CN104777391A - 一种新型结构的电能质量检测装置 - Google Patents
一种新型结构的电能质量检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104777391A CN104777391A CN201510230699.5A CN201510230699A CN104777391A CN 104777391 A CN104777391 A CN 104777391A CN 201510230699 A CN201510230699 A CN 201510230699A CN 104777391 A CN104777391 A CN 104777391A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dsp
- pic
- fpga
- data
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型结构的电能质量检测装置，涉及电气检测技术领域。该装置包括互感器+抗混叠滤波器模块、A/D转换模块、DSP+FPGA下位机模块、PIC+触摸屏上位机模块；其中A/D转换芯片和FPGA相连，FPGA和DSP的XINTF接口相连，DSP与PIC通过SPI接口相连，PIC与触摸屏驱动芯片通过I/O口相连，PIC的通用异步串口（UART）用作RS232通信接口；其中采样芯片采集电压电流数据传递给FPGA，FPGA将采集的数据预处理并传递给DSP，DSP通过信息处理算法而得到电能质量数据，PIC将电能质量数据进行存储、通信和显示。该装置采样精度高、实时任务调度能力强、人机交互简单、方便系统升级和改进等优点。
Description
技术领域
本发明装置涉及电气检测技术领域，特别涉及一种新型结构的电能质量检测装置。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的快速发展，电力电子装置在电力领域得到了广泛的应用，谐波、电压波动与闪变、三相不平衡、短时供电中断等电能质量问题变得更加突出。而传统的电能质量问题主要是电压偏差和频率偏差，其电能质量检测装置已无法满足要求，故需要一种实时性好、检测精度高、更加智能化的电能质量检测装置。
传统的电能质量检测装置，主要有基于微控制器(MCU)技术、基于数字信号处理(DSP)技术和DSP+MCU技术。其中单独MCU技术存在处理速度慢、精度很难达到要求；单独DSP技术不能提供良好的人机交互接口；而DSP+MCU虽然能解决速度慢、人机接口等问题，但DSP控制时序的能力差，不适合处理对速度要求高、运算结构相对比较简单的底层信息，而对A/D转换单元底层信息快速、准确的处理是整个电能质量检测装置精度提高的首要保证。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种新型结构的电能质量检测装置。
技术方案：本发明涉及一种新型结构的电能质量检测装置，该装置包括互感器+抗混叠滤波器模块、A/D转换模块、DSP+FPGA下位机模块、PIC+触摸屏上位机模块；其中A/D转换芯片和FPGA相连，FPGA和DSP的XINTF接口相连，DSP与PIC通过SPI接口相连，小容量Flash存储芯片、SD卡接口和触摸屏的触摸信号A/D转换芯片共用PIC的一个SPI接口，PIC与触摸屏驱动芯片通过I/O口相连，PIC的通用异步串口(UART)用作RS232通信接口；其中采样芯片采集电压电流数据传递给FPGA，FPGA将采集的数据预处理并传递给DSP，DSP通过信息处理算法而得到电能质量数据，PIC将电能质量数据进行存储、通信和显示。
一种新型结构的电能质量检测装置，其特征在于，包括：
互感器+抗混叠滤波器模块：主要包括互感器和抗混叠滤波器电路，互感器将高电压和大电流按比例变换成标准低电压和标准低电流，抗混叠滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份。
A/D转换模块：主要包括A/D转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，提高电能质量的采样频率和精度。
DSP+FPGA模块：主要包括DSP和FPGA芯片，FPGA的主要任务是对A/D采样进行控制，实现A/D的同步采样，将采样的结果传递给DSP，DSP将接收到的电压电流数字信号根据特定算法进行处理，从而得到电能质量静态和动态指标，并将其传输给上位机。
PIC+触摸屏模块：主要包括微处理器PIC、数据存储器SD卡、小容量FLASH存储芯片、触摸屏、RS232接口，PIC的主要任务是将接收到的数据在触摸屏上显示和将数据放到SD卡中存储，同时通过RS232接口和PC机相连实现点对点通信；触摸屏的主要任务包括显示和代替传统的键盘输入，技术人员可以在触摸屏上调取或显示电能质量的历史数据；小容量FLASH存储芯片主要存储一些字模等小容量数据。
所述的FPGA芯片选择：型号EP1k30QC208-3N。
所述的A/D转换芯片选择：型号ADS7864。
所述的DSP选择：型号TMS320F2812。
所述的PIC选择：型号PIC24FJ128GA010。
所述的触摸屏选择：4.3寸型号HSD050IDW1-A20，其中触摸信号A/D转换芯片选择XPT2046，触摸屏的驱动芯片选择SSD1963。
所述的小容量Flash存储芯片选择：型号W25Q16。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明装置采用FPGA+DSP+PIC系统解决了传统装置的一系列问题，使用FPGA使A/D采样的精度和速度得到了很大的的提高，为整个装置精度的提高提供了坚实的基础。
2.本发明采用上位机和下位机结构，加强了系统的实时任务调度能力，使DSP从复杂的任务中解脱出来，专门致力于电能质量相关算法的计算，充分发挥DSP数字信号处理速度高的优势。
3.本发明采用触摸屏替代了传统的显示屏加键盘的结构，使人机交互更加方便，同时带有SD卡存储，使技术人员可以很方便的在触摸屏上查看历史数据；系统上位机设有RS232接口，方便技术人员通过PC机与其相连进行现场设备维护和故障诊断；系统资源具有一定的冗余度，非常适合以后系统功能的升级和改进。
附图说明
图1为本发明系统总体结构图。
图2为本发明下位机结构示意图。
图3为本发明上位机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，互感器将需要检测的电压和电流转换成标准的电压和电流，通过抗混叠滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份，将滤波后的模拟信号输入ADS7864的模拟输入通道进行A/D转换，转换后的数据传递给FPGA，FPGA将数据进行预处理，处理后的数据传递给DSP，DSP将数据进行快速傅里叶变换，再进行相关算法的计算得到电能质量的数据，最后DSP将数据传递给PIC，PIC将数据进行发送、显示和存储。
如图2所示，ADS7864与FPGA相连，其中A/D转换的数据通过AD[0..15]的低12位传递给FPGA，AD[0..15]的高四位分别是通道地址输出端和数据有效端；HAH，HBH，HCH作为保持信号用于输入通道的选择和A/D转换的启动；A0，A1，A2用于选择数据读取的方式，当转换好的数据被锁存到输出寄存器后，BUSY从低电平变为高电平通知FPGA可以读取数据。
如图2所示，DSP通过XINTF接口和FPGA相连，XINTF的低16位数据线作为数据总线，低19位地址线作为地址总线，最大可以寻址512KB空间；XZCS2为存储器外部空间选通信号，这里选则外部空间2；XWE，XRD，XR/W-为读写控制信号，用于DSP与FPGA之间的读写控制，其中XR/W-兼具读写控制功能。
如图3所示，DSP通过SPI同步串行接口和PIC相连，DSP作为主机，PIC作为从机。其中MiniSD接口连接SD卡，用于储存大量的电能质量历史数据，并提供给技术人员从触摸屏上查阅；小容量Flash芯片(W25Q16)用于储存字模等小容量的数据，XPT2046作为触摸信号的A/D转换芯片，用于将触摸位置信号转化为PIC可以处理的数字信息；MAX232作为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，用于和PC机进行串口通信。
如图3所示，PIC24FJ128GA010具有两个SPI接口，其中触摸信号A/D转换芯片(XPT2046)、小容量Flash芯片(W25Q16)、SD卡接口共用另外一个SPI接口，PIC作为主机；I/O口RB4、RB6、RB7分别是它们的片选信号；PIC外部中断1与触摸信号A/D转换芯片(XPT2046)BUSY相连用于实时的检测触摸信号。
如图3所示，PIC与触摸屏驱动芯片SSD1693相连，PIC的RA口与SSD1693的低16位相连用于进行数据传输，LCD_WR、LCD_RD分别于PIC的RB2、RB3口相连用于读写控制；LCD_RS与RB1相连用于选择传输的数据是显示数据还是显示命令；PIC使用通用异步收发器(UART)通过MAX232进行电平转换和外设RS232进行通信。
以上仅是本发明装置结构的较佳实例，仅为说明本装置的基本结构和主要特点，并不能以此限制本发明的权利范围。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种新型结构的电能质量检测装置，其特征在于，该装置包括：互感器+抗混叠滤波器模块；A/D转换模块；DSP+FPGA下位机模块、PIC+触摸屏上位机模块；其中A/D转换芯片和FPGA相连，FPGA和DSP的XINTF接口相连，DSP与PIC通过SPI接口相连，小容量Flash存储芯片、SD卡接口和触摸屏的触摸信号A/D转换芯片共用PIC的一个SPI接口，PIC与触摸屏驱动芯片通过I/O口相连，PIC的通用异步串口(UART)用作RS232通信接口；其中采样芯片采集电压电流数据传递给FPGA，FPGA将采集的数据预处理并传递给DSP，DSP通过信息处理算法而得到电能质量数据，PIC将电能质量数据进行存储、通信和显示。
2.根据权利要求1所述的一种新型结构的电能质量检测装置，其特征是：
所述的互感器+抗混叠滤波器模块主要包括互感器和抗混叠滤波器电路，互感器将高电压和大电流按比例变换成标准低电压和标准低电流，抗混叠滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份；
所述的A/D转换模块主要包括A/D转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，提高电能质量的采样频率和精度；
所述的DSP+FPGA模块主要包括DSP和FPGA芯片，FPGA的主要任务是对A/D采样进行控制，实现A/D的同步采样，将采样的结果传递给DSP，DSP将接收到的电压电流数字信号根据特定算法进行处理，从而得到电能质量静态和动态指标，并将其传输给上位机；
所述的PIC+触摸屏模块主要包括微处理器PIC、数据存储器SD卡、小容量FLASH存储芯片、触摸屏、RS232接口，PIC的主要任务是将接收到的数据在触摸屏上显示和将数据放到SD卡中存储，同时通过RS232接口和PC机相连实现点对点通信；触摸屏的主要任务包括显示和代替传统的键盘输入，技术人员可以在触摸屏上调取或显示电能质量的历史数据；小容量FLASH存储芯片主要存储一些字模等小容量数据。
3.根据权利要求1所述的一种新型结构的电能质量检测装置，其特征是：
所述的FPGA芯片选择：型号EP1k30QC208-3N；
所述的A/D转换芯片选择：型号ADS7864；
所述的DSP选择：型号TMS320F2812；
所述的PIC选择：型号PIC24FJ128GA010；
所述的触摸屏选择：4.3寸型号HSD050IDW1-A20，其中触摸信号A/D转换芯片选择XPT2046，触摸屏的驱动芯片选择SSD1963；
所述的小容量Flash存储芯片选择：型号W25Q16。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510230699.5A CN104777391A (zh) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | 一种新型结构的电能质量检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510230699.5A CN104777391A (zh) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | 一种新型结构的电能质量检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104777391A true CN104777391A (zh) | 2015-07-15 |
Family
ID=53618977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510230699.5A Pending CN104777391A (zh) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | 一种新型结构的电能质量检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104777391A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105785098A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 谢彬琪 | 一种全触屏的便携式电能质量监测仪 |
| CN105785099A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 谢彬琪 | 一种基于嵌入式无线网络的多节点电能质量实时监测系统 |
-
2015
- 2015-05-07 CN CN201510230699.5A patent/CN104777391A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105785098A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 谢彬琪 | 一种全触屏的便携式电能质量监测仪 |
| CN105785099A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 谢彬琪 | 一种基于嵌入式无线网络的多节点电能质量实时监测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201327515Y (zh) | 基于双cpu的分布式电能质量在线监测仪 | |
| CN105676041A (zh) | 基于dsp与arm的双cpu电能质量监测装置 | |
| CN202886567U (zh) | 基于网络化虚拟仪器的特种电机测试装置 | |
| CN202424310U (zh) | 电能质量在线监测装置 | |
| CN1929223A (zh) | 一种综合自动化变电站调试装置 | |
| CN104777391A (zh) | 一种新型结构的电能质量检测装置 | |
| CN202661570U (zh) | 一种基于双dsp的配电网电能质量综合监测仪 | |
| CN204882753U (zh) | 自动测试设备 | |
| CN204177943U (zh) | 一种基于arm嵌入式系统的智能蓄电池状态测试仪 | |
| CN103235926B (zh) | 基于二维码技术的变电站设备智能抄表方法及抄表系统 | |
| CN206500224U (zh) | 一种球磨机负荷检测设备 | |
| CN205210623U (zh) | 基于dsp+arm工业处理器和fpga的模拟数据采集控制器 | |
| CN105159139A (zh) | 基于上下位机的便携式流量压力负载模拟控制系统 | |
| CN103018542B (zh) | 一种基于usb总线的电晕电流采集卡 | |
| CN204613326U (zh) | 一种新型结构的电能质量检测装置 | |
| CN102957209A (zh) | 一种智能变电站综合测控装置 | |
| CN207946474U (zh) | 一种双cpu架构的电能质量监测仪 | |
| CN203965533U (zh) | 一种专线用户节能潜力和电能质量智能诊断仪 | |
| CN203587687U (zh) | 基于高档双avr单片机的三相多功能电能表 | |
| CN204440089U (zh) | 一种光栅尺数据采集系统 | |
| CN202931033U (zh) | 一种智能变电站综合测控装置 | |
| CN208012754U (zh) | 一种适用于光纤振动传感的数据采集卡 | |
| CN202693677U (zh) | 一种三相电子式电能表 | |
| CN204359842U (zh) | 一种基于计算机的电缆参数测试仪 | |
| CN202059410U (zh) | 一种电网集中器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150715 |