CN201402289Y - 电能质量在线监测装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

电能质量在线监测装置

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。

所述人机界面模块采用320*240分辨率的大屏幕液晶显示屏及薄膜小键盘。

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。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型中央处理模块的电路原理图；

图3是本实用新型模拟量采集模块电路原理图；

图4是本实用新型人机界面模块电路原理图；

图5是本实用新型通讯模块电路原理图；

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，U1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U1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I²C串行口与U1连接，E1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1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1，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，U1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。

Claims (4)

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1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。

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