专利名称：电能质量监测与故障录波一体化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电カ系统技术领域，具体涉及ー种用于微电网电能质量监测与控制的电能质量监测与故障录波一体化装置。
背景技术：
随着微电网技术的发展，风机、光伏等电カ电子器件的引入，使微电网电能质量情况复杂多变，当前的微电网需要，一方面实时、准确、快速的监测电能质量数据，另一方面在电カ系统发生故障时分析故障前后的电压、电流波形，便于故障分析，从而快速处理故障，也显得十分必要。现有的电能质量监测装置和故障录波装置通常作为两种独立的设备使用在微电网中，由于两种独立的设备分别采用独立的电源和数据存储设备，设备制造的成本较大，而在微电网的监测中，需要大量的电能质量监测装置和故障录波装置，由于设备制造的成本较大，一定程度上阻碍了微电网的快速发展。·
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有的微电网中的电能质量监测装置和故障录波装置通常作为两种独立的设备，分别采用独立的电源和数据存储设备，増加设备制造的成本的问题，本实用新型提供的一体化监测装置，同时具备电能质量监测和故障录波的功能，能够提供可靠的分析数据，減少电能质量问题和故障时造成的损失，且降低了设备制造的成本，推进了微电网的快速发展。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是ー种电能质量监测与故障录波一体化装置，包括信息采集模块、信息处理模块，所述信息采集模块与信息处理模块相连接，其特征在于所述信息采集模块包括可编程逻辑控制器件和若干组互感器，所述各组互感器通过信号调理电路与可编程逻辑控制器件相连接，所述可编程逻辑控制器件与设置在所述信息处理模块内部的微处理器相连接，所述信息处理模块包括与微处理器相连接的存储单元电路、通讯单元电路和人机交互单元电路。前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述信息采集模块还包括与所述可编程逻辑控制器件相连接的用于控制可编程逻辑控制器件采样频率的采样控制电路。前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在干所述信息处理模块还包括与设置在所述信息处理模块内部的微处理相连接的继电器控制电路和实时时钟単元电路。前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在干所述若干组互感器包括多个电压互感器和多个电流互感器。前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在干所述实时时钟单元电路设有B码对时电路。[0010]前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在干所述通讯単元电路包括USB接ロ电路和以太网接ロ电路，所述人机交互单元电路包括触摸屏和LED及按键电路，所述触摸屏通过串ロ电路与微处理器连接，所述LED及按键电路分别与微处理器的I/O端ロ相连接。前述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在干所述可编程逻辑控制器件采用FPGA，所述设置在所述信息处理模块内部的微处理器采用PowerPC。本实用新型的有益效果是本实用新型采用可编程逻辑控制器件和微处理器多处理器配合对电能质量进行实时采集、准确分析的监测，同时带有故障录波功能，将电能质量监测和电能质量集成一体，节约设备的制造成本，能够提供可靠的分析数据，減少电能质量问题和故障时造成的损失，还采用触摸屏进行人机交互，方便用户对电能质量数据的查看与查询，界面友好，设计美观，能够有效的推进微电网的快速发展。

图I是本实用新型的电能质量监测与故障录波一体化装置的系统框图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型作进ー步的说明。如图I所示的电能质量监测与故障录波一体化装置，包括信息采集模块、信息处理模块，信息采集模块与信息处理模块相连接，信息采集模块和信息处理模块分别设有可编程逻辑控制器件(选用FPGA)和微处理器(选用摩托罗拉公司的PowerPC芯片)，采用多处理器架构，并在处理器上基于嵌入式Liunx操作系统作为软件开发平台，Liunx操作系统为开源系统，具有良好的裁剪和移植性，采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性，利用FPGA采集电能质量參数，并利用PowerPC对电能质量数据转换格式PQDIF进行存储和处理，能够解决多源数据的兼容问题，还能够实现电能质量物理属性的多角度观察功能，录波数据存储格式采用标准的C0MTRADE文件存储格式，具体描述如下信息采集模块还包括若干组互感器、信号调理电路和采样控制电路，若干组互感器包括多个电压互感器PT和多个电流互感器CT，这里的电压互感器PT和电流互感器CT总数不超过24个，能够根据实际线路的配置情况进行组合使用，信号调理电路用于把模拟信号转换为数字信号，采样控制电路用于控制FPGA的采样频率，各互感器通过信号调理电路与FPGA相连接，FPGA用于对各互感器所在通道进行采样，初步计算各通道的电能质量的幅值、相角和频率，FPGA与设置在信息处理模块内部的PowerPC相连接，这里的PowerPC配置512M内存，用于实现对FPGA传送的数据快速计算处理，信息处理模块包括与PowerPC相连接的存储单元电路、通讯单元电路、人机交互単元电路、继电器控制电路和实时时钟单元电路。所述存储单元电路设有500G双SATA硬盘对PQDIF数据及comtrade文件存储，用于进行电能质量指标测量算法、历史数据及事件信息存储、录波、对时、继电器信号控制等数据的存储。所述通讯単元电路包括USB接ロ电路和以太网接ロ电路，信息处理模块能够通过USB接ロ电路或者以太网接ロ电路与上位机进行数据通讯。[0019]所述人机交互单元电路包括触摸屏、LED及按键电路，触摸屏通过RS232串ロ电路与PowerPC相连接，LED及按键电路分别与微处理器的I/O端ロ相连接，触摸屏能够提供电能质量数据的查看与查询，采用WinCE操作系统，大小为800*480，界面友好，设计美观，LED及按键电路中的LED用于显示运行、主控、通讯、硬盘等设备的运行状态，按键用于查看数据的快捷键，能够快速切換到矢量、谐波等数据的查看及人工触发事件、录波等功能。所述实时时钟单元电路设有B码对时电路，用于调整装置的实时时间，与外部时间保持一致，并显示在触摸屏上。继电器控制电路用于控制装置的开出信息，装置异常、时钟失步、电能质量事件、录波时启动相应的继电器动作。本实用新型的电能质量监测与故障录波一体化装置的具体工作过程如下基于裁剪后的嵌入式Linux操作系统软件平台的一体化装置，电能质量的模拟量信号通过多个电压互感器PT、多个电流互感器CT分别接入到信号调理电路，经信号调理电路后连接到FPGA,由FPGA进行信号采样及转换，而后将AD转换结果数据输送到PowerPC，PowerPC获取转换结果数据包括三相电流和电压的原始信号数据计算相关的參数值，PowerPC能够通过 RS232串ロ电路与触摸屏连接，把測量计算后得到的数据显示到触摸屏连界面中，便于用户实时观测，还能够通过USB接ロ电路或者以太网接ロ电路与上位机进行数据通讯，本实用新型的FPGA完全满足电能质量监测与故障录波中对AD转换精度与实时性的要求，此外，FPGA还对AD进行功角测量计算，姆IOms向PowerPC上传一次数据，本实用新型的PowerPC能够完成电能质量检测算法、故障录波、时钟同步、事件判断、通讯及数据存储等功能。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.电能质量监测与故障录波一体化装置，包括信息采集模块、信息处理模块，所述信息采集模块与信息处理模块相连接，其特征在于所述信息采集模块包括可编程逻辑控制器件和若干组互感器，所述各组互感器通过信号调理电路与可编程逻辑控制器件相连接，所述可编程逻辑控制器件与设置在所述信息处理模块内部的微处理器相连接，所述信息处理模块包括与微处理器相连接的存储单元电路、通讯单元电路和人机交互单元电路。
2.根据权利要求I所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述信息采集模块还包括与所述可编程逻辑控制器件相连接的用于控制可编程逻辑控制器件采样频率的采样控制电路。
3.根据权利要求I所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述信息处理模块还包括与设置在所述信息处理模块内部的微处理相连接的继电器控制电路和实时时钟单元电路。
4.根据权利要求I所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述若干组互感器包括多个电压互感器和多个电流互感器。
5.根据权利要求3所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述实时时钟单元电路设有B码对时电路。
6.根据权利要求I所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述通讯单元电路包括USB接口电路和以太网接口电路，所述人机交互单元电路包括触摸屏和LED及按键电路，所述触摸屏通过串口电路与微处理器连接，所述LED及按键电路分别与微处理器的I/O端口相连接。
7.根据权利要求I所述的电能质量监测与故障录波一体化装置，其特征在于所述可编程逻辑控制器件采用FPGA，所述设置在所述信息处理模块内部的微处理器采用PowerPC。
专利摘要本实用新型公开了一种电能质量监测与故障录波一体化装置，包括信息采集模块、信息处理模块，所述信息采集模块与信息处理模块相连接，所述信息采集模块包括可编程逻辑控制器件和若干组互感器，所述各组互感器通过信号调理电路与可编程逻辑控制器件相连接，所述可编程逻辑控制器件与设置在所述信息处理模块内部的微处理器相连接，所述信息处理模块包括与微处理器相连接的存储单元电路、通讯单元电路和人机交互单元电路。本实用新型提供的一体化监测装置，同时具备电能质量监测和故障录波的功能，能够提供可靠的分析数据，减少电能质量问题和故障时造成的损失，且降低了设备制造的成本，推进了微电网的快速发展。
文档编号G01R31/00GK202614876SQ201220260750
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者沈浩东, 赵景涛, 陈琛, 孙国城, 侯明国, 葛成余, 王辉, 汪鹤, 于海平, 吴昱炜, 张敏, 仇佳鑫 申请人:国电南瑞科技股份有限公司