專利名稱：電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，尤其涉及一種電 能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性、 沖擊性負荷，引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，使得電壓波動、閃變、三 相不平衡等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。因電能質(zhì)量問題而引起的電力事故屢有發(fā)生，給 電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行帶來了不利影響。
然而，傳統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測方式普遍采用便攜式測試儀，不定期的對所關(guān) 注的某些點進行測試，這種方式存在一些缺點，如實時性不強、監(jiān)測指標(biāo) 少、工作量大、效率低、缺乏決策判斷的依據(jù)，難以深入分析造成電能質(zhì)量 的成因，也難以進一步提出改善電能質(zhì)量的措施。
另一方面，電力系統(tǒng)一直非常重視供電的電壓偏差、頻率偏差這二項電 能質(zhì)量指標(biāo)，有一套比較完善的監(jiān)測和管理體系，對可能產(chǎn)生的問題都有一 些相應(yīng)的解決方法。但還有另一些電能質(zhì)量問題還沒有引起足夠的重視，比 如諧波、電壓的驟升和驟降等等。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種長時 間連續(xù)的、實時在線的、具有多樣、全面電能質(zhì)量參數(shù)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括中央處理模塊、電源 模塊，所述中央處理模塊連接有模擬量采集模塊、人機界面模塊、通訊模塊， 所述電源模塊分別與所述中央處理模塊、模擬量采集模塊、人機界面模塊、 通訊模塊連接供電，所述模擬量采集模塊包括寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感 器、二階低通濾波電路以及高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片，所述寬范 圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器將高電壓、大電流信號隔離變換后送到所述二階 低通濾波電路，所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，
然后送到所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片ADS8365，經(jīng)過所述高速 同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片ADS8365轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后送至所述 中央處理模塊處理。
所述中央處理模塊包括高速數(shù)字信號處理器(DSP)、大容量存儲器、實 時時鐘，所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)采用快速傅立葉變換(FFT)算法 計算電能質(zhì)量參數(shù)。
所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)采用TMS320LF2407芯片，所述大容 量存儲器采用AT45DB642D串行FLASH存儲芯片，所述實時時鐘采用 FM3104芯片。
所述人機界面模i央釆用320*240分辨率的大屏幕液晶顯示屏及薄膜小鍵
盤0
具體實現(xiàn)過程為所述寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器隔離轉(zhuǎn)換來自現(xiàn) 場的高電壓、大電流信號，再通過所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用
的雜波信號濾除，再通過所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片完成交流 量采集，采集的數(shù)據(jù)被送到所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)處理，所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)采用改良的快速傅立葉變換(FFT)算法計算出各
種電能質(zhì)量參數(shù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率的1~63次諧波分量，
各次諧波含有率、偶次諧波含有率、奇次諧波含有率、諧波總畸變率、電壓
偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度等參數(shù)；并提供常
規(guī)三相電壓、電流真有效值，各相有功功率、無功功率、視在功率、功率因
數(shù)，三相總有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)，四象限電度量等電
氣參量。所有的電氣量參數(shù)可以通過所述人機界面模塊顯示出來，同時也存
儲到所述大容量存儲器中，通過所述通訊模塊提供給遠程監(jiān)控中心調(diào)取。
本實用新型的有益效果是本實用新型中，由于采用了高速同步模擬/ 數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片采集數(shù)據(jù)，并采用了改良的快速傅立葉變換(FFT)軟 件算法，因此測量精度高；由于采用了高速數(shù)字信號處理器(DSP)作為核 心運算設(shè)備，因此可以實時提供各種類型的電能質(zhì)量參數(shù)，可以實現(xiàn)很高的 性價比；另外采用大容量存儲器存儲數(shù)據(jù)，并具有通訊模塊，因此可以輕松 實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。


圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖2是本實用新型中央處理模塊的電路原理圖3是本實用新型模擬量采集模塊電路原理圖4是本實用新型人機界面模塊電路原理圖5是本實用新型通訊模塊電路原理圖6是本實用新型電源模塊電路原理圖。
具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括中央處理模塊l、電源模塊5，所述中央處 理模塊1連接有模擬量采集模塊2、人機界面模塊3、通訊模塊4，所述電源 模塊5分別與所述中央處理模塊1、模擬量采集模塊2、人機界面模塊3、通 訊模塊4連接供電。
所述中央處理模塊1包括高速數(shù)字信號處理器(DSP)、大容量存儲器、 實時時鐘，如圖2所示，Ul為所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)，采用 TMS320LF2407芯片，它完成數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通訊、人機交互處 理等工作，具有運算速度快、功耗低等特點；U5為所述大容量存儲器，采用 AT45DB642D串行FLASH存儲芯片，該芯片具有高速SPI接口與Ul連接， 存儲容量為64Megabit,具有存儲密度高、接口簡單、掉電不丟失數(shù)據(jù)等特點； U7為所述實時時鐘，采用FM3104芯片，該芯片同時具有多種功能，包括實 時時鐘、上電復(fù)位、看門狗及串行鐵電存儲器功能，因此具有極高的性價比 U7采用PC串行口與U1連接，El是有源振蕩器，為U1提供周期振蕩信號。
所述模擬量采集模塊2包括寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器、二階低通 濾波電路以及高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片。如圖3所示，PT1 PT3 及CT1 CT3是所述寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器，所述寬范圍頻率響應(yīng) 電壓/電流互感器將來自現(xiàn)場的高電壓、大電流信號隔離變換后送到二階低通 濾波電路，由于本實用新型需要提供高達63次諧波的電能質(zhì)量參數(shù)，因此采 用了寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器，所述二階低通濾波電路將高次諧波及 無用的雜波信號濾除，然后送到U2， U2為所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn) 換芯片ADS8365，該芯片具有六路16位.A/D轉(zhuǎn)換模塊，而且轉(zhuǎn)換速度高達 250kSPS，因此可以將三路電壓、三路電流模擬量同步、高速地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后通過數(shù)據(jù)總線送至所述中央處理模塊1進行處理。
所述人機界面模塊3采用320*240分辨率的大屏幕液晶顯示屏及薄膜小 鍵盤，所述人機界面模塊3接收來自所述中央處理模塊1的顯示命令，可以 顯示各種參數(shù)數(shù)據(jù)及波形圖、向量圖，同時小鍵盤可以讓操作人員輸入各種 參數(shù)，實現(xiàn)人機交互功能，如圖4所示，JKEY為小鍵盤的連接插座，鍵盤信 號送到所述中央處理模塊l的IO管腳；JLCD為液晶顯示屏的連接插座，采 用并行接口連接所述中央處理模塊l，并通過IOPC6、 R12控制液晶模塊的背 光。
所述通訊模塊4用于連接遠程監(jiān)控中心。它將通訊總線的信號隔離，在 進行電平轉(zhuǎn)換后將信號送至所述中央處理模塊1，實現(xiàn)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝 置與遠程監(jiān)控中的的雙向數(shù)據(jù)交換，如圖5所示，U3、 U4、 U5為高速光藕 芯片，起隔離信號作用，DCC1為隔離電源模塊，Ul接收RS485信號并轉(zhuǎn)換 為TTL電平信號；U2接收RS232信號并轉(zhuǎn)換為TTL電平信號。
如圖6所示，外部電源經(jīng)過電感、電容濾波后輸入到所述電源模塊5， 然后輸出5V電壓，再經(jīng)過U6轉(zhuǎn)換為3.3V電壓輸出，提供給上述各模塊工 作之用。
本實用新型可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，包括中央處理模塊(1)、電源模塊(5)，所述中央處理模塊(1)連接有模擬量采集模塊(2)、人機界面模塊(3)、通訊模塊(4)，所述電源模塊(5)分別與所述中央處理模塊(1)、模擬量采集模塊(2)、人機界面模塊(3)、通訊模塊(4)連接供電，其特征在于所述模擬量采集模塊(2)包括寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器、二階低通濾波電路以及高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片，所述寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器將高電壓、大電流信號隔離變換后送到所述二階低通濾波電路，所述二階低通濾波電路將高次諧波及無用的雜波信號濾除，然后送到所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片ADS8365，經(jīng)過所述高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片ADS8365轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號量，然后送至所述中央處理模塊(1)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述中央處 理模塊(1)包括高速數(shù)字信號處理器(DSP)、大容量存儲器、實時時鐘， 所述高速數(shù)字信號處理器(DSP)采用快速傅立葉變換(FFT)算法計算電 能質(zhì)量參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述高速數(shù) 字信號處理器(DSP)采用TMS320LF2407芯片，所述大容量存儲器采用 AT45DB642D串行FLASH存儲芯片，所述實時時鐘采用FM3104芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述人 機界面模塊(3)采用320*240分辨率的大屏幕液晶顯示屏及薄膜小鍵盤。
專利摘要本實用新型公開了一種電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。旨在提供一種長時間連續(xù)的、實時在線的、具有多樣、全面電能質(zhì)量參數(shù)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。本實用新型包括中央處理模塊(1)、電源模塊(5)，所述中央處理模塊(1)連接有模擬量采集模塊(2)、人機界面模塊(3)、通訊模塊(4)，所述電源模塊(5)分別與所述中央處理模塊(1)、模擬量采集模塊(2)、人機界面模塊(3)、通訊模塊(4)連接供電，所述模擬量采集模塊(2)包括寬范圍頻率響應(yīng)電壓/電流互感器、二階低通濾波電路以及高速同步模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片。本實用新型可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域。
文檔編號G01R19/25GK201402289SQ20092005620
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者李曉鋒, 賀小波 申請人:珠海思創(chuàng)電氣有限公司