专利名称：具有gps授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电变量测量装置，特别是一种具有GPS授时定位功能的便携式多 功能谐波分析仪。
背景技术：
随着电力工业的发展和电网规模的扩大，电能质量测量点位置分散，时间难以统 一，不便于电厂、电站对电力系统运行监控和事故后的故障分析。目前，通用谐波分析仪表 或设备采用内部自身提供的时钟，由于各时钟产品质量的差异，导致时间精度上存在一定 的偏差，而且测量点实际地理位置难以准确确定。
发明内容为解决现有谐波分析仪时钟不准确以及无法精确定位的问题，本实用新型提出了 一种具有GPS授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪。一种具有GPS授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪，它包括测量信号处理模 块、DSP模块、ARM模块、远程通信模块、数据存储、IXD驱动与显示装置、键盘、电源模块，其 特征在于还包括GPS模块，GPS模块接收卫星信号，从GPS模块中取得待测点三维位置信 息经度、纬度、海拔和国际标准时间，通过授时通道向ARM模块提供该时刻测量点的实际位置。本实用新型采用GPS模块来确定测量点的时间和位置，有效地解决了现有谐波分 析仪时钟不准确以及无法精确定位的问题。

图1是本实用新型组成框图图2是本实用新型GPS授时定位框图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。一种具有GPS授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪，如附图1所示，它包括测 量信号处理模块、DSP模块、ARM模块、远程通信模块、数据存储、IXD驱动与显示装置、键盘、 电源模块，其特征在于还包括GPS模块。输入信号由测量信号处理模块连接到DSP模块进 行运算，测量点地理位置由GPS模块得到，再由LCD驱动与显示装置显示出电力参数和地理 位置。本实用新型采用DSP模块+ARM模块的设计框架，前端采集和处理采用TI的数字 信号处理器(DSP)TMS320F2812，保证了前端的采样和运算速度，后端人机界面部分采用的 是高性能的芯片ARM处理器，软件采用基于多任务的嵌入式操作系统(WINCE)，性能稳定， 实时性强。
3[0011]采用高精度电压/电流互感器进行信号隔离和转换。前端采样部分采用16位高 精度高速模数转换器AD73360，其内部拥有6个独立通道用于采样三电压三电流数据，保证 了实时采样的精度和速度。谐波计算利用频域分析的方法，DSP对前端A/D转换后得到的数字信号进行处 理，运用快速傅立叶算法(FFT)，可以测量三相电压UA、UB、UC的分次谐波电压、分次电压谐 波含量及总的电压谐波含量；还可以测量三相电流IA、IB、IC的分次谐波电流、分次电流谐 波含量及总的电流谐波含量。首先对电压电流输入信号进行数据采样和RC滤波网络滤波，然后进行A/D转换。 A/D转换完成后产生中断，在中断服务子程序中读出每次转换的结果，作为数字低通滤波的 输入。DSP的输入是A/D转换后得到的数字信号，DSP对输入的数字信号进行处理，并经过 一定的计算和转换得到相应的能量。谐波测量采用频域分析法，通过采样16个周期的1280个点，取其中1024点作为 计算样本，每个周期采用移相1/5周期，然后采用相位差校正法计算得到谐波分量。由于序 列长度较大，采用快速傅里叶变换(FFT)，通过FFT在DSP中的应用，计算出N次谐波分量。本实用新型授时定位的原理框图如附图2所示。谐波分析仪进行时钟授时及测量 点定位的过程是GPS模块接收卫星信号，从GPS模块中取得待测点三维位置信息经度、纬 度、海拔和国际标准时间，通过授时通道(RS232)向ARM模块提供该时刻测量点的实际位 置。GPS模块的数据通信采用串口进行通信，串行外输的数据格式使用美国国家海洋 电子协会(NMEA)的NMEA183标准，GPS模块每秒钟向外发出一个PPS秒脉冲和一串定位、 时钟等信息。GPS模块型号为BR-355，使用SiRF Star III芯片组加上内建的主动型陶瓷天线 使得定位更为精准；接收机高灵敏度(_159dBm)使得即使在卫星讯号微弱的情况下，第一 次定位仍十分快速。接收机内设置超大电容，可储存快速取得的卫星讯号数据。GPS模块 的编程介绍如下初始化模块实现对串口的初始化及把所有的标志位置归零；控制模块是 根据上位机的命令来执行相应的操作，比如采集GPS数据，发送当前状态等；数据获取模块 的就是通过与串口相连接的GPS模块获取当前的GPS信息；在程序中用的是GPRMC定位语 句，将忽略其它信息。提取GPRMC语句的方法是设置一个数据缓冲区，把接收到的GPS数据 都放入这个缓冲区，当缓冲区满了的时候就在缓冲区中查找是否接受到GPRMC定位语句， 如果没有接收到则重新接收GPS数据。如果找到了 GPRMC定位语句则还要判断该语句在缓 冲区中的位置离缓冲区的最大字节数是否大于62个字节。用户界面模块就是把GPS数据、 状态数据等在触摸屏上显示出来，同时还要可以响应触摸屏上的中断，以便实现通过触摸 屏操作的功能。本实用新型的ARM采用S3C2440B微处理器，该处理器是一款由Samsung半导体公 司推出的高性能、低功耗、高集成度微处理器。配合5. 6英寸液晶屏，WINCE5. 0操作系统。 触摸屏能够直观、生动地显示运行参数和运行状态，而且通过触摸屏画面可以直接修改系 统运行参数，人机交互性好。触摸屏与DSP采用串口通讯，Modbus协议。Modbus协议是美国Modicon公司推出 的，一种有效支持控制器之间以及控制器经由网络(如以太网)与其他设备之间进行通信
4的协议。 电源选用2400mAH7. 2V高容量可充电锂电池。 ARM和计算机的接口有2个，一是USB数据接口，一个是RS485接口。
权利要求一种具有GPS授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪，它包括测量信号处理模块、DSP模块、ARM模块、远程通信模块、数据存储、LCD驱动与显示装置、键盘、电源模块，其特征在于还包括GPS模块，GPS模块接收卫星信号，从GPS模块中取得待测点三维位置信息经度、纬度、海拔和国际标准时间，通过授时通道向ARM模块提供该时刻测量点的实际位置。
专利摘要为解决现有谐波分析仪时钟不准确以及无法精确定位的问题，本实用新型提出了一种具有GPS授时定位功能的便携式多功能谐波分析仪。它包括测量信号处理模块、DSP模块、ARM模块、远程通信模块、数据存储、LCD驱动与显示装置、键盘、电源模块，其特征在于还包括GPS模块，GPS模块接收卫星信号，从GPS模块中取得待测点三维位置信息经度、纬度、海拔和国际标准时间，通过授时通道向ARM模块提供该时刻测量点的实际位置。本实用新型采用GPS模块来确定测量点的时间和位置，有效地解决了现有谐波分析仪时钟不准确以及无法精确定位的问题。
文档编号G01S19/42GK201749153SQ201020290960
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者严俊, 周朝猛, 孟敏, 徐一新, 沈小青, 陆新刚, 陈德明 申请人:中国人民解放军63680部队