基于STM32F103R8T6的數字式量度繼電器設計與應用

圖5　主程序流程圖

圖6　保護子程序流程圖

2.2  過采樣
在本產品設計時，便定位于既可作為保護繼電器使用，又可作為低壓電測儀表使用，因此要求本產品的測量精度要高，但出于成本上的考慮，采用主控芯片STM32F103R8T6內部自帶的12位AD，為實現高精度的測量，需要在采樣上使用過采樣的技術。根據奈奎斯特定理可得，每增加一位分辨率，信號必須被以4倍的速率過采樣：f_os=4^w×f_s  。其中，w是希望增加的分辨率位數，f_s是初始采樣頻率要求，f_os是過采樣頻率。根據此公式，在采樣時將采樣頻率提高256倍，即將分辨率位數提高4位，達到了16位的分辨率。采用此方法后，本產品的測量精度達到0.5級，完全可以滿足作為測量型儀表的要求。由于CPU的速度很快，因此不會因為采用過采樣后，采樣點和運算量的增加而導致保護速度不夠。

3　 性能測試
3.1  測量精度的測試（電流型）

圖7

　　試驗裝置由圖7所示，信號發生源采用深圳科陸公司的RTU檢定裝置CL301V2-R，精度等級0.05。由CL301V2-R輸出三相交流電流來測試ASJ的測量精度，測試結果見表1。

表1

　　由GB/T22264.1-200《安裝式數字顯示電測量儀表》第1部分：定義和通用要求中5.2 基本誤差的計算方法，結合表1測量數據可得，精度等級能夠滿足0.5級。
計算公式如下：
儀表的基本誤差不應超過公式（1）表示的測量值的絕對誤差△。

　　式中： U_x－被測量的讀數值；
U_m－被測量的滿度值；