CN202230158U - 电能质量在线监测装置 - Google Patents

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陈津
刘海龙
栾庆宏
文刚
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Abstract

本实用新型涉及一种电能质量在线监测装置，属于电力设备领域。所述的电能质量在线监测装置，其特征在于：包括数据采集模块、数字信号处理模块、通信模块和人机界面模块，数字信号处理模块分别连接数据采集模块、通信模块和人机界面模块。本实用新型采用FPGA+DSP+ARM9三CPU结构，具有超强的数据处理和分析功能，应用于电网可满足最大四回路信号监测的电能质量监测装置，具有GPRS、Zigbee通讯模式，近距离可选择Zigbee，远距离可选择GPRS、通讯模式选择灵活，Zigbee成本低廉，可节省成本，并且使用方便。

Description

电能质量在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种电能质量在线监测装置，属于电力设备领域。
背景技术
随着电力电子技术的广泛应用与发展，如静止变流器，工业交直流变换装置、电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，电力系统中的非线性负载，冲击性、波动性负荷越来越多，引起电网电流、电压波形发生畸变，产生大量的高次谐波，引起电压波动、闪变以及三相不平衡等一系列的电能质量问题。电能质量问题严重危害到了电网安全运行，成为电网的“公害”。另一方面，机场、银行、精密制造业、计算机网络和服务监控中心等行业，对电网“干净清洁”的环境要求呈现出日益增加的趋势。因此，无论从电网运行的需要考虑，还是从用户的需要考虑，加强对电能质量的监测都是非常必要的。
电能质量用于表征电能品质的优劣程度，包括电压质量与频率质量两部分。其中，电压质量又分为幅值与波形质量两方面，通常以电压偏差、电压波动与闪变、负序电压系数(三相电压不平衡度)等指标来衡量电压幅值，以电压正弦波畸变率来衡量波形质量。频率质量则以频率偏差来衡量。电压质量问题又可分为稳态与暂态两类：稳态扰动包括电压偏差、三相不平衡、闪变以及谐波问题；暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、电压骤升以及供电瞬时中断问题。从发生的频度以及对用电设备的危害程度来看，现代电能质量问题主要是电压骤降、谐波、电压不平衡以及闪变。
传统的电能质量在线监测装置一般通过双以太网或GPRS与远方管理中心进行数据数据交互。在中短距离通信的情况下，利用GPRS通信成本高；运用以太网传输，成本适中，但在某些场所、电力设备柜体中，没有地方出线或不允许有其他线路出线。在这种情况下，就必须寻找一种短距离下成本低廉的无线接入技术。
实用新型内容
根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种成本低廉，通讯模式选择灵活，处理能力强大的电能质量在线监测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电能质量在线监测装置，其特征在于：包括数据采集模块、数字信号处理模块、通信模块和人机界面模块，数字信号处理模块分别连接数据采集模块、通信模块和人机界面模块。
所述的数字信号处理模块包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA、DSP和ARM9分别通过双口RAM通讯连接。
所述的通信模块包括GPRS模块和Zigbee通讯模块，GPRS模块和Zigbee通讯模块均与数字信号处理模块的RAM连接。
本实用新型所具有的有益效果是：本实用新型采用FPGA+DSP+ARM9三CPU结构，具有超强的数据处理和分析功能，应用于电网可满足最大四回路信号监测的电能质量监测装置，具有GPRS、Zigbee通讯模式，近距离可选择Zigbee，远距离可选择GPRS、通讯模式选择灵活，Zigbee成本低廉，可节省成本，并且使用方便。
附图说明
图1是本实用新型方框原理图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
如图1所示，一种电能质量在线监测装置，包括数据采集模块、数字信号处理模块、通信模块和人机界面模块，数字信号处理模块分别连接数据采集模块、通信模块和人机界面模块。所述的数字信号处理模块包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA、DSP和ARM9分别通过双口RAM通讯连接。所述的通信模块包括GPRS模块和Zigbee通讯模块，GPRS模块和Zigbee通讯模块均与数字信号处理模块的RAM连接。
数据采集模块通过数据线就数字信号处理模块连接，将采集的数据送入数字信号处理模块，数字处理模块发送控制信号给数据采集模块。
数字信号处理模块采用了FPGA+DSP+ARM9三CPU处理方案，三个CPU并行工作。FPGA负责数据采集，把数字信号存储到双口R A M中，双口R A M设计成乒乓结构，通过中断方式，由D S P读取双口R A M中采样原始数据，并进行计算得到与电能质量相关的计算结果。D S P计算完成后，把相关的计算结果和原始采样数据存储到另一片双口R A M中，存储完成后，通过中断方式通知ARM9，ARM9读取计算结果完成存储、显示、通讯等工作。由于三个C P U之间的通讯采用双口R A M来进行，保证了数据交换的可靠性和实时性。数字信号处理模块与人机界面模块连接，将相关的计算结果在显示屏上显示。
通信模块包括GPRS与Zigbee通讯模块，通讯模块与数字信号处理模块的RAM连接，与后台监控中心进行数据交互。在设置通讯方式时可根据通讯距离等情况，设置GPRS或Zigbee通讯。
DSP存储模块为flash存储模块和SRAM存储模块其中任一种或两种的组合。ARM9存储模块为flash存储模块、SD卡存储模块、SRAM存储模块其中任一种或两种的组合或三种的组合。
通信模块为以太网模块、Zigbee、RS485模块、RS232模块其中任一种或两种的组合或三种的组合。在电能质量在线监测装置距离监控中心较远时，可通过GPRS通讯，连接后台，进行数据交互，当距离较近时，通过Zigbee进行数据交互。
人机界面模块为TFT显示屏。

Claims (3)

1.一种电能质量在线监测装置，其特征在于：包括数据采集模块、数字信号处理模块、通信模块和人机界面模块，数字信号处理模块分别连接数据采集模块、通信模块和人机界面模块。
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：所述的数字信号处理模块包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA、DSP和ARM9分别通过双口RAM通讯连接。
3.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：所述的通信模块包括GPRS模块和Zigbee通讯模块，GPRS模块和Zigbee通讯模块均与数字信号处理模块的RAM连接。
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