CN113884747A - 一种电子式互感器过电压测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子式互感器过电压测量装置，由信号提取模块，信号调理模块，模数转换模块，主控制模块，冗余控制模块、显示模块和报警模块构成，所述信号提取模块用于提取电子式互感器的输出电压信号，信号调理模块用于对电压信号进行处理并输出，模数转换模块用于进行模数转换，主控制模块用于接收处理信号和输出控制信号，冗余控制模块用于取代主控制模块进行工作。采用电容式互感器从电子式互感器二次侧提取电压信号，比使用专用的取信号线圈成本更低，体积更小，对采样电压信号进行必要的处理，提高信号的采样精度，并且设有冗余的控制器，预防测量装置工作时由于芯片损坏而带来的麻烦。
Description
技术领域
本申请涉及电子式互感器技术领域，具体涉及一种电子式互感器过电压测量装置。
背景技术
随着电网电压等级的提高，传统的电磁式互感器已不能适应电力***的发展，电子式电压互感器是现代电力***中电压互感器、电流互感器向智能化、模块化、多功能化、少维护方向发展的关键设备之一，适用于电路***的计量、测量、保护、诊断和状态监测等。电子式互感器应用光纤技术，具有良好可靠的绝缘性能，适应电力***高电压等级以及自动化，数字化的发展方向。但是目前市面上，电子式互感器电压检测装置对于电压信号的采样和调理过于复杂，导致成本颇高且占用体积大，并且因为电子互感器电压检测装置工作于高压侧电路，一旦发生故障，电压测量装置内部的芯片容易烧坏并且更换芯片较为困难，耽误检测时间，降低检测的效率。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种电子式互感器过电压测量装置，由信号提取模块，信号调理模块，模数转换模块，主控制模块，冗余控制模块、显示模块和报警模块构成，
信号提取模块，用于提取电子式互感器的输出电压信号，将所述电压信号发送给信号调理模块；
信号调理模块，与所述信号提取模块连接，用于接收所述信号提取模块输出的电压信号，将所述电压信号与参考电压进行两次比较；同时对所述电压信号进行放大滤波处理，将处理后获得的模拟电压信号输出；
模数转换模块，与所述信号调理模块连接，用于接收所述信号调理模块输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字信号并输出；
主控制模块，与所述模数转换模块连接，用于接收所述信号调理模块输出的数字信号，判断所述数字信号过电压时，发出报警信号；
冗余控制模块，与模数转换模块和主控制模块连接，用于在主控制模块故障时，取代所述主控制模块进行工作；
显示模块，与主控制模块和冗余控制模块连接，用于接收主控制模块或冗余控制模块传输的数据并显示；
报警模块，与主控制模块和冗余控制模块连接，用于接收主控制模块或冗余控制模块发送的报警信号，发出警报。
进一步的，信号提取模块，选用电容式互感器CVT提取电子式互感器高压侧的电压信号。
进一步的，信号提取模块，包括电子式互感器J1、电容式互感器CVT、第三电容C3和第四电容C4；
电容式互感器CVT一次侧的第一端连接第三电容C3和第四电容C4，电容式互感器CVT一次侧的第二端连接第四电容C4的另一端和地端，第三电容C3的另一端连接电子式互感器J1二次侧的输出端。
进一步的，信号调理模块，包括缓冲隔直单元，程控放大单元、信号比较单元和信号滤波单元；缓冲隔直单元的第一端连接所述信号提取模块，缓冲隔直单元的第二端连接程控放大单元的第一端，缓冲隔直单元的第二端连接信号比较单元的第一端，程控放大单元的第二端连接信号滤波单元的第一端，信号滤波单元的第二端和信号比较单元的第二端连接模数转换单元的第一端；
所述缓冲隔直单元，用于防止采集的模拟电压信号受到所述程控放大单元的阻抗影响，起到缓冲的作用，并对模拟电压信号进行隔直处理；
所述程控放大单元，用于将采集的模拟电压信号进行程控增益放大处理；
所述信号比较单元，用于将采集到的模拟电压信号与参考电压进行比较；
所述信号滤波单元，用于消除所述程控放大单元输出的模拟电压信号中的噪声。
进一步的，所述缓冲隔直单元，包括第二电阻R2、第一运放A1和第一电容C1；
电容式互感器CVT二次侧的第一端连接第一运放A1的同相端，电容式互感器CVT二次侧的第二端接地，第一运放A1的反相端通过第二电阻R2连接第一电容C1的第一端和第一运放A1的输出端。
进一步的，所述程控放大单元，包括第一程控放大器U2。
进一步的，所述主控制模块，包括第一控制器U1；
第一程控放大器U2的第四端连接第一电容C1的第二端，第一程控放大器U2的第八端连接第一电源+12V，第一程控放大器U2的第三端和第一程控放大器U2的第六端共同连接地端，第一程控放大器U2的第一端和第二端分别连接第一控制器U1的第三IO端和第四IO端。
进一步的，所述信号比较单元包括第二运放A2、第三运放A3、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电源+12V、第二电源-12V、第一参考电压源V1和第二参考电压源V2；
第二运放A2的同相端和第三运放A3的同相端共同连接第一电容C1的第二端，第二运放A2的反相端连接第一参考电压源V1，第三运放A3的反相端连接第二参考电压源V2，第二运放A2的第三端连接第一电源+12V和第三电阻R3，第三电阻R3的另一端连接第二运放A2的输出端和第一控制器U1的第一IO端，第三运放A3的第三端连接第一电源+12V和第四电阻R4，第四电阻R4的另一端连接第三运放A3的输出端和第一控制器U1的第二IO端。
进一步的，第二运放A2和第三运放A3，，根据第一参考电压源V1值和第二参考电压源V2值判断电子式互感器的电压是否在正常范围内。
进一步的，所述信号滤波单元包括第五电阻R5、第四运放A4、第六电阻R6和第二电容C2；
第五电阻R5的第一端连接所述第一程控放大器U2的第七端，第五电阻R5的第二端连接第四运放A4的反相端、第六电阻R6和第二电容C2，第四运放A4的同相端连接地端，第四运放A4的输出端连接第六电阻R6的另一端、第二电容C2的另一端和模数据转换模块包括的模数转换器U3的模数端。
进一步的，模数转换模块，选用16位的外置模数转换器U3将模拟电压信号转换为数字信号。
进一步的，主控制模块，采用单片机或者CPU实现数据的采集和电路的控制。
进一步的，所述主控制模块的功能，还包括：
存储所述信号调理模块输出的数字信号。
进一步的，所述冗余控制模块，包括第二控制器U1-1、异步收发器U4、冷启动按键K1、第一多路选通和第二多路选通；
第一多路选通的第一端连接模数转换模块的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通的第三端，第二控制器U1-1的第一控制端连接第一多路选通的第四端，第一控制器U1分别通过异步收发器U4和冷启动按键K1连接第二控制器U1-1，第一控制器U1的输出端连接第二多路选通的第一端，第二控制器U1-1的输出端连接第二多路选通的第二端，第二控制器U1-1的控制端连接第二多路选通的第三端；
第一多路选通，用于控制电压信号输入所述主控制模块和所述冗余控制模块；
第二多路选通，用于控制所述主控制模块和所述冗余控制模块输出数字信号和控制信号；
第二控制器U1-1选用的芯片与第一控制器U1选用的芯片相同；第一多路选通和第二多路选通通过第二控制器U1-1进行控制，将所有连通第一控制器U1的线路切换至第二控制器U1-1相应的线路上；异步收发器U4选用通用的异步收发传输器，将第一控制器U1内的数据传输给第二控制器U1-1；冷启动按键K1在第一控制器U1故障时，对第二控制器U1-1进行瞬间断电并重新启动。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电子式互感器过电压测量装置的原理方框示意图；
图2是本申请实施例提供的信号调理模块的原理方框示意图；
图3是本申请实施例提供的电子式互感器过电压测量装置的电路图。
图4是本申请实施例供的冗余模块的电路图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
图1是本申请实施例提供的电子式互感器过电压测量装置的原理方框示意图，下面结合图1对本申请提供测量装置进行详细说明。
参见图1，本申请提供的电子式互感器J1过电压测量装置，由信号提取模块1，信号调理模块2，模数转换模块3，主控制模块4，冗余控制模块5、显示模块6和报警模块7构成。
信号提取模块1，用于提取电子式互感器J1的输出电压信号，将所述电压信号发送给信号调理模块2；
信号调理模块2，与所述信号提取模块1连接，用于接收所述信号提取模块1输出的电压信号，将所述电压信号与参考电压进行两次比较；同时对所述电压信号进行放大滤波处理，将处理后获得的模拟电压信号输出；
模数转换模块3，与所述信号调理2模块连接，用于接收所述信号调理模块2输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字信号并输出；
主控制模块4，与所述模数转换模块3连接，用于接收所述信号调理模块2输出的数字信号，判断所述数字信号过电压时，发出报警信号；
冗余控制模块5，与模数转换模块3和主控制模块4连接，用于在主控制模4块故障时，取代所述主控制模块4进行工作；
显示模块6，与主控制模块4和冗余控制模块5连接，用于接收主控制模块4或冗余控制模块5传输的数据并显示；
报警模块7，与主控制模块4和冗余控制模块5连接，用于接收主控制模块4或冗余控制模块5发送的报警信号，发出警报。
所述信号提取模块1连接信号调理模块2的第一端。
信号调理模块2，用于防止接收的电压信号受到阻抗的影响，信号调理模块2的第二端连接模数转换模块3的第一端。
所述模数转换模块3的第二端连接主控制模块4的第一端和冗余控制模块5的第一端。
所述主控制模块4，用于与冗余控制模块5进行信息交互；所述主控制模块4的第二端连接信号调理模块2的第三端。
所述冗余控制模块5的第二端连接主控制模块4的第五端。
所述显示模块6连接所述主控制模块4的第三端和所述冗余控制模块5的第三端，报警模块7连接主控制模块4的第四端和冗余控制模块5的第四端。
实施例1：在具体实施例中，上述信号提取模块1中选用电容式互感器CVT对电子式互感器J1高压侧进行电压信号提取。上述信号调理模块2通过缓冲器、比较器、程控放大器和滤波器对采样的电压信号进行信号调理，其中缓冲器用于对后级电路起到缓冲的作用，比较器将电压信号和设置的参考电压值进行比较并判断电压信号是否超出参考电压值，程控放大器可改变增益放大值对电压信号进行放大，滤波器可采用有源滤波器抑制电压信号中的噪声；上述模数转换模块3可选用16位的外置模数转换器U3将模拟电压信号转换为数字信号；上述主控制模块4可采用单片机或者CPU实现数据的采集和电路的控制；上述冗余控制模块5与主控制模块4相同；上述显示模块6和报警模块7分别采用LCD显示屏进行数值显示和声光报警器进行报警，在此不做赘述。
实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本发明所述的电子式互感器J1过电压测量装置的一个具体实施例中，所述信号调理模块2包括缓冲隔直单元201，程控放大单元202、信号比较单元203和信号滤波单元204；
具体地，缓冲隔直单元201，用于防止采集的模拟电压信号受到所述程控放大单元202的阻抗影响，起到缓冲的作用，并对模拟电压信号进行隔直处理；
程控放大单元202，用于将采集的模拟电压信号进行程控增益放大处理；
信号比较单元203，用于将采集到的模拟电压信号与参考电压进行比较；
信号滤波单元204，用于消除所述程控放大单元202输出的模拟电压信号中的噪声；
该缓冲隔直单元201的第一端连接所述信号提取模块1，缓冲隔直单元201的第二端连接程控放大单元202的第一端，缓冲隔直单元201的第二端连接信号比较单元203的第一端，程控放大单元202的第二端连接信号滤波单元204的第一端，信号滤波单元204的第二端和信号比较单元203的第二端连接模数转换单元的第一端。
进一步的，所述信号提取模块1包括电子式互感器J1、电容式互感器CVT、第三电容C3和第四电容C4；所述缓冲隔直单元201包括第二电阻R2、第一运放A1和第一电容C1；
具体地，电容式互感器CVT一次侧的第一端连接第三电容C3和第四电容C4，电容式互感器CVT一次侧的第二端连接第四电容C4的另一端和地端，第三电容C3的另一端连接电子式互感器J1二次侧的输出端，电容式互感器CVT二次侧的第一端连接第一运放A1的同相端，电容式互感器CVT二次侧的第二端接地，第一运放A1的反相端通过第二电阻R2连接第一电容C1的第一端和第一运放A1的输出端。
进一步地，所述程控放大单元202包括第一程控放大器U2；所述主控制模块4包括第一控制器U1。
具体地，第一程控放大器U2的第四端连接第一电容C1的第二端，第一程控放大器U2的第八端连接第一电源+12V，第一程控放大器U2的第三端和第一程控放大器U2的第六端共同连接地端，第一程控放大器U2的第一端和第二端分别连接第一控制器U1的第三IO端和第四IO端。
进一步地，所述信号比较单元203包括第二运放A2、第三运放A3、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电源+12V、第二电源-12V、第一参考电压源V1和第二参考电压源V2；
具体地，第二运放A2的同相端和第三运放A3的同相端共同连接第一电容C1的第二端，第二运放A2的反相端连接第一参考电压源V1，第三运放A3的反相端连接第二参考电压源V2，第二运放A2的第三端连接第一电源+12V和第三电阻R3，第三电阻R3的另一端连接第二运放A2的输出端和第一控制器U1的第一IO端，第三运放A3的第三端连接第一电源+12V和第四电阻R4，第四电阻R4的另一端连接第三运放A3的输出端和第一控制器U1的第二IO端。
进一步地，所述信号滤波单元204包括第五电阻R5、第四运放A4、第六电阻R6和第二电容C2；所述模数转换模块3包括模数转换器U3；
具体地，第五电阻R5的第一端连接所述第一程控放大器U2的第七端，第五电阻R5的第二端连接第四运放A4的反相端、第六电阻R6和第二电容C2，第四运放A4的同相端连接地端，第四运放A4的输出端连接第六电阻R6的另一端、第二电容C2的另一端和模数转换器U3的模数端。
在具体实施例中，上述电容式互感器CVT可选用1:100的电容式互感器CVT从电子式互感器J1二次侧中提取电流信号；上述第一运放A1选用OP07系列运放组成电压跟随器，起到缓冲的作用；上述第二运放A2和第三运放A3可选用MAX902高速、低功耗电压比较器，根据第一参考电压源V1值和第二参考电压源V2值判断此时电子式互感器J1的电压是否在正常方位内；上述第一程控放大器U2可选用PGA205，通过第一控制器U1可选择其1、2、4倍增益对电压信号进行放大；上述第四运放A4选用LM124组成的有源滤波器，消除电压信号中的噪声和线圈产生的毛刺信号；上述第一控制器U1在此可选用单片机C8051F060或者STM32系列单片机；上述模数转换器U3可选用AD976单通道高精度模数转换器U3将模拟电压信号转换为数字信号。
实施例3：在实施例1的基础上，请参阅图4，在本发明所述的电子式互感器J1过电压测量装置的一个具体实施例中，所述冗余控制模块5包括第二控制器U1-1、异步收发器U4、冷启动按键K1、第一多路选通501和第二多路选通502；
具体地，第一多路选通501，用于控制电压信号输入所述主控制模块4和所述冗余控制模块5；
第二多路选通502，用于控制所述主控制模块4和所述冗余控制模块5输出数字信号和控制信号；
该第一多路选通501的第一端连接模数转换模块3的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通501的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通501的第三端，第二控制器U1-1的第一控制端连接第一多路选通501的第四端，第一控制器U1分别通过异步收发器U4和冷启动按键K1连接第二控制器U1-1，第一控制器U1的输出端连接第二多路选通502的第一端，第二控制器U1-1的输出端连接第二多路选通502的第二端，第二控制器U1-1的控制端连接第二多路选通502的第三端。
在具体实施例中，上述第二控制器U1-1选用的芯片与第一控制器U1选用的芯片需一致；上述第一多路选通501和第二多路选通502通过第二控制器U1-1进行控制，将所有连通第一控制器U1的线路切换至第二控制器U1-1相应的线路上；上述异步收发器U4可选用通用的异步收发传输器即可，将第一控制器U1内的数据传输给第二控制器U1-1；上述冷启动按键K1在第一控制器U1故障时，对第二控制器U1-1进行瞬间断电并重新启动。
在本发明实施例中，通过信号提取模块1提取电子式互感器J1的高压侧的电压信号，提取的电压信号通过信号调理模块2进行缓冲隔直，程控放大，信号滤波和信号比较处理，一路将比较输出的信号传输给主控制模块4，另一路将处理的电压信号通过模数转换器U3进行模数转换，最终传输给主控制模块4进行检测，并通过显示模块6进行数据显示，报警模块7在过压时和主控制模块4故障时发出声光报警，当主控制模块4出现故障时，便会控制冗余控制模块5接替主控制模块4进行工作；其中，在信号调理模块2中，第一运放A1组成电压跟随器，对后级单元起到缓冲的作用，避免对采样电压信号的干扰；第二运放A2和第三运放A3组成高速、低功耗电压的比较器，根据第一参考电压源V1值和第二参考电压源V2值判断此时电子式互感器J1的电压是否在正常范围内，第一参考电压源V1值为允许的最大电压，第二参考电压源V2值为过压时电压值；第一程控放大器U2通过第一控制器U1可选择其1、2、4倍增益对电压信号进行放大；第四运放A4组成的有源滤波器，消除电压信号中的噪声和线圈产生的毛刺信号；在冗余控制模块5中，第一控制器U1通过冷启动按键K1控制第二控制器U1-1接替工作，通过异步收发传输器进行数据交互，第二控制器U1-1通过控制第一多路选通501和第二多路选通502完成线路的切换。
本申请提供的电子式互感器过电压测量装置，采用电容式互感器从电子式互感器二次侧提取电压信号，比使用专用的取信号线圈成本更低，体积更小，对采样电压信号进行必要的处理，提高信号的采样精度，并且设有冗余的控制器，预防测量装置工作时由于芯片损坏而带来的麻烦。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (14)
1.一种电子式互感器过电压测量装置，由信号提取模块，信号调理模块，模数转换模块，主控制模块，冗余控制模块、显示模块和报警模块构成，其特征在于，
信号提取模块，用于提取电子式互感器的输出电压信号，将所述电压信号发送给信号调理模块；
信号调理模块，与所述信号提取模块连接，用于接收所述信号提取模块输出的电压信号，将所述电压信号与参考电压进行两次比较；同时对所述电压信号进行放大滤波处理，将处理后获得的模拟电压信号输出；
模数转换模块，与所述信号调理模块连接，用于接收所述信号调理模块输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字信号并输出；
主控制模块，与所述模数转换模块连接，用于接收所述信号调理模块输出的数字信号，判断所述数字信号过电压时，发出报警信号；
冗余控制模块，与模数转换模块和主控制模块连接，用于在主控制模块故障时，取代所述主控制模块进行工作；
显示模块，与主控制模块和冗余控制模块连接，用于接收主控制模块或冗余控制模块传输的数据并显示；
报警模块，与主控制模块和冗余控制模块连接，用于接收主控制模块或冗余控制模块发送的报警信号，发出警报。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号提取模块，选用电容式互感器CVT提取电子式互感器高压侧的电压信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号提取模块，包括电子式互感器J1、电容式互感器CVT、第三电容C3和第四电容C4；
电容式互感器CVT一次侧的第一端连接第三电容C3和第四电容C4，电容式互感器CVT一次侧的第二端连接第四电容C4的另一端和地端，第三电容C3的另一端连接电子式互感器J1二次侧的输出端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号调理模块，包括缓冲隔直单元，程控放大单元、信号比较单元和信号滤波单元；缓冲隔直单元的第一端连接所述信号提取模块，缓冲隔直单元的第二端连接程控放大单元的第一端，缓冲隔直单元的第二端连接信号比较单元的第一端，程控放大单元的第二端连接信号滤波单元的第一端，信号滤波单元的第二端和信号比较单元的第二端连接模数转换单元的第一端；
所述缓冲隔直单元，用于防止采集的模拟电压信号受到所述程控放大单元的阻抗影响，起到缓冲的作用，并对模拟电压信号进行隔直处理；
所述程控放大单元，用于将采集的模拟电压信号进行程控增益放大处理；
所述信号比较单元，用于将采集到的模拟电压信号与参考电压进行比较；
所述信号滤波单元，用于消除所述程控放大单元输出的模拟电压信号中的噪声。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述缓冲隔直单元，包括第二电阻R2、第一运放A1和第一电容C1；
电容式互感器CVT二次侧的第一端连接第一运放A1的同相端，电容式互感器CVT二次侧的第二端接地，第一运放A1的反相端通过第二电阻R2连接第一电容C1的第一端和第一运放A1的输出端。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述程控放大单元，包括第一程控放大器U2。
7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述主控制模块，包括第一控制器U1；
第一程控放大器U2的第四端连接第一电容C1的第二端，第一程控放大器U2的第八端连接第一电源+12V，第一程控放大器U2的第三端和第一程控放大器U2的第六端共同连接地端，第一程控放大器U2的第一端和第二端分别连接第一控制器U1的第三IO端和第四IO端。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号比较单元包括第二运放A2、第三运放A3、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电源+12V、第二电源-12V、第一参考电压源V1和第二参考电压源V2；
第二运放A2的同相端和第三运放A3的同相端共同连接第一电容C1的第二端，第二运放A2的反相端连接第一参考电压源V1，第三运放A3的反相端连接第二参考电压源V2，第二运放A2的第三端连接第一电源+12V和第三电阻R3，第三电阻R3的另一端连接第二运放A2的输出端和第一控制器U1的第一IO端，第三运放A3的第三端连接第一电源+12V和第四电阻R4，第四电阻R4的另一端连接第三运放A3的输出端和第一控制器U1的第二IO端。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第二运放A2和第三运放A3，根据第一参考电压源V1值和第二参考电压源V2值判断电子式互感器的电压是否在正常范围内。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号滤波单元包括第五电阻R5、第四运放A4、第六电阻R6和第二电容C2；
第五电阻R5的第一端连接所述第一程控放大器U2的第七端，第五电阻R5的第二端连接第四运放A4的反相端、第六电阻R6和第二电容C2，第四运放A4的同相端连接地端，第四运放A4的输出端连接第六电阻R6的另一端、第二电容C2的另一端和模数据转换模块包括的模数转换器U3的模数端。
11.根据权利要求1或10所述的装置，其特征在于，模数转换模块，选用16位的外置模数转换器U3将模拟电压信号转换为数字信号。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，主控制模块，采用单片机或者CPU实现数据的采集和电路的控制。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制模块的功能，还包括：
存储所述信号调理模块输出的数字信号。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冗余控制模块，包括第二控制器U1-1、异步收发器U4、冷启动按键K1、第一多路选通和第二多路选通；
第一多路选通的第一端连接模数转换模块的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通的第二端，第二控制器U1-1的输入端连接第一多路选通的第三端，第二控制器U1-1的第一控制端连接第一多路选通的第四端，第一控制器U1分别通过异步收发器U4和冷启动按键K1连接第二控制器U1-1，第一控制器U1的输出端连接第二多路选通的第一端，第二控制器U1-1的输出端连接第二多路选通的第二端，第二控制器U1-1的控制端连接第二多路选通的第三端；
第一多路选通，用于控制电压信号输入所述主控制模块和所述冗余控制模块；
第二多路选通，用于控制所述主控制模块和所述冗余控制模块输出数字信号和控制信号；
第二控制器U1-1选用的芯片与第一控制器U1选用的芯片相同；第一多路选通和第二多路选通通过第二控制器U1-1进行控制，将所有连通第一控制器U1的线路切换至第二控制器U1-1相应的线路上；异步收发器U4选用通用的异步收发传输器，将第一控制器U1内的数据传输给第二控制器U1-1；冷启动按键K1在第一控制器U1故障时，对第二控制器U1-1进行瞬间断电并重新启动。
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