CN201218822Y - 电能质量在线监测装置 - Google Patents

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CN201218822Y CNU2008200640281U CN200820064028U CN201218822Y CN 201218822 Y CN201218822 Y CN 201218822Y CN U2008200640281 U CNU2008200640281 U CN U2008200640281U CN 200820064028 U CN200820064028 U CN 200820064028U CN 201218822 Y CN201218822 Y CN 201218822Y
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黎煦
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Abstract

本实用新型公开了一种电能质量在线监测装置，包括采集、调理电信号的采集板，与采集板连接并对采集到的电信号进行分析处理的主板，以及与所述主板连接并对分析处理后的信号进行显示处理的显示板；采集板包括电压互感器和电流互感器和抗混叠滤波器，主板包括MAX125芯片，DSP，ARM；显示板包括LCD和触摸屏。采用这样的技术方案，与现有的技术相比，本实用新型具有实时不间断监测、监测精度高、监测参数多、数据存储容量大、满足计量要求、具有录波功能、适用于电力系统各电压等级等优点。

Description

电能质量在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及电能质量监控技术领域，确切地说涉及应用于电力系统及其自动化领域中的电能质量在线监测装置。
背景技术
在理想的电力系统中，电能是以恒定频率(50Hz或60Hz)和三相平衡幅值的正弦对称电压向用户供电。在实际的电力系统运行中，由于负荷是变化的，三相电压的幅值、频率及相位差不能保持恒定不变。特别是近年来，随着冶金工业、化学工业、电气化铁路的发展，电力系统中的非线性负荷(如：硅整流设备、电力机车(单相整流负载)、变频设备、相控设备)以及冲击性负荷(如：电弧炉、轧钢机)使电力网的非线性(谐波)、非对称性(负序)和波动性(瞬时冲击)日趋严重。
不合格的电能质量会引起许多问题，如：芯片制造厂生产设备不能正常工作和出现大量废品、功率因数补偿设备损坏、变压器中性线过载、线损增加、灯光闪烁、电脑死机、数据丢失、屏幕闪烁等。
现有电能质量监控产品大部分为便携式仪器(装置)，或采用模拟电路方式，或采用工控机方式，在实时在线三相同时采集、分析处理方面做的考虑的很少，工作可靠性不理想，装置不能长期运行，也无法将采集分析参数远传至远方控制中心进行进一步分析处理。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种能对各种电能质量参数进行实时在线不间断监测、采集和分析处理，且运行时间长的电能质量在线监测装置，本实用新型能对各种电能质量参数进行监测、分析、显示、存储、告警、录波，即能对电能质量参数进行有效的监测和分析，又能对电能质量参数进行计量，还能对电能质量参数进行录波。为完善、详细、实时、准确的掌控电网的电能质量提供数据，同时也为电能质量事故的分析、防治、改善提供依据。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种电能质量在线监测装置，其特征在于：包括采集、调理电信号的采集板，与采集板连接并对采集到的电信号进行分析处理的主板，以及与所述主板连接并对分析处理后的信号进行显示处理的显示板；所述采集板包括将强电信号转换为弱电信号并便于A/D转换器采集的电压互感器和电流互感器，与电压互感器和电流互感器连接并将弱电信号滤波处理的抗混叠滤波器，所述主板包括与所述抗混叠滤波器连接并对输入的信号同步高速采样的MAX125芯片，与MAX125芯片连接并对采样获得的信号进行分析、统计、录波处理的DSP，和与DSP连接并将经DSP处理后的结果经DRAM传递进行显示、告警、存储、通讯上传的ARM；所述显示板包括与所述ARM连接并对三相时域波形和频域棒图实时显示的LCD，以及与所述ARM连接并便于输入操作指令的触摸屏。
所述DSP上还连接有经开入接口和开出接口连接的出口板，所述出口板上设有与所述开入接口连接的开入光耦，以及与所述开出接口连接的开出光耦。
在所述主板上还设有与DSP连接并对录波波形存储的录波FLASH。
在所述主板上还设有与ARM连接的RS485接口，USB接口和以太网接口。
在所述主板上还设有与ARM连接并对DSP处理后的结果存储的存储FLASH。
所述电压互感器和电流互感器的个数均为4个，抗混叠滤波器的个数为8个，与所述抗混叠滤波器连接的MAX125芯片为2个。
所述ARM经LCD接口与显示板上的LCD相连。
所述触摸屏经按键接口与所述ARM相连。
所述MAX125芯片是高速4通道差动输入的14位同步采样A/DC芯片。
所述的电压互感器的型号为SPT204IA，所述的电流互感器的型号为SCT354IA，所述的抗混叠滤波器型号为LM393，所述的开入光耦为4个，型号为M0C8050，所述的开出光耦为4个，型号为HRS3T-S。
本实用新型的优点在于：
由于本实用新型包括采集、调理电信号的采集板，与采集板连接并对采集到的电信号进行分析处理的主板，以及与所述主板连接并对分析处理后的信号进行显示处理的显示板；采集板包括电压互感器和电流互感器和抗混叠滤波器，主板包括MAX125芯片，DSP，ARM；显示板包括LCD和触摸屏。采用这样的技术方案，与现有的技术相比，本实用新型能对各种电能质量参数进行实时在线不间断监测、采集和分析处理，即能对电能质量参数进行有效的监测和分析，又能对电能质量参数进行计量，监测精度高且满足计量要求，可进行连续1个月以上的录波和连续1年以上的存储，本实用新型还能对电能质量参数进行录波，为完善、详细、实时、准确的掌控电网的电能质量提供数据，同时也为电能质量事故的分析、防治、改善提供依据，完全适用于电力系统各电压等级。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的补充说明，其中：
图1为本实用新型的结构示意图
具体实施方式
实施例1
参照说明书附图，本实用新型公开了一种电能质量在线监测装置，包括采集、调理电信号的采集板1，与采集板1连接并对采集到的电信号进行分析处理的主板2，以及与所述主板2连接并对分析处理后的信号进行显示处理的显示板3；所述采集板1包括将强电信号转换为弱电信号并便于A/D转换器采集的电压互感器和电流互感器，与电压互感器和电流互感器连接并将弱电信号滤波处理的抗混叠滤波器，所述主板2包括与所述抗混叠滤波器连接并对输入的信号同步高速采样的MAX125芯片，与MAX125芯片连接并对采样获得的信号进行分析、统计、录波处理的DSP，和与DSP连接并将经DSP处理后的结果经DRAM传递进行显示、告警、存储、通讯上传的ARM；所述显示板3包括与所述ARM连接并对三相时域波形和频域棒图实时显示的LCD，以及与所述ARM连接并便于输入操作指令的触摸屏。
实施例2
在实施例1的基础上，本实用新型还进一步包括在DSP上还连接有经开入接口和开出接口连接的出口板4，所述出口板4上设有与所述开入接口连接的开入光耦，以及与所述开出接口连接的开出光耦。
实施例3
在实施例1或2的基础上，本实用新型还进一步包括在所述主板2上还设有与DSP连接并对录波波形存储的录波FLASH。在所述主板2上还设有与ARM连接并对DSP处理后的结果存储的存储FLASH。所述电压互感器和电流互感器的个数均为4个，抗混叠滤波器的个数为8个，与所述抗混叠滤波器连接的MAX125芯片为2个。所述ARM经LCD接口与显示板3上的LCD相连。所述触摸屏经按键接口与所述ARM相连。所述MAX125芯片是高速4通道差动输入的14位同步采样A/DC芯片。所述的电压互感器的型号为SPT204IA，所述的电流互感器的型号为SCT354IA，所述的抗混叠滤波器型号为LM393，所述的开入光耦为4个，型号为M0C8050，所述的开出光耦为4个，型号为HRS3T-S。
本实用新型采用嵌入式结构，以DSP+ARM的双CPU为核心，能对各种稳态和暂态电能质量参数进行实时不间断监测、分析、显示、存储、告警，监测参数覆盖所有电能质量指标，监测精度高且满足计量要求，可进行连续1个月以上的录波和连续1年以上的存储。
主板2作为整个系统的核心，首先利用两片MAX125对8个模拟信号进行同步高速采样，之后由DSP利用先进算法进行分析、统计、录波，再将处理结果通过DRAM传递给ARM进行显示、告警、存储、通讯上传。采样速率高达12.8kHz，对暂态事件的分辨率为76us。可进行连续1个月以上的录波和连续1年以上的存储。具有以太网、RS485、USB等多种外部接口，内置多种通讯规约，可满足不同用户的需求。
采集板1作为整个系统的前级通道，先利用电压、电流互感器将强电信号无偏移地精确转换为适应A/D采集的弱电信号，再经过置抗混叠滤波器，完成对信号的调理。
显示板3作为整个系统的交互界面，采用大屏幕、高分辨率、真彩LCD显示屏，可实时显示三相时域波形与频域棒图。人机交互采用触摸屏方式，操作方便、抗干扰能力强。
出口板4预留4个开入和4个开出接口，并允许用户定义其功能。
该装置在DSP上内置复序列FFT程序、数字滤波程序、有效值计算程序、序分量计算程序、频率测量程序、95％概率大值统计程序、录波程序等，监测参数覆盖所有电能质量指标，监测精度高且满足计量要求。在ARM上内置以太网/USB/RS485驱动程序、LCD驱动程序、MODBUS通讯规约、CDT通讯规约、1801通讯规约、LPC通讯规约、人机交互程序等，具有友好的人机界面和交互功能。
本实用新型不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种电能质量在线监测装置，其特征在于：包括采集、调理电信号的采集板(1)，与采集板(1)连接并对采集到的电信号进行分析处理的主板(2)，以及与所述主板(2)连接并对分析处理后的信号进行显示处理的显示板(3)；所述采集板(1)包括将强电信号转换为弱电信号并便于A/D转换器采集的电压互感器和电流互感器，与电压互感器和电流互感器连接并将弱电信号滤波处理的抗混叠滤波器，所述主板(2)包括与所述抗混叠滤波器连接并对输入的信号同步高速采样的MAX125芯片，与MAX125芯片连接并对采样获得的信号进行分析、统计、录波处理的DSP，和与DSP连接并将经DSP处理后的结果经DRAM传递进行显示、告警、存储、通讯上传的ARM；所述显示板(3)包括与所述ARM连接并对三相时域波形和频域棒图实时显示的LCD，以及与所述ARM连接并便于输入操作指令的触摸屏。
2、根据权利要求1所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：所述DSP上还连接有经开入接口和开出接口连接的出口板(4)，所述出口板(4)上设有与所述开入接口连接的开入光耦，以及与所述开出接口连接的开出光耦。
3、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：在所述主板(2)上还设有与DSP连接并对录波波形存储的录波FLASH。
4、根据权利要求3所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：在所述主板(2)上还设有与ARM连接的RS485接口，USB接口和以太网接口。
5、根据权利要求4所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：在所述主板(2)上还设有与ARM连接并对DSP处理后的结果存储的存储FLASH。
6、根据权利要求5所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：所述电压互感器和电流互感器的个数均为4个，抗混叠滤波器的个数为8个，与所述抗混叠滤波器连接的MAX125芯片为2个。
7、根据权利要求1所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：所述ARM经LCD接口与显示板(3)上的LCD相连。
8、根据权利要求1所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：所述触摸屏经按键接口与所述ARM相连。
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