVM工艺和ART(自适应实时存储器加速器，Adaptive Real-Time MemoryAccelerator^TM)的高性能微控制器，可达到168MHz。由于它集成了新的DSP和FPU指令，168MHz的高速性能使得数字信号控制器应用，快速的产品开发达到了新的水平，且能提升控制算法的执行速度和代码效率。

如图1和图9所示的第二用户接口模块8，作为与双路RS-485隔离模块7之间的接插件，可以选择IDC10接插件。由于它不作为本发明阐述重点，故略去不介绍。

如图2所示的电流采集通道单元2-1中的放大器芯片A₁，本发明选择仪用运放，如AD620、AD623等。放大器芯片A₂、A₄和A₆，本发明采用低噪声精密运放，可以选择双路的低噪声精密运放，如TLC2202、LT1124、NE5532DR、NE5532A、NJM2068V、TLE2142A、OP-270和OPA2111等。参考电压芯片A₃，本发明选用精密、微功耗、低压差、低压基准电压源REF191。隔离芯片A₅，本发明选用Avago生产的高性能线性隔离放大器HCPL-7800。

如图3所示的电压采集通道单元2-2中的放大器芯片A₇，本发明选择仪用运放，如AD620、AD623等。放大器芯片A₈、A₁₀和A₁₂，本发明采用低噪声精密运放，可以选择双路的低噪声精密运放，如TLC2202、LT1124、NE5532DR、NE5532A、NJM2068V、TLE2142A、OP-270和OPA2111等。隔离芯片A₉，本发明选用Avago生产的高性能线性隔离放大器HCPL-7800。参考电压芯片A₁₁，本发明选用精密、微功耗、低压差、低压基准电压源REF191。

如图4所示的温度采集通道单元2-3中的放大器芯片A₁₃、A₁₅和A₁₈，本发明采用低噪声精密运放，可以选择双路的低噪声精密运放，如TLC2202、LT1124、NE5532DR、NE5532A、NJM2068V、TLE2142A、OP-270和OPA2111等。参考电压芯片A₁₄，本发明选用精密、微功耗、低压差、低压基准电压源REF191。放大器芯片A₁₆，本发明选择仪用运放，如AD620、AD623等。隔离芯片A₁₇，本发明选用Avago生产的高性能线性隔离放大器HCPL-7800。

如图5所示的ARM主控制单元3-2中的编程接口J₁，作为ARM的JTAG(JointTestAction Group：联合测试行动小组，是一种国际标准测试协议)编程器连接件。标准的JTAG接口是4线：测试时钟输入线(TCK)、测试模式选择输入线(TMS)、测试数据输入线(TDI)和测试数据输出线(TDO)。测试复位输入线(RESET)为可选项。JTAG编程器连接件，可以选择IDC10接插件，将ARM主控制单元3-2中的芯片A₂₂(ARM芯片)与外置编程器连接起来，完成芯片A₁的内部测试及对转换***进行仿真、调试。

如图6所示的存储模块4中的芯片A₂₃，本发明选择ST公司生产的串行EEPROM存储器M24M01-RMN6P，1Mbit，采用12C接口。

如图7所示的时间戳模块5中的芯片A₂₄，本发明选择Maxim公司生产的DS1307Z+T&R实时时钟(RTC)芯片，该系列实时时钟产品，包含用于数据保存的非易失RAM存储器，内置56B RAM，采用I2C总线。

如图8所示的温湿度采集模块6中的芯片A₂₅，本发明选用Sensirion公司生产的SHT10单芯片温湿度传感器，它采用I2C总线。

如图9所示的双路RS-485隔离模块7中的芯片A₂₆，本发明选用广州致远电子股份有限公司生产的RSM485IDHT模块，它是双路RS-485隔离模块。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种监测强电磁环境中电力电子装备关键状态的***，其特征在于，包括：第一用户接口模块(1)、八路信号采集模块(2)、主控模块(3)、存储模块(4)、时间戳模块(5)、温湿度采集模块(6)、双路RS-485隔离模块(7)和第二用户接口模块(8)；

第一用户接口模块(1)用于获取反映电力电子装置关键状态的八路模拟信号，并将获得的八路模拟信号传送到八路信号采集模块(2)进行变换处理；

八路信号采集模块(2)包括：用于采集三相电流模拟信号的电流采集通道单元(2-1)，用于采集三相电压模拟信号的电压采集通道单元(2-2)和用于采集两路温度模拟信号的温度采集通道单元(2-3)；

主控模块(3)包括：多路开关单元(3-1)和ARM主控制单元(3-2)，所述多路开关单元(3-1)用于在数据传送过程中根据需要选择八路模拟信号中的任意一路传送至所述ARM主控制单元(3-2)；所述ARM主控制单元(3-2)同时与存储模块(4)、时间戳模块(5)和温湿度采集模块(6)进行通信；所述ARM主控制单元(3-2)通过时间戳模块(5)获取实时时间戳，并将附带有时间戳的数据保存至所述存储模块(4)中，通过温湿度采集模块(6)对ARM主控制单元(3-2)的温湿度进行监控，再经由所述双路RS-485隔离模块(7)与第二用户接口模块(8)，对外进行数据传输；

所述***获取电力电子装备关键状态的具体步骤包括：

(1)主循环步骤：

(1.1)首先进行硬件初始化；

(1.2)硬件初始化完成后进行软件初始化；

(1.3)软件初始化完成后进行记录主循环起点时刻；

(1.4)完成记录主循环起点时刻后，进行RS-485通信环节；

(1.5)完成RS-485通信环节后进行采样数据存储环节；

(1.6)完成采样数据存储环节后进行读取当前时刻环节；

(1.7)完成读取当前时刻环节后判断主循环是否达到10ms，如果主循环未达到10ms，则返回读取当前时刻环节，如果主循环达到10ms，则返回记录主循环起点时刻环节；

(2)定时采样步骤：

(2.1)首先进行采样环节；

(2.2)采样完成后进行中值滤波环节；

(2.3)中值滤波完成后进行计算八路模拟量均方根值环节；

(2.4)完成计算八路模拟量均方根值后进行惯性滤波环节；

(2.5)惯性滤波完成后进行读取温湿度环节。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述ARM主控制单元(3-2)中的两路串口经由双路RS-485隔离模块(7)与第二用户接口模块(8)进行通信。

3.如权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述硬件初始化步骤具体为：

S100：首先进行存储模块初始化；

S101：存储模块初始化完成后进行CPU片上采样初始化；

S102：完成CPU片上采样初始化后开始RS-485串口初始化；

S103：完成RS-485串口初始化后进行温湿度传感器初始化；

S104：完成温湿度传感器初始化后进行定时器初始化；

S105：完成定时器初始化后进行时钟芯片初始化。

4.如权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述软件初始化步骤具体为：

S200：首先进行参数缺省值初始化；

S201：完成参数缺省值初始化后进行读取存取存储模块的参数；

S202：完成读取存取存储模块的参数后进行串口数据区初始化；

S203：完成串口数据区初始化后进行采样数据区初始化；

S204：完成采样数据区初始化后进行模拟量初始化。

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