【经验】基于EFM32JG1B200F128低功耗32位MCU中RTC在暂态录波型故障指示器无线采样三相同步设计方法

时间： 2019-09-21 来源：世强

技术问答

在JYL-60架空暂态录波型远传故障指示器项目开发过程中，考虑到架空线路ABC三相的特殊性，三支架空暂态录波型远传故障指示器分别挂在ABC线路上，无法提供可靠的硬件同步信号，在这样的环境下，无线三相同步技术正好提供了三相同步录波的可能。本文以EFM32JG1B200F128 低功耗32位MCU中的RTC，设计了一种无线的三相同步采样方法。关于暂态录波型故障指示器的其他相关信息，可阅读世强官网中的文章《EFM32JG1B200低功耗32位MCU在暂态录波型故障指示器中的应用》和《基于EFM32JG1B200F128低功耗32位MCU的暂态录波型故障指示器低功耗设计技巧》。

一般情况下，每相的故障指示器以RTC周期性采样电流数据如图1所示。

图1 CPU周期性采样数据

采样三相同步的具体思路如下：

1》各相接收汇集单元的周期性无线对时命令（含时间的无线数据），各相采集单元并保存自己的采样点位置。如图2所示：

图2 汇集单元无线对时原理图

其中，无线对时，就是汇集单元通过无线模块发送的一串包含时间的数据。当接收到汇集单元无线对时数据后，一方面，采集单元立即更新自己的时间；另一方面，采集单元及时计算自己的采样点位置，计算方法如下：PA(N)= CNT_RTC_Tick_A +8*CNT_ADC_A。

PA(N)为第N个采样点时，基本计时单元的总数。PA(N)是以30.52uS为最小基本计数单元，其中，CNT_RTC_Tick_A为RTC寄存器计数器的计数值，RTC晶振周期采用低频的32.768KHz晶振，故数值1代表30.52uS；CNT_ADC_A为ADC的采样点计数，其采样周期为8*30.52uS=244us，故一个采样点计数代表8个30.52uS为最小基本计数单元。

PB(N) 、PC(N) 同理计算。在A相保存并计算自己的采样点位置后，周期性计算相邻两次的采样点位置差值，计算如下：

PA(N)diff= PA(N)- PA(N-1),同理，B、C相计算如下：PB(N)diff= PB(N)- PB(N-1)；PC(N)diff= PC(N)- PC(N-1)。

2》在A相周期性计算出自己的采样点位置后，同时周期性向BC两相无线广播采样点位置差值PA(N)diff。在B相接收到A相的采样点位置差值后，同时计算B相采样点差值相对于A相采样点差值的初始偏移，计算如下：PBA(N)diff= PB(N)diff - PA(N)diff。同理，C相采样点差值相对于A相采样点差值的初始偏移计算如下：CA(N)diff= PC(N)diff - PA(N)diff。

3》RTC的调节。

在B(N) 与B(N+1)之间，B相需连续调整数N个RTC滴答数（30.52uS时间单元），使B相采样点位置与A相的采样点位置同步即B(N)逼近 A(N)，N计算方法如下：N= PBA(N)diff /Tickrtc。其中，Tickrtc为RTC寄存器计数器滴答数即30.52uS。

同理，在C(N) 与C(N+1)之间，C相需连续调整数M个RTC滴答数（30.52uS时间单元），使C相采样点位置与A相的采样点位置同步即C(N)逼近 A(N)，M计算方法如下：M= PCA(N)diff / Tickrtc.。通过调整RTC滴答数的实现方式，改变了RTC周期，最终实现三相采样位置的同步。

图3 三相电流同步录波测试

图3 为三相电流同步录波测试数据，可知三相同步误差小于1°，符合三相同步设计需求。

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