一种基于自平衡电桥与 STM32 的自动线路负载及故障检测装置

摘要

本文设计并实现了一种可自动检测线路负载状态与短路故障的装置，具备实时负载识别、故障报警及短路点定位功能，无需人工干预。系统以 STM32H743IIT6 为主控，结合内置 14-bit SAR ADC 与外置 24-bit Δ-Σ ADC（ADS131A04）进行高精度信号采集，并通过继电器切换负载检测与故障检测模式。负载检测采用自平衡电桥法，精确获取电压电流幅值与相位；短路距离测量采用高频鉴相法。软件上融合低通采样、FFT 与全相位 FFT（AP-FFT）算法，实现阻抗特性提取、负载类型判别（R/L/C 及其组合）、元件参数计算及短路距离估算。测试结果表明，参数测量误差小于 3%，短路定位误差在干扰下仍低于 5%，系统具备良好的精度与鲁棒性。