CN101661063A - 新型电力质量分析仪表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力仪表，特别涉及一种新型电力质量分析仪表。采用数字信号处理模块加高速高精度A/D模块的硬件框架，快速实时的分析电力系统各种实时数据，同时实现分析数据的处理、存储及显示；所述数字信号处理模块完成按键输入、液晶显示、开关量输入输出、通讯、电能数据存储等功能，由于采用数字信号处理模块来直接完成人机界面的处理，因而极大的降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力仪表，特别涉及一种适用于电力系统及电力用户配电网的电力质量在线分析的新型电力质量分析仪表。
背景技术
现有的国外电力质量分析类产品大都为便携式仪器，其主要是采用工控机方式，实现三相同时采集，但是这类仪器的数据分析内容较少，产品可靠性不高，不能长期在线监测运行，而且价格方面非常昂贵，大多数国内客户无法承受。也有许多采用AD+DSP+MCU的方案，虽然成本略有降低，但成本仍然较高，大多数国内客户仍然无法承受。
国内也有一些低端产品虽然价格较低，但是功能单一，测量精度不高，而且实时性差，无法满足客户的实际需求。如国内的一些产品如青岛青智仪器在2005年推出的ZW5433C型电能质量分析仪，它虽然功能较多，可以在线显示电压电流波形/谐波棒图，但是此产品的外型比较大，测量精度不高，而且实时性差，无法满足客户的实际需求。
湖南威胜仪表的DTSD341-9C型电能计量挂表具有精度高，可靠性好的优点，但是同样的，它的外型比较大，显示界面单一、价格昂贵，不适合用于安装式数字仪表领域。
因此，客户特别需要一种精度高、可靠性好、数据分析内容多、价格适中的新型电力质量分析仪表，能够长期在线监测电网质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型电力质量分析仪表，能够长期在线监测电网质量，弥补现有新型电力质量分析仪表的不足之处。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种新型电力质量分析仪表，包括数字信号处理模块及其辅助电路，其特征在于，所述数字信号处理模块通过A/D转换模块采样电力系统中的电压信号、电流信号并进行分析处理；通过所述数字信号处理模块及其辅助电路实现仪表的按键输入、液晶显示、开关量输入输出、通讯、电能数据存储等功能。
所述数字信号处理模块为一DSP数字信号处理器。
所述数字信号处理模块通过一A/D转换模块从电力系统中的电压、电流互感器上采样各相的电流、电压信号。A/D转换模块为高速高精度A/D模块
所述数字信号处理模块上连接有保持跟踪时间和日期等信息的实时时钟模块，为所述新型电力质量分析仪表提供一个计时标准。
所述数字信号处理模块上连接有程序存储模块，所述程序存储模块内存储有所述数字信号处理模块的程序。
所述数字信号处理模块上连接有用于实时记录并存储报警数据的铁电存储模块。
所述控制模块连接有用于显示的字段式液晶模块、用于对所述控制模块进行控制的按键输入模块、用于通讯的通讯模块及开关量输入输出模块。
本发明的新型电力质量分析仪表的基本工作原理为：
所述数字信号处理模块通过A/D转换模块对电力系统的各相电流、电压进行采样，由所述数字信号处理模块经过相应的数学计算完成对电力系统全部电力参数测量(电压、电流、有功/无功/视在功率、功率因数、频率等)，全面的电能计量和考核管理(正/反向有功电能、感/容性无功电能高精度计量；可分8个时段三种费率计量本月、上月、上上月以及总的电能等)及电能质量分析数据(电流电压不平衡度、电流/电压31次谐波分量及THD等)；所述数字信号处理模块完成按键输入、液晶显示、开关量输入输出、通讯、电能数据存储等功能。
本发明的新型电力质量分析仪表具有如下特点：
1)采用数字信号处理模块+高速高精度A/D模块的硬件框架，可以快速实时的分析电力系统各种实时数据，同时实现分析数据的处理、存储及显示；
2)由所述数字信号处理模块负责采集输入信号完成FFT运算，进而对电力质量进行准确，实时的分析跟踪，技术构思新颖，功能强大，集成度高，结构紧凑，运行可靠，成本低，信息处理速度和精度控制较现有技术大大提高；
3)所述数字信号处理模块完成按键输入、液晶显示、开关量输入输出、通讯、电能数据存储等功能，由于采用数字信号处理模块来直接完成人机界面的处理，因而极大的降低了成本。
附图说明
图1是本发明的新型电力质量分析仪表的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种电力质量分析仪表，它包括数字信号处理模块1，数字信号处理模块1通过一高速高精度A/D转换模块2从电力系统中的电压互感器、电流互感器上采样各相的电流、电压信号。
三相电压/三相电流是从配置于电力系统(或电力用户)的电压互感器(PT)及电流互感器(CT)经前端信号处理电路，将来自于电力系统(或电力用户)的电压互感器(PT)及电流互感器(CT)的高电压大电流信号转换为适合A/D模块的弱电信号。
高速高精度A/D转换模块2为一A/D变换器(AD73360)，它具有六个模拟量输入通道，所采集到的弱电信号经高速高精度A/D转换模块2转换并输出数字信号到数字信号处理模块1。
数字信号处理模块1为一DSP数字信号处理器(ADSP-2191M)，它接受高速高精度A/D转换模块2转换后的数据，并实时计算信号频率，通过相应的数学计算，完成对电力系统全电量参数测量/电能累计等工作；运用FFT算法计算三相电压电流的2～31次谐波数值，分析计算电流K系数、电压波峰系数、THFF电话波形因子及三相电压电流不平衡度，谐波电压电流含有率等参数。
数字信号处理模块1完成按键输入、液晶驱动、开关量输入输出、通讯等的处理，由于采用DSP直接处理人机界面而没有采用MCU及将液晶模块由点阵换成字段式液晶模块5，极大地节约了成本，提高了产品的性价比。
数字信号处理模块1上连接有铁电存储模块(FM25CL64)3，用于实时记录并存储电能数据或其它相关的数据。
实时时钟模块4的时钟芯片为RTC-4543SA，为所述新型电力质量分析仪表提供一个计时标准。RTC-4543计时精度较高，且功耗极低，在仪表在没有上电时仅凭电池可以工作很长的时间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1、一种新型电力质量分析仪表，包括数字信号处理模块及其辅助电路，其特征在于，所述数字信号处理模块通过A/D转换模块采样电力系统中的电压信号、电流信号并进行分析处理；通过所述数字信号处理模块及其辅助电路实现仪表的按键输入、液晶显示、开关量输入输出、通讯、电能数据存储等功能。
2、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块为一DSP数字信号处理器。
3、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块通过一A/D转换模块从电力系统中的电压、电流互感器上采样各相的电流、电压信号。
4、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块上连接有保持跟踪时间和日期等信息的实时时钟模块，为所述新型电力质量分析仪表提供一个计时标准。
5、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块上连接有用于实时记录并存储报警数据的铁电存储模块。
6、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块上连接有程序存储模块，所述程序存储模块内存储有所述数字信号处理模块的程序。
7、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述控制模块连接有用于显示的字段式液晶模块、用于对所述控制模块进行控制的按键输入模块、用于通讯的通讯模块及开关量输入输出模块。
8、如权利要求4所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述实时时钟模块的时钟芯片为RTC-4543SA。
9、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述A/D转换模块为型号为AD73360的A/D变换器。
10、如权利要求1所述的新型电力质量分析仪表，其特征在于：所述数字信号处理模块为型号为ADSP-2191M的DSP数字信号处理器。
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