CN201477170U - 瞬态电能质量的快速检测装置 - Google Patents

Abstract

瞬态电能质量的快速检测装置以DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)为核心，外围连接了双口RAM(3)、SPI通讯(4)、SCI通讯(5)、电压传感器(6)、电流传感器(7)、信号调理电路(8)、AD8364采样电路(9)、CPLD电路(10)、GPS电路(11)、LCD液晶显示电路(12)、网络芯片(13)、文件存储系统(14)、网络通讯(15)、上位机显示(16)；可以对发电厂、变电站、厂矿等企业的电能质量进行在线监测，提供真实可靠的监测数据，减少因电能质量问题造成的巨大损失。

Description

瞬态电能质量的快速检测装置

技术领域

本实用新型是一种可应用于发电厂、变电站、厂矿等企业电能质量在线监测的装置，涉及电能质量检测与控制的技术领域。

背景技术

随着电力系统的发展和科学技术的进步，尤其是近二十年来，微电子技术、计算机技术、精密机械技术、高密封技术、特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术等高新技术获得了迅猛发展。这一背景和形势，不断地向电能质量监测提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、使用更方便、成本更低廉等。目前，电能质量监测向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向迅速发展，而且由于大量采用高新科学技术的研究成果、跨学科的综合设计、高精尖的制造技术与严格科学的实际应用，因而使得它还正朝着更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象全方位信息的方向阔步前进。可以看出，高科技化不但是现代电能质量监测的主要特征，也是新世纪电能质量监测的发展主流。电能质量监测产品的高科技化，日益成为电能质量监测科技与产业的发展主流。

与此同时，计算机技术、信息处理技术、自动化技术、集成电路技术以及微电子技术的迅速发展，为发展高性能电能质量监测装置提供了坚实的物质基础，也为仪器仪表企业开发高性能电能质量监测装置提供了机遇。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种基于TMS320F28335和AT91RM9200的瞬态电能质量的快速检测装置，可以对发电厂、变电站、厂矿等企业的电能质量进行在线监测，提供真实可靠的监测数据，减少因电能质量问题造成的巨大损失。

技术方案：采用DSP+ARM的处理器架构，DSP芯片主要完成数据采集、电能质量检测算法等功能，以DSP芯片TMS320F28335浮点处理器为处理核心的平台能够满足数据的高速处理，可以实现数据处理的实时性和准确性。ARM芯片主要完成数据汇总、显示(LCD液晶显示)、存储、通讯等功能，其软件功能较为丰富，如多任务管理、数据库存储、网络通讯等，以ARM芯片AT91RM9200为处理核心的平台支持多种嵌入式操作系统。DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之间通过SPI通讯及双口RAM传送数据。另外引入GPS芯片，可以实现多台电能质量监测装置间的数据的同步采样和分析处理。

该在线监测装置以DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200为核心，外围连接了双口RAM、SPI通讯、SCI通讯、电压传感器、电流传感器、信号调理电路、AD8364采样电路、CPLD电路、GPS电路、LCD液晶显示电路、网络芯片、文件存储系统、网络通讯、上位机显示；其中，DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之间通过双口RAM以及SPI通讯连接，DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片通过SCI通讯连接；ARM芯片AT91RM9200外围连接LCD液晶显示电路、网络芯片、文件存储系统；电压传感器和电流传感器将外部电压和电流转换为弱电信号，传送至信号调理电路处理后送至AD8364芯片转换为数字信号，最后传送给DSP芯片TMS320F28335进行分析处理。

GPS芯片一方面通过SCI通讯(5)将当前的时间信息传输给DSP芯片TMS320F28335进行采样数据定标，另一方面输出同步秒脉冲通过CPLD电路对AD采样脉冲进行同步。

DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之间在电压、电流正常时通过SPI通讯传输数据，在电压、电流出现异常时通过双口RAM传输数据。

有益效果：本实用新型可很好的满足电能质量监测领域中对监测结果的实时性和准确性的要求，通用于电能质量监测的各种应用场合，节约了开发成本，加快了开发周期；键盘、液晶显示器等外围设备使人机界面友好；丰富的输入输出口能满足能质量监测领域的各种要求；ARM中移植的Linux操作系统使编程简化并使程序优化。

附图说明

图1是瞬态电能质量的快速检测装置硬件结构图，

图2是电源接口电路，

图3是锁相倍频电路，

图4是DSP和ARM间的连接接口电路，

图5是信号采集电路，

图6是TMS320F28335与ADS8364的接口电路，

图7是GPS和TMS320F28335、CPLD的接口电路，

图8是瞬态电能质量的快速检测装置网络接口电路，

图9是瞬态电能质量的快速检测装置LCD控制器接口电路，

图10是瞬态电能质量的快速检测装置结构框图。

具体实施方式

整个装置采用DSP+ARM的双处理器结构。DSP采用TI公司的TMS320SF28225，ARM采用ATMEL公司的AT91RM9200。6输入16位的高速采样控制芯片D8364完全能够满足电能质量监测领域中对AD精度与实时性的要求。DSP芯片主要完成数据采集与同步、电能质量检测算法等功能，ARM芯片主要完成数据汇总、显示(LCD液晶显示)、存储、通讯等功能。

以DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200为核心，外围连接了双口RAM、SPI通讯4、SCI通讯5、电压传感器6、电流传感器7、信号调理电路8、AD8364采样电路9、CPLD电路10、GPS电路11、LCD液晶显示电路12、网络芯片13、文件存储系统14、网络通讯15、上位机显示16；其中，DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之间通过双口RAM以及SPI通讯4连接，DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片11通过SCI通讯5连接；ARM芯片AT91RM9200外围连接LCD液晶显示电路12、网络芯片13、文件存储系统14；电压传感器6和电流传感器7将外部电压和电流转换为弱电信号，传送至信号调理电路8处理后送至AD8364芯片9转换为数字信号，最后传送给DSP芯片TMS320F28335进行分析处理。在电压、电流正常时通过SPI通讯传输数据，在电压、电流出现异常时通过双口RAM传输数据，以满足快速检测各种瞬态电能质量问题的要求。

DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片11通过SCI通讯5连接；GPS芯片11一方面通过SCI通讯5将当前的时间信息传输给DSP芯片TMS320F28335进行采样数据定标，另一方面输出同步秒脉冲通过CPLD电路10对AD采样脉冲进行同步。

ARM芯片AT91RM9200分别连接LCD液晶显示电路12将监测数据在本地显示、连接网络芯片13将数据传输到上位机上进行分析处理、连接文件存储系统14存储Linux操作系统控制系统运行。

本装置的输入电压传感器6和电流传感器7和信号调理电路8相连接，将外部电压和电流转换为弱电信号，传送至信号调理电路8，信号调理电路8和AD8364芯片9相连接，将模拟信号转换为数字信号，AD8364芯片9连接DSP芯片TMS320F28335，对转换后的数字信号进行分析处理。

Claims (3)

1.一种瞬态电能质量的快速检测装置，其特征在于以DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)为核心，外围连接了双口RAM(3)、SPI通讯(4)、SCI通讯(5)、电压传感器(6)、电流传感器(7)、信号调理电路(8)、AD8364采样电路(9)、CPLD电路(10)、GPS电路(11)、LCD液晶显示电路(12)、网络芯片(13)、文件存储系统(14)、网络通讯(15)、上位机显示(16)；其中，DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)之间通过双口RAM(3)以及SPI通讯(4)连接，DSP芯片TMS320F28335(1)和GPS芯片(11)通过SCI通讯(5)连接；ARM芯片AT91RM9200(2)外围连接LCD液晶显示电路(12)、网络芯片(13)、文件存储系统(14)；电压传感器(6)和电流传感器(7)将外部电压和电流转换为弱电信号，传送至信号调理电路(8)处理后送至AD8364芯片(9)转换为数字信号，最后传送给DSP芯片TMS320F28335(1)进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的瞬态电能质量的快速检测装置，其特征在于GPS芯片(11)一方面通过SCI通讯(5)将当前的时间信息传输给DSP芯片TMS320F28335(1)进行采样数据定标，另一方面输出同步秒脉冲通过CPLD电路(10)对AD采样脉冲进行同步。

3.根据权利要求1所述的瞬态电能质量的快速检测装置，其特征在于DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)之间在电压、电流正常时通过SPI通讯(4)传输数据，在电压、电流出现异常时通过双口RAM(3)传输数据。

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