专利名称：电能质量在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用于电力系统的电能质量监测装置，尤其涉及一种电 能质量在线监测装置。
背景技术：
随着电力电子技术的发展和广泛应用，供电系统中增加了大量的非线性、 冲击性负荷，引起电网电流、电压波形发生畸变，使得电压波动、闪变、三 相不平衡等现象日趋严重。因电能质量问题而引起的电力事故屡有发生，给 电力系统的安全、经济运行带来了不利影响。
然而，传统的电能质量监测方式普遍采用便携式测试仪，不定期的对所关 注的某些点进行测试，这种方式存在一些缺点，如实时性不强、监测指标 少、工作量大、效率低、缺乏决策判断的依据，难以深入分析造成电能质量 的成因，也难以进一步提出改善电能质量的措施。
另一方面，电力系统一直非常重视供电的电压偏差、频率偏差这二项电 能质量指标，有一套比较完善的监测和管理体系，对可能产生的问题都有一 些相应的解决方法。但还有另一些电能质量问题还没有引起足够的重视，比 如谐波、电压的骤升和骤降等等。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种长时 间连续的、实时在线的、具有多样、全面电能质量参数的电能质量在线监测装置。
本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括中央处理模块、电源 模块，所述中央处理模块连接有模拟量采集模块、人机界面模块、通讯模块， 所述电源模块分别与所述中央处理模块、模拟量采集模块、人机界面模块、 通讯模块连接供电，所述模拟量采集模块包括宽范围频率响应电压/电流互感 器、二阶低通滤波电路以及高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片，所述宽范 围频率响应电压/电流互感器将高电压、大电流信号隔离变换后送到所述二阶 低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路将高次谐波及无用的杂波信号滤除，
然后送到所述高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片ADS8365，经过所述高速 同步模拟/数字(A/D)转换芯片ADS8365转换为数字信号量，然后送至所述 中央处理模块处理。
所述中央处理模块包括高速数字信号处理器(DSP)、大容量存储器、实 时时钟，所述高速数字信号处理器(DSP)采用快速傅立叶变换(FFT)算法 计算电能质量参数。
所述高速数字信号处理器(DSP)采用TMS320LF2407芯片，所述大容 量存储器采用AT45DB642D串行FLASH存储芯片，所述实时时钟采用 FM3104芯片。
所述人机界面模i央釆用320*240分辨率的大屏幕液晶显示屏及薄膜小键
盘0
具体实现过程为所述宽范围频率响应电压/电流互感器隔离转换来自现 场的高电压、大电流信号，再通过所述二阶低通滤波电路将高次谐波及无用
的杂波信号滤除，再通过所述高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片完成交流 量采集，采集的数据被送到所述高速数字信号处理器(DSP)处理，所述高速数字信号处理器(DSP)采用改良的快速傅立叶变换(FFT)算法计算出各
种电能质量参数，包括电压、电流、有功功率、无功功率的1~63次谐波分量，
各次谐波含有率、偶次谐波含有率、奇次谐波含有率、谐波总畸变率、电压
偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度等参数；并提供常
规三相电压、电流真有效值，各相有功功率、无功功率、视在功率、功率因
数，三相总有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，四象限电度量等电
气参量。所有的电气量参数可以通过所述人机界面模块显示出来，同时也存
储到所述大容量存储器中，通过所述通讯模块提供给远程监控中心调取。
本实用新型的有益效果是本实用新型中，由于采用了高速同步模拟/ 数字(A/D)转换芯片采集数据，并采用了改良的快速傅立叶变换(FFT)软 件算法，因此测量精度高；由于采用了高速数字信号处理器(DSP)作为核 心运算设备，因此可以实时提供各种类型的电能质量参数，可以实现很高的 性价比；另外采用大容量存储器存储数据，并具有通讯模块，因此可以轻松 实现在线实时监测。


图l是本实用新型的结构框图2是本实用新型中央处理模块的电路原理图3是本实用新型模拟量采集模块电路原理图4是本实用新型人机界面模块电路原理图5是本实用新型通讯模块电路原理图6是本实用新型电源模块电路原理图。
具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括中央处理模块l、电源模块5，所述中央处 理模块1连接有模拟量采集模块2、人机界面模块3、通讯模块4，所述电源 模块5分别与所述中央处理模块1、模拟量采集模块2、人机界面模块3、通 讯模块4连接供电。
所述中央处理模块1包括高速数字信号处理器(DSP)、大容量存储器、 实时时钟，如图2所示，Ul为所述高速数字信号处理器(DSP)，采用 TMS320LF2407芯片，它完成数据运算、数据存储、数据通讯、人机交互处 理等工作，具有运算速度快、功耗低等特点；U5为所述大容量存储器，采用 AT45DB642D串行FLASH存储芯片，该芯片具有高速SPI接口与Ul连接， 存储容量为64Megabit,具有存储密度高、接口简单、掉电不丢失数据等特点； U7为所述实时时钟，采用FM3104芯片，该芯片同时具有多种功能，包括实 时时钟、上电复位、看门狗及串行铁电存储器功能，因此具有极高的性价比 U7采用PC串行口与U1连接，El是有源振荡器，为U1提供周期振荡信号。
所述模拟量采集模块2包括宽范围频率响应电压/电流互感器、二阶低通 滤波电路以及高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片。如图3所示，PT1 PT3 及CT1 CT3是所述宽范围频率响应电压/电流互感器，所述宽范围频率响应 电压/电流互感器将来自现场的高电压、大电流信号隔离变换后送到二阶低通 滤波电路，由于本实用新型需要提供高达63次谐波的电能质量参数，因此采 用了宽范围频率响应电压/电流互感器，所述二阶低通滤波电路将高次谐波及 无用的杂波信号滤除，然后送到U2， U2为所述高速同步模拟/数字(A/D)转 换芯片ADS8365，该芯片具有六路16位.A/D转换模块，而且转换速度高达 250kSPS，因此可以将三路电压、三路电流模拟量同步、高速地转换为数字信号量，然后通过数据总线送至所述中央处理模块1进行处理。
所述人机界面模块3采用320*240分辨率的大屏幕液晶显示屏及薄膜小 键盘，所述人机界面模块3接收来自所述中央处理模块1的显示命令，可以 显示各种参数数据及波形图、向量图，同时小键盘可以让操作人员输入各种 参数，实现人机交互功能，如图4所示，JKEY为小键盘的连接插座，键盘信 号送到所述中央处理模块l的IO管脚；JLCD为液晶显示屏的连接插座，采 用并行接口连接所述中央处理模块l，并通过IOPC6、 R12控制液晶模块的背 光。
所述通讯模块4用于连接远程监控中心。它将通讯总线的信号隔离，在 进行电平转换后将信号送至所述中央处理模块1，实现电能质量在线监测装 置与远程监控中的的双向数据交换，如图5所示，U3、 U4、 U5为高速光藕 芯片，起隔离信号作用，DCC1为隔离电源模块，Ul接收RS485信号并转换 为TTL电平信号；U2接收RS232信号并转换为TTL电平信号。
如图6所示，外部电源经过电感、电容滤波后输入到所述电源模块5， 然后输出5V电压，再经过U6转换为3.3V电压输出，提供给上述各模块工 作之用。
本实用新型可广泛应用于电力系统的电能质量监测领域。
权利要求1.一种电能质量在线监测装置，包括中央处理模块(1)、电源模块(5)，所述中央处理模块(1)连接有模拟量采集模块(2)、人机界面模块(3)、通讯模块(4)，所述电源模块(5)分别与所述中央处理模块(1)、模拟量采集模块(2)、人机界面模块(3)、通讯模块(4)连接供电，其特征在于所述模拟量采集模块(2)包括宽范围频率响应电压/电流互感器、二阶低通滤波电路以及高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片，所述宽范围频率响应电压/电流互感器将高电压、大电流信号隔离变换后送到所述二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路将高次谐波及无用的杂波信号滤除，然后送到所述高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片ADS8365，经过所述高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片ADS8365转换为数字信号量，然后送至所述中央处理模块(1)处理。
2. 根据权利要求l所述的电能质量在线监测装置，其特征在于所述中央处 理模块(1)包括高速数字信号处理器(DSP)、大容量存储器、实时时钟， 所述高速数字信号处理器(DSP)采用快速傅立叶变换(FFT)算法计算电 能质量参数。
3. 根据权利要求2所述的电能质量在线监测装置，其特征在于所述高速数 字信号处理器(DSP)采用TMS320LF2407芯片，所述大容量存储器采用 AT45DB642D串行FLASH存储芯片，所述实时时钟采用FM3104芯片。
4. 根据权利要求1或2所述的电能质量在线监测装置，其特征在于所述人 机界面模块(3)采用320*240分辨率的大屏幕液晶显示屏及薄膜小键盘。
专利摘要本实用新型公开了一种电能质量在线监测装置。旨在提供一种长时间连续的、实时在线的、具有多样、全面电能质量参数的电能质量监测装置。本实用新型包括中央处理模块(1)、电源模块(5)，所述中央处理模块(1)连接有模拟量采集模块(2)、人机界面模块(3)、通讯模块(4)，所述电源模块(5)分别与所述中央处理模块(1)、模拟量采集模块(2)、人机界面模块(3)、通讯模块(4)连接供电，所述模拟量采集模块(2)包括宽范围频率响应电压/电流互感器、二阶低通滤波电路以及高速同步模拟/数字(A/D)转换芯片。本实用新型可广泛应用于电力系统的电能质量监测领域。
文档编号G01R19/25GK201402289SQ20092005620
公开日2010年2月10日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者李晓锋, 贺小波 申请人:珠海思创电气有限公司