CN202870226U - 一种电能质量分析仪 - Google Patents

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刘建博
李玉金
杨增
王国太
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Abstract

本实用新型公开了一种电能质量分析仪,主要由传感器单元、输入调理单元、测量单元、瞬态分析单元、直流畸变频谱单元、数据处理单元、主控单元和电源单元等八部分组成。本实用新型采取基于傅里叶变换进行谐波测量的测量方法,在此基础上采用跟踪同步采样的数据采集技术,优化提高测量的准确度和稳定性;本仪器将测试过程划分为测量单元和瞬态分析单元,利用不同电路的不同优势提高仪器整体测试精度和测试效率,同时也减少了大量的不必要的数据处理环节,从而也提高了仪器测试的稳定性。此外,通过更换各种电能质量分析仪软件版本,可以满足不同供电系统对电能质量的检测分析,满足用户对电网电能质量的应用要求。

Description

一种电能质量分析仪
技术领域
本实用新型属于供电技术领域,尤其涉及一种电能质量分析仪。
背景技术
供电系统中的电能质量问题,对机场、通信枢纽、发射基地等高技术武器较集中的场合的影响更加不可忽视,即使是飞机、独立供电系统,由于非线性、大功率的设备不断增加,电能质量问题也日益突出。电能质量所引发故障的问题更应该引起高度注意,因为它们时时刻刻都承担着关系国家安全的重大责任。
本电能质量分析仪是我们发现和分析各种电能质量的有效工具,不仅能够使我们掌握各种供电系统的稳态和瞬态供电状况,同时能够使我们取得大量的、详实的现场数据,从而为分析诊断故障隐患提供了不可缺少的数据支持。
我国电能质量分析仪的分类与国外基本一致,实时在线监测仪表,主要有南京顺泰公司的XT-2,宝钢安大公司的PQ106III、PQ104,深圳领步公司的PQM-1、PQM-2、PQM-3,航天华辉公司的PQ secure,保定方长的DZ-3A和安徽振兴公司的PS-NET等型号。单相手持式分析仪,主要有宝钢安大公司的PQ102,安徽振兴公司的PS-3H等型号。便携式电能质量分析仪南京顺泰公司的EQT-1,宝钢安大公司的PQ116,航天华辉公司的U900F,保定方长的DZ-4A和安徽振兴公司的PS-2S、PS-3等型号。
在便携式电能质量分析仪方面,国产仪表基本上采用的是基于总线的工控机设计,能够实时显示测试数据和波形,数据存储量大,但数据处理性能一般,大多没有瞬态测试和间谐波测试功能,分析软件功能也不够强,数据离线分析生成的图形、曲线、报表方式并存,格式固定,不能满足有关要求,不能用于各种电能质量检测分析。这些都制约了国产电能质量分析仪在各种领域的使用。
目前各种电能质量分析仪在设计过程中所依据的理论和数学模型都是一样的,其关键的区别在于采用的测量标准有较大的区别,另外在工艺设计、单元电路也各有不同,整体设计方案以不尽相同,不同的公司所采用的方法也依据采用的标准不同和应用方向不同,所采用的方式也大有区别。
国外的电能质量分析仪发展较早,技术成熟,功能较强,而且已成系列,适应各种公共电网不同用户的需要。如福禄克公司的RPM1650系列、1950系列、F41和F43系列,莱姆公司的PQPT1000系列、PQFix、3PQII、AN2060、AN3060等,在国内应用较为广泛。但它们都存在着如下问题:
(1)价格很高,限制了仪器的使用场合。
(2)界面绝大多数没有汉化,使用步骤很复杂。即使个别的操作软件进行了汉化,但操作步骤仍然是照搬外文的方法进行,不便操作。
(3)参照的标准和国标不一致,特别是与国军标不一致,使得判断的依据受到质疑。
(4)手持式分析仪存储容量较小,一般只能存储8~20个屏幕的信息,无法及时打印结果,只能用计算机下载。而便携式分析仪自身都没有显示屏,必须和计算机连机使用,否则仪器的参数无法现场设置和修改,测试参数也无法实时显示,因此使用起来十分不方便。
(5)附件不适合实际使用的要求,用时连线很困难。
(6)测试电源频率只能适应50/60Hz工业电力系统,对400Hz各种电源供电系统都不具备测试能力
实用新型内容
针对上述问题,本实用新型实施例的目的在于提供一种电能质量分析仪。
本实用新型实施例是这样实现的,一种电能质量分析仪,该电能质量分析仪包括:
传感器单元,用于完成4路电压信号和4路电流信号的取样,实现高压隔离、电流电压变换等,其取样过程应满足0.05Hz~2MHz的取样带宽;
输入调理单元,用于将外部输入的测试信号调理成规定幅度范围的电压信号,经隔离后送到测量单元,同时产生频率参考信号,是本电能质量分析仪的模拟电路核心;
测量单元,用于实现同步取样和数据采集的全过程,是仪器测量精度的基本保障和质量分析仪的测试电路核心;
瞬态分析单元,用于捕捉电压变化速率很高的电压闪变信号,作为专用采集器独立存在;
直流畸变频谱单元,用于对外来信号进行扫频分析,是为直流畸变频谱的高端进行分析而设立的;
数据处理单元,用于实现对采集到的数据进行谐波分析运算、有效值运算、瞬态电压、电流运算、稳态电压、电流运算、各种有功无功功率运算、频率相位运算系列计算;
主控单元,用于将从数据处理单元和瞬态分析单元中得到的各项电能质量参数和各项具体标准进行比较,进行波形、频谱和数据的显示以及数据传递的作用;
电源单元,用于将输入的交流和直流供电电压转换成本机所需的各种电压。
进一步,输入调理单元内部结构包含四个电压通道、四个电流通道,主要由输入电路、隔离电路、信号调理电路和抗混叠滤波器组成,其具体的功能结构连接为:
四个电压通道,与输入电路相连接,其作用是传输电压探头的三相交流电压信号和一路直流电压信号,以差动形式分别送入采取直接耦合的输入电路;
输入电路,与信号调理电路相连接,其作用是通过输入电路内部的程控衰减器根据测试需要将测试信号衰减为适合传输的10VP-P或±5V电压信号,并送入信号调理电路进行调理;
信号调理电路,与抗混叠滤波器相连接,其作用是通过内部的调理放大器将差动信号转换成单端信号,对前端电路的工作零点实现了适当调整,同时加入积分电路,使电流传感器中的微分过程得以还原;
隔离电路,始终存在其中,其作用首先是光电耦合器,将仪器内部的数字电路与仪器外部实现隔离,避免外部强电压信号对仪器的损害,其二是电压输入通道均采取高阻输入形式,使输入通道始终工作于较低的电流下,同时输入保护的TVS管;
抗混叠滤波器,与测量单元相连接,是一组程控的八阶低通滤波器,其作用是防止采样过程混叠效应引起的失真,使提供测量单元使用的交流信号符合采样定律,保证记录的波形数据与实际故障情况相一致,满足谐波分析的测量稳定性,抗混叠滤波器的输出作为输入电路的整体信号输出,实现测量信号预处理并提供给测量单元使用。
进一步,测量单元内部结构包含:同步信号提取电路、幅度识别电路、采样保持电路、16bit高速A/D变换电路、16bit低速A/D变换电路、FPGA电路;其具体的功能结构连接为:
同步信号提取电路,其作用是与幅度识别电路相结合实现被测信号的信号整形,然后分别经基波相位提取送FPGA电路处理,经交直流变换、幅度检波后进行幅度识别,以满足同步采样和超范围测量告警的需要;
采样保持电路,其作用是在同步脉冲的控制下,对三个交流电压通道、三个交流电流通道所提供的测量信号进行同步的模拟幅值提取,以满足测量的需要;
16bit高速A/D变换电路,其作用是通过模拟开关电路分别完成对六路保持电压信号的模数转换,实现对交流信号的精度测量;
16bit低速A/D变换电路,其作用是完成对直流电压、直流电流以及直流畸变频谱通道的模数转换;
FPGA电路,其作用是实现信号频率的测量、数据的采集控制、ADC1的数据读取、保存及底层的信号预处理计算;主要由频率测量模块和FFT模块两部分组成;频率测量模块主要由:周期计数器、瞬时频率运算、稳态频率和频率调制运算和频率数据存放区等子模块组成;FFT模块主要由旋转因子模块、蝶形运算模块以及FFT运算模块构成。
进一步,瞬态分析单元内部结构包含时钟分频器、采样控制器、数据合并转换器、数值比较器、C51单片机、数据接口电路。
进一步,直流畸变频谱单元内部结构包含:混频电路、滤波放大电路和检波电路,DDS、固定二本振,地址译码电路及扫频频率产生电路。
进一步,数据处理单元内部结构包含DSP芯片、接口芯片及外部存储器;存储器包括一片Flash和一片SDRAM。
进一步,主控单元采用嵌入式PC104微机,内部结构包含:处理器、DDR内存、实时时钟、固态盘、RS422/RS232串行接口、DSU调试口、看门狗、网络接口、USB接口、键盘、LCD显示器。
进一步,电源单元包含整流滤波电路、电压识别控制、开关电源、电池控制和DC/DC变换电路。
本实用新型采取基于傅里叶变换进行谐波测量的测量方法,在此基础上采用跟踪同步采样的数据采集技术,优化提高测量的准确度和稳定性;为全面满足测量标准的贯彻,本仪器将测试过程划分为测量单元和瞬态分析单元,将测试过程进行区别对待来完成大量的数学运算,利用不同电路的不同优势提高仪器整体测试精度和测试效率,同时也减少了大量的不必要的数据处理环节,从而也提高了仪器测试的稳定性。此外,通过更换各种电能质量分析仪软件版本,同样可以满足其它供电系统,如军舰、通讯枢纽等场合的需要,还可以满足地方各级发电、供电公司及其他行业对电能质量的检测分析,满足用户对电网电能质量的应用要求,本设备具有十分广阔的市场前景。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的电能质量分析仪系统硬件结构框图;
图2是本实用新型实施例提供的输入调理单元硬件结构框图;
图3是本实用新型实施例提供的测量单元硬件结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
图1为本电能质量分析仪的系统硬件框图,主要由传感器单元、输入调理单元、测量单元、瞬态分析单元、直流畸变频谱单元、数据处理单元、主控单元和电源单元等八部分组成。其各单元功能结构如下:
(1)传感器单元
传感器单元,用于完成4路电压信号和4路电流信号的取样,实现高压隔离、电流电压变换等,其取样过程应满足0.05Hz~2MHz的取样带宽,同时应达到国家强制的安全标准,为准确的测试分析提供必要的保障。
传感器单元的内部结构包含:电压传感器和电流传感器,采用霍尔元件以及合金铁芯电感元件的综合技术。
(2)输入调理单元
输入调理单元,用于将外部输入的测试信号调理成规定幅度范围的电压信号,经隔离后送到测量单元,同时产生频率参考信号,是本电能质量分析仪的模拟电路核心,
输入调理单元内部结构包含:八个模拟通道(包括四个电压通道、四个电流通道)主要由输入电路、隔离电路、信号调理电路和抗混叠滤波器等电路组成。其具体的功能结构连接图如图2所示:
四个电压通道,与输入电路相连接,其作用是传输电压探头的三相交流电压信号和一路直流电压信号,以差动形式分别送入采取直接耦合的输入电路;
输入电路,与信号调理电路相连接,其作用是通过输入电路内部的程控衰减器根据测试需要将测试信号衰减为适合传输的10VP-P或±5V电压信号,并送入信号调理电路进行调理;
信号调理电路,与抗混叠滤波器相连接,其作用是通过内部的调理放大器将差动信号转换成单端信号,对前端电路的工作零点实现了适当调整,同时加入积分电路,使电流传感器中的微分过程得以还原;
隔离电路,始终存在其中,其作用首先是光电耦合器,将仪器内部的数字电路与仪器外部实现隔离,避免外部强电压信号对仪器的损害,其二是电压输入通道均采取高阻输入形式,使输入通道始终工作于较低的电流下,同时输入保护的TVS管;
抗混叠滤波器,与测量单元相连接,是一组程控的八阶低通滤波器,其作用是防止采样过程混叠效应引起的失真,使提供测量单元使用的交流信号符合采样定律,保证记录的波形数据与实际故障情况相一致,满足谐波分析的测量稳定性,抗混叠滤波器的输出作为输入电路的整体信号输出,实现测量信号预处理并提供给测量单元使用。
(3)测量单元
测量单元,用于实现同步取样和数据采集的全过程,是仪器测量精度的基本保障和质量分析仪的测试电路核心。
测量单元内部结构包含:同步信号提取电路、幅度识别电路、采样保持电路、16bit高速A/D变换电路、16bit低速A/D变换电路、FPGA电路等电路组成。其具体的功能结构连接图如图3所示:
同步信号提取电路,其作用是与幅度识别电路相结合实现被测信号的信号整形,然后分别经基波相位提取送FPGA电路处理,经交直流变换、幅度检波后进行幅度识别,以满足同步采样和超范围测量告警的需要;
采样保持电路,其作用是在同步脉冲的控制下,对三个交流电压通道、三个交流电流通道所提供的测量信号进行同步的模拟幅值提取,以满足测量的需要;
16bit高速A/D变换电路,其作用是通过模拟开关电路分别完成对六路保持电压信号的模数转换,实现对交流信号的精度测量;
16bit低速A/D变换电路,其作用是完成对直流电压、直流电流以及直流畸变频谱通道的模数转换;
FPGA电路,其作用是实现信号频率的测量、数据的采集控制、ADCl的数据读取、保存及底层的信号预处理计算等。如图3所示,主要由频率测量模块和FFT模块两部分组成。频率测量模块主要由:周期计数器、瞬时频率运算、稳态频率和频率调制运算和频率数据存放区等子模块组成。FFT模块主要由旋转因子模块、蝶形运算模块以及FFT运算模块构成。
(4)瞬态分析单元
瞬态分析单元,用于捕捉电压变化速率很高的电压闪变信号,作为专用采集器独立存在。
瞬态分析单元内部结构包含:时钟分频器、采样控制器、数据合并转换器、数值比较器、C51单片机、数据接口电路等。关键器件CPLD芯片拟采用ALTERA公司的MAX7000系列产品EPM7128进行设计。
(5)直流畸变频谱单元
直流畸变频谱单元,用于对外来信号进行扫频分析,是为直流畸变频谱的高端(1kHz~500kHz)进行分析而设立的。
直流畸变频谱单元内部结构包含:混频电路、滤波放大电路和检波电路,DDS、固定二本振,地址译码电路及扫频频率产生电路等。
(6)数据处理单元
数据处理单元,用于实现对采集到的数据进行谐波分析运算、有效值运算、瞬态电压、电流运算、稳态电压、电流运算、各种有功无功功率运算、频率相位运算等一系列计算。
数据处理单元内部结构包含:DSP芯片、接口芯片及外部存储器构成。存储器包括一片Flash和一片SDRAM。
(7)主控单元
主控单元,用于将从数据处理单元和瞬态分析单元中得到的各项电能质量参数和各项具体标准进行比较,进行波形、频谱和数据的显示以及数据传递的作用。
主控单元采用嵌入式PC104微机,内部结构包含:处理器、DDR内存、实时时钟、固态盘、RS422/RS232串行接口、DSU调试口、看门狗、网络接口、USB接口、键盘、LCD显示器等基础硬件。
(8)电源单元
电源单元,用于将输入的交流和直流供电电压转换成本机所需的各种电压。
电源单元内部结构包含:整流滤波电路、电压识别控制、开关电源、电池控制和DC/DC变换等电路组成。
本系统的工作原理为:
1.硬件系统
本电能质量分析仪的硬件系统的构成主要由传感器单元、输入调理单元、测量单元、瞬态分析单元、直流畸变频谱单元、数据处理单元、主控单元和电源单元等八部分组成。其中包括了一个主控系统,两个嵌入式子系统,其各部分作用、组成和工作原理如下:
(1)传感器单元
传感器单元的作用是完成4路电压信号和4路电流信号的取样,实现高压隔离、电流电压变换等,其取样过程应满足0.05Hz~2MHz的取样带宽,同时应达到国家强制的安全标准,为准确的测试分析提供必要的保障。
传感器单元分为电压传感器和电流传感器,两类传感器又都有交流直流之分,其中交流电压传感器主要涉及合金铁芯电压取样技术,关键在于频带宽度的保障;直流电压传感器主要涉及线性衰减和低噪声技术,关键在于信号长线传输的抗干扰,确保直流和纹波的分离及有效提取,方便于测量工作的完成。交流电流传感器主要涉及霍尔元件和合金铁芯电感元件的综合利用技术,关键在于宽频带的保障和工作稳定性的保障;直流电流传感器主要涉及霍尔元件和低噪声放大技术,关键在于取样变换后的精度保障。
(2)输入调理单元
输入调理单元作为本项目的模拟电路核心,将外部输入的测试信号调理成规定幅度范围的电压信号,经隔离后送到测量单元。输入调理单元同时产生频率参考信号。
输入调理单元分为八个模拟通道,包括四个电压通道、四个电流通道,主要由输入电路、隔离电路、信号调理电路和抗混叠滤波器等电路组成。
四个电压通道的构成基本相同,来自电压探头的三相交流电压信号和一路直流电压信号,首先以差动形式分别送入采取直接耦合的输入电路,输入电路内的程控衰减器根据测试需要将测试信号衰减为适合传输的10VP-P或±5V电压信号,并送入信号调理电路进行调理,调理放大器将差动信号转换成单端信号,并对前端电路的工作零点实现了适当调整。在这一过程中隔离电路始终存在其中,首先是光电耦合器,将仪器内部的数字电路与仪器外部实现隔离,避免外部强电压信号对仪器的损害,其二是电压输入通道均采取高阻输入形式,使输入通道始终工作于较低的电流下,同时输入保护的TVS管,实现了瞬态高电压信号对电路损害,调理放大器采用了宽带隔离放大器保证了测量信号与仪器内部的可靠隔离,同时也保证了仪器整体的测量带宽。
调理放大器的输出信号分别送给抗混叠滤波器、瞬态分析单元和测量单元的同步信号提取电路使用,抗混叠滤波器是一组程控的八阶低通滤波器,其截止频率自动跟踪被测信号频率的变化而变化,剔除信号瞬态变化量,防止采样过程混叠效应引起的失真,使提供测量单元使用的交流信号符合采样定律,保证记录的波形数据与实际故障情况相一致,满足谐波分析的测量稳定性。抗混叠滤波器的输出作为输入电路的整体信号输出,实现测量信号预处理并提供给测量单元使用。
四个电流通道的构成基本相同,来自电流传感器的交流电流测试信号信号和一路直流电流信号,首先以单端形式分别送入采取直接耦合的输入电路,由于电流传感器(电流钳)输出的信号幅度一般较小,输入电路内的程控衰减器相对设置较小的衰减量,大多情况是根据测试需要将测试信号经调理放大器放大到10VP-P或±5V电压信号再进行程控滤波。在信号调理过程中不同于电压输入通道的是加入了积分电路,使电流传感器中的微分过程得以还原。
对于直流畸变频谱的测量由于交流幅度相对较小,为了提高测量精度,在直流电压输入通道前端并接了交流耦合测量通道,在直流电压信号在未衰减前,直接通过电容耦合方式进行交流成分的提取,经过1kHz高通滤波器,送到扫频分析单元进行直流畸变频谱分析。
(3)测量单元
测量单元作为本项目的测试电路核心,其实现了同步取样和数据采集的全过程,是仪器测量精度的基本保障。其内部包括同步信号提取电路、幅度识别电路、采样保持电路、16bit高速A/D变换电路、16bit低速A/D变换电路、FPGA电路等电路组成。
同步信号提取电路与幅度识别电路相结合,主要实现了被测信号的信号整形,后分别经基波相位提取送FPGA电路处理,经交直流变换、幅度检波后进行幅度识别,以满足同步采样和超范围测量告警的需要。
采样保持电路是进行多通道进行同步采样所必需的过程,该电路共有六个单元电路,其作用是在同步脉冲的控制下,对三个交流电压通道、三个交流电流通道所提供的测量信号进行同步的模拟幅值提取,以满足测量的需要。
16bit高速A/D变换电路主要是通过模拟开关电路分别完成对六路保持电压信号的模数转换,实现对交流信号的精度测量。该部分电路包括了电压基准源和差动输入激励放大器,确保瞬间记录波形的准确性和稳定性。
16bit低速A/D变换电路主要是完成对直流电压、直流电流以及直流畸变频谱通道的模数转换,这种采用高低速度分离的A/D转换器设计,不仅可以降低成本,更重要的是重点考虑了直流飘移的准确测量,充分借助不同A/D电路的测量优势。
在测量电路中,所有的数字电路都集成在FPGA电路中,该电路内部集合了逻辑控制电路、同步周期计数电路、取样时钟生成电路、ADC测量数据缓存、数据重新组合电路和FFT运算单元,以及瞬时频率运算、频率调制运算电路和频率数据存放区等电路,使数字电路部分实现了小型化设计。
经调理后的3路交流电压信号UA、UB、UC和3路交流电流信号IA、IB、IC,首先送到幅度识别电路,判断信号的有无,一方面送到机箱的发光二极管显示电路,指示工作状态,另一方面根据控制逻辑的要求,选择其中的一路送到整形电路,产生频率参考信号,满足测量电路进行频率测量,同时利用频率参考信号的参考相位满足生成256倍的同步采样频率信号,进行对交流电压信号和电流信号同步采样,交流测试信号经A/D转换后,进行FFT分析和有效值运算,得到交流畸变的频谱、基波相位角和电压、电流的瞬态值,以及各次谐波的瞬态值,在经过进一步计算得到各项参数得稳态值。
直流电压信号UO和直流电流信号IO经过8阶1kHz低通滤波器输出,减小高频信号影响,同时克服混叠效应引起的失真,滤波后的直流测试信号送入低速16bitA/D变换器,经测量后进行直流畸变频谱低频段(10Hz~1kHz)的FFT分析。
FPGA模块主要由频率测量模块和FFT模块两部分组成。频率测量模块主要由:周期计数器、瞬时频率运算、稳态频率和频率调制运算和频率数据存放区等子模块组成。FFT模块主要由旋转因子模块、蝶形运算模块以及FFT运算模块构成。该模块整体主要完成数据采集控制、ADC1的数据读取、保存及底层的信号预处理计算等。其子模块有:ADC控制模块、ADC采样数据保存区、FFT工作RAM、FFT运算结果保存区等。
ADC控制模块,根据取样频率产生通道选择和ADC转换启动信号CONVST,接收ADC的BUSY信号和D0~D15数据,并将其存储到ADC采样数据保存区。
本系统在FFT分析64次谐波时,整个运算分6级。在第一级蝶形运算中,蝶形运算单元根据算法控制模块的控制信号,从ADC采样数据保存区取出原始数据,从旋转因子ROM中取出旋转因子,进行FFT的第一级蝶形运算,并将结果存入FFT工作RAM。在以后的各级蝶形运算中,蝶形运算单元从FFT工作RAM中取出间数据,从旋转因子ROM中取出旋转因子,进行运算,直至第六级蝶形运算结束,并将结果存放到运算结果保存区,以便进行各次谐波系数计算。在FFT运算中,为了节省器件的内部资源,其计算内核采用复用技术进行设计,一个蝶形运算单元和一组工作RAM被重复使用,其中最重要的是FFT工作控制逻辑的实现。它主要完成从ADC采样数据保存区取出数据、向FFT工作RAM中写入和读取数据以及向FFT结果存放区存放结果等工作。FFT运算的结果Z=A+jB,将被送入数据处理单元进行进一步的分析和处理,DSP根据公式
Figure BDA00002454099100121
将对FFT运算结果进行可编程逻辑器件难以实现的浮点开平方运算,得到各次谐波的系数
Figure BDA00002454099100122
从而得到各次谐波参数。
FPGA电路一系列计算结果的精确性和分析故障波形的准确性,如功率、相位、相移等,只有同一瞬间测量、计算所得到的结果才是有意义的,采用了通道同步采样,即所有通道的波形数据是同一瞬间的。为此必须对6路的交流信号进行采样/保持。采用了采样/保持器电路,再由多路开关依次选择这6路信号,输入到ADC1中进行A/D转换。由FPGA发出CONVST信号开始转换,待转换结束,A/D发出BUSY信号,通知FPGA读取转换结果,达到同步采样和实时性的要求。
频率测量采用周期测量法,输入的频率参考信号对5MHz的标准频率信号进行计数,得到信号的周期,经倒数运算得到瞬时频率信息,再进行稳态频率和频率调制的计算,相关数值存放在频率数据存放区,由控制单元调用。瞬时频率同时送到取样频率产生电路,由于电源频率的跨度较大,达到10个倍频程以上,采用传统的模拟锁相环路或数字锁相环路,均难以达到精度的要求,因此采用了数字直接频率合成(DDS)的方案。根据取样频率和程控滤波器的要求,将瞬时的频率由DDS电路产生1280倍的倍频信号,作为滤波器的时钟信号,同时5分频作为取样频率。用上一个周期作为下一个待采样信号的采样周期,这样就减小了由于待采样信号频率的漂移而带来的采样周期的误差。锁定频率范围为45Hz~500Hz,产生的采样周期Ts能够满足实际应用的要求。
(4)瞬态分析单元
瞬态分析单元作为捕捉电压变化速率很高的电压闪变信号的专用采集器独立存在。从输入调理单元送来的电压信号UA、UB、UC、UO,首先通过输入电路,转换成符合高速ADC电路输入要求的模拟电平范围。后由10Bit的高速A/D转换器对其进行20MHz的测量转换,测试数据送入数据合并转换器后进行必要的数据合并转换后一方面进行双端口64k RAM的暂存,另一方面与预先设定存储在Flash存储器中的规定阈值进行比较,如果测试数值没有达到触发阈值,RAM进行移位式循环暂存,不进行数据闪存;如果数据超出触发阈值,双端口RAM将在CPLD的控制下将测试数据向闪存内进行存储,进行触发事件数据的记录,直至完成规定的时间或数据长度。在数据纪录完毕,无触发事件态,由CPLD芯片内嵌入C51单片机系统控制,对闪存内的数据进行向主控单元的数据传递,主控单元将进行数据分析完成整个瞬态的分析过程。
瞬态分析单元关键器件CPLD芯片拟采用ALTERA公司的MAX7000系列产品EPM7128进行设计,在其内部划分为若干电路,如时钟分频器、采样控制器、数据合并转换器、数值比较器、C51单片机、数据接口电路等。由于该芯片工作频率可高达100M,管脚间最大延迟为5ns,所以可满足高速采样以及数据高速传输要求。
(5)直流畸变频谱单元
直流畸变频谱单元是为直流畸变频谱的高端(1kHz~500kHz)进行分析而设立的,其主要测试过程是对外来信号进行扫频分析。
由于直流畸变频谱的频带很宽,高频成分较高,采用FFT分析困难很大,所以采用了分段的方法进行分析,1kHz以下的低端采用FFT分析,1kHz以上的高端采用传统的扫频分析的方法,分析带宽为1kHz。
直流畸变频谱单元主要由混频电路、滤波放大电路和检波电路,DDS、固定二本振,地址译码电路及扫频频率产生电路等组成。
直流畸变频谱单元主要原理就是按照数据处理单元送来的控制信号和地址信号,转换成一本振电路DDS所需的频率代码,DDS输出的频率信号结合固定的二本振输出的频率信号,将待分析的信号进行两次频率搬移,得到频率较低的二中频信号,经检波得到相应频率成分的直流电压,该电压送入测量单元后由低速16bitA/D芯片完成模数转换得到高次谐波测试结果,该测试结果送数据处理单元进行数据处理,与低端FFT分析得到的谐波数据合成,生成完整的直流畸变频谱信息。
(6)数据处理单元
数据处理单元主要是为满足对数据采集得到的数据进行谐波分析运算、有效值运算、瞬态电压、电流运算、稳态电压、电流运算、各种有功无功功率运算、频率相位运算等等而设立的,该单元主要由DSP扩展子系统构成。该子系统承担整个系统的数据处理任务及数据的输入输出接口,主要由DSP芯片、接口芯片及外部存储器构成。存储器包括一片Flash和一片SDRAM。FLASH选用存储容量为128K×8bit,映射为DSP的异步存储器空间。Flash的作用是存储完成数据输入输出和各种信号处理任务的DSP的应用程序,SDRAM为DSP的动态存储器扩展空间,选用一片4M×32bit的SDRAM,可满足主控系统处理其它数据时,DSP子系统数据存储和处理的需要。
DSP芯片拟采用浮点信号处理器TMS320C6000,该芯片采用TI公司专利的超长指令字结构,在150MHz时钟频率下其峰值处理能力达900MIPS;该芯片具有8/16/32bit的高性能外部存储器接口(EMIF),提供了与SDRAM、SBSRAM和SRAM等同步/异步存储器的直接接口;片内集成多种外设,如多通道EDMA控制器、多通道缓冲串口(McBSP)和32bit通用计数器等,具有强大的信号处理能力和HPI接口,以满足数据传送和与主控系统接口的能力。
DSP子系统启动后,DSP芯片将运行程序从Flash存储器中读出并存入片内程序存储器中,芯片将按照程序的规定向测量单元CPLD中的时序控制电路发出指令,当接受到测试数据后,将对测试数据进行组合、运算,并将运算结果按照规定的数据格式依次存出到数据存储器中,数据的输出是在与主控模块PC104之间,遵照规定的通讯协议下进行的,由于DSP子系统与PC104间存在着运行速率的差异,所以进行必要的数据校验非常必要,同时,由于PC104系统在接到瞬态分析单元的中断指令时,需暂停与DSP子系统的联系,此时,DSP子系统中的SDRAM将及时保存未发送的数据信息,避免数据的丢失。
下面以交流电压为例,说明交流量有效值的计算方法。计算交流电压有效值如所示:
Figure BDA00002454099100151
式中:T为交流电压的周期。以一个周期有限个采样电压数字量代替一个周期内的连续变化的电压函数值,则
Figure BDA00002454099100152
式中:ΔTn为相邻两次采样的时间间隔,un为第n-1个时间间隔的电压采样瞬时值,N-1为个周期内的采样点数,由于相邻两次时间相等,且N=T/ΔTn需要注意的是,在GJB181A-2003中,交流电压定义为每一个半波的均方值,需要将公式进行修正,即
Figure BDA00002454099100154
U+为正半周的有效值,M为一个取样周期中正半周的样点数,um为第m个电压采样正半周瞬时值。同样可以求出负半周的有效值U-,直流分量为Udc=U++U-。通过1秒的平均,就得到稳态交流电压。通过以上的计算,可以得到交流电压和电流的稳态和瞬态参数。
(7)主控单元
主控单元主要是完成将从数据处理单元和瞬态分析单元中得到的各项电能质量参数和各项具体标准进行比较,进行波形、频谱和数据的显示以及数据传递的作用。
主控采用了嵌入式PC104微机,主要包括处理器、DDR内存、实时时钟、固态盘、RS422/RS232串行接口、DSU调试口、看门狗、网络接口、USB接口、键盘、LCD显示器等基础硬件。由于本项目立足于方便用户使用,人性化的图形显示界面是必不可少的,同时为了使测量结果做到一目了然,在仪器内部预先存储各种电能质量标准参数也是非常重要的,所以,保证PC104系统必要的硬盘存储空间、合理的分配硬盘空间十分重要,本系统拟采用1GB固态盘,其中用于系统软件空间可达150MB、用于参数设置空间可达10MB、用于测量数据存储可达350MB以上,为用户提供了良好的操作环境。
采用PC104模块具有如下特点:功耗极低,采用+5V供电即可工作,功耗一般为1-10W;模块占用空间少,可嵌入设备内部,作为设备的"心脏";带"看门狗",防止程序死机;主板上带2-3个串口(RS232、RS485等),主板带有电池后备的实时时钟功能;主板上带DOC(或DOM)外存片,用于存放程序及数据。采用开放的源代码的Linux操作系统内核,构建了minigui图形操作环境,满足分析仪控制和运算的要求。在该嵌入式计算平台上,能够满足各种应用程序的开发,包括测试计算模块、控制模块和图形界面的开发。由于软件模块对硬件底层的操作较多,同时也有并行处理及实时性的要求,对系统一级的软件设计要求较高。采用软件工程的方法开发各个软件模块,使各层次软件具有相对独立性,易于修改、维护、接口简单清楚,内聚性好。在软件设计中应用UML(统一建模语言)对各个软件模块进行描述,保证各个软件模块功能实现。
由数据处理单元和瞬态分析单元送来的实时电能质量数据,在PC104中进行进一步的处理,首先,根据用户所选择的测试标准进行各项测试参数(包括:基本指标:电压、电流、频率;电能质量:浪涌,下陷,脉冲;功率:有功功率,无功功率,视在功率,功率因数;谐波、闪变、三相不平衡等)的运算、整理,并按照时间的顺序进行记录;同时,根据电压(或闪变)、频率、畸变(或频谱)、功率因数、负载不平衡(或电压不平衡)和瞬态的极限标准,实现触发事件记录功能,供查找故障时参考;在进行详细记录后,主控微机将时间、波形、调制、相位等信息按用户的要求进行图形和数值的显示,并可在相应的极限图中显示事件的坐标位置,作为判断电能质量合格与否的依据。可为用户选择的图形界面包括:相序图、电压、电流、功率时间序列图、ANSI容许度曲线、CBEMA容许度曲线、瞬态时间序列图、有功或无功和谐波功率三维图、电压频谱图、谐波列表等。每一参数均可对GJB、GB标限值或客户根据新型机种的自定义电能质量限值方便的查出满足情况,并以颜色区分显示出哪个参数在标准限值范围之内(通过),哪个参数超出了标准限值范围(不通过),达到方便地了解电能质量全面概况的目的。
主控单元采用固定硬键和显示提示软键相结合的方式,力求减少键盘数量,方便输入信息,改变命令使用。显示器采用高分辨率彩色超扭曲液晶显示器,显示清晰明了,提高了使用的直观性。
主控单元配置有打印接口和USB接口,为用户提供方便的打印和数据传递的方便。主控单元还配置有网络端口,用户可以根据不同的需要使仪器完成远端监控、数据下载、脱机分析、报告制作等。主控单元生成的数据格式支持Windows操作系统以及office办公软件,以满足用户进行后期的统计、计算和分析,得到各项电能质量的参数,并与相应标准的对比,生成与国军标或航标规定要求相一致的电能质量报表。
(8)电源单元
电源单元的作用是将输入的交流和直流供电电压转换成本机所需的各种电压。
为了适应不同环境、不同场合使用的需要,本电能质量分析仪应该能够适应不同种类供电系统的使用要求。由于供电既有交流、又有直流,频率有50Hz工频,还有400Hz的中频,电压范围从24V到300V,如果采用常规的转换开关和不同插座、连线的方法来选择输入的电压种类和电压范围,分析仪的外观将变得十分繁杂,操作使用复杂,而且容易误操作而造成仪器的损坏。如果不对电压进行分段控制,即使采用宽范围的开关电源也难以满足要求。
本机为了解决上述问题,并考虑分析仪需要在电源欠压极限的情况和不便于接入电源的场合短时间使用,设置了后备的电池供电方式,因此本机电源采用了电源电压自适应和两次电压变换的方案。主要由整流滤波、电压识别控制、开关电源、电池控制和DC/DC变换等电路组成。
输入的交流或直流供电电压,经过共模滤波器后,由整流滤波电路变成直流电压。电压识别电路根据该电压值的大小,通过开关电路自动改变开关变压器的原边的抽头或改变开关电源的形式(如全桥电路和半桥电路),识别电路设置了一定的门限阀值,保证了转换的稳定可靠。开关电源进行稳压和隔离,由于电压识别电路的控制,可以使开关电源工作在合适的占空比范围,达到一定的稳压精度。电池控制电路对电池的充放电和电池电量进行管理和控制,可以保证电池的使用寿命,同时提供电量的实时监测和显示,方便使用。浮充工作方式,可以节省充电时间。DC/DC变换器提供二次稳压,提供整机所需的各种电源电压,并保证电源的高精度要求,在工作电源暂时中断的情况下,由电池短时间供电,保障了分析仪的正常工作。
2.软件系统
本电能质量分析仪的软件系统共分为五大部分,三个层面。五大部分包括:主控单元各种电能质量分析软件、数据处理单元DSP内嵌式软件、测量单元CPLD硬件语言软件、瞬态分析单元内嵌式软件以及上位机Windows系统下各种电能质量管理软件。三个层面包括:PC104系统软件、各种电能质量数据处理软件、各种电能质量数据底层采集软件。
(1)各种电能质量分析软件
各种电能质量分析软件是本项目主控单元的核心软件,是本系统运行的核心。该软件建立在以PC104模块为基础运行核心,以普通的嵌入式Linux操作系统为平台,采用Visual C++为主要编程手段,而开发的图形界面化系统软件。该软件的编程环境为模块供应商提供的开发工具,以及同时提供的编译器、调试器等,由于该方法支持可视化编程,从而可适当降低该软件的开发难度,降低开发周期。该软件包括以下几个模块:
a)Operation.dll动态连接运算模块,该模块重点解决软件运行过程中的基本运算,方便软件间的调用,提高软件运行速度。该模块包括平均运算、百分比运算、最大值取值、最小值取值以及sin、cos函数运算等等。
b)Cross.dll交叉链接模块,该模块重点解决若干个软件模块间的相互连接,以及相互调用。
c)HarmAnalyzer谐波分析模块,该模块主要用来解决用于谐波测量以及波形、频谱显示动态还原。
d)order相序图形模块,该模块主要解决三相交流电压数据合成,进行相关性运算,生成显示图形以及数显参量。
e)ANSI容许度曲线模块,该模块主要解决测试参数与国军标参数的对比,以及自定义参数的建立和比较,解决参量显示图形化判别。
f)CBEMA容许度曲线模块,该模块重点解决以时间段调用为定义的参数图形化显示,满足点阵图形域自适应显示。
4.2.2数据处理单元DSP内嵌式软件
C6000系统DSP的编程,一般主程序用C语言来实现,而用汇编语言来编写中断服务子程序和一些实时性要求高的子程序。DSP的C语言和PC机上使用的C有一个显著的不同:经常要对硬件操作,程序中有大量针对控制器内部资源进行操作的语句。所以,该软件侧重于操纵控制器的内部资源,突出中断响应以及数据存储,以确保大容量存储器流水线操作的顺利完成。
该软件包括:头文件dske.h、接口连接子程序port、数据采集子程序、数据运算子程序、谐波分析子程序、数据存储子程序、数据提取子程序等。
4.2.3测量单元CPLD硬件语言软件
该部分软件是数据采集的底层逻辑控制软件,开发工具采用MAX+PLUS II工具软件,重点采用VHDL硬件描述语言编写,适当结合图形编程,包括:频率合成模块、蝶形运算模块、FFT运算模块、逻辑控制模块、延时模块、端口连结模块等。
4.2.4瞬态分析单元内嵌式软件
该部分软件包括图形化硬件描述软件和C51单片机软件两部分,其中图形化硬件主要满足20MHz的高速采样的时序控制、数据的合并转换比较鉴别以及采集数据的移位式存储;C51单片机软件主要满足系统间的通讯连结、测试数据打包发送等。该软件开发工具采用MAX+PLUS II工具软件,以及Keil开发工具,结合图形编程和C51编程的C语言进行开发,由于与前面测量单元有所雷同就不作简图描述了。
4.2.5各种电能质量管理软件
作为上位机下载和数据管理、故障分析软件,其系统兼容性是非常重要的,该软件满足网络联接协议,充分利用Windows环境下的VC++6.0开发工具,结合调用office2000中的相关程序,力求缩短开发周期。
该软件分为驱动程序、分析程序、报告程序三部分。
分析程序包括以下若干模块:电能质量总览图模块、记录曲线图模块、电压谐波频谱图模块、电流谐波频谱图模块等。
报告程序包括以下几个文件:一个说明文件XX.HTM,一个安装信息文件XX.INF,一个综合的统计文件,一个自动电能质量综合报表生成文件。
4.3结构方案
为了满足高可靠性、坚固性和可维护性的要求,仪器结构上采用强度高、重量轻的整体铸塑机壳。内部布局采用模块化结构设计,方便安装和拆卸,提高了可靠性。机壳外观根据人体工程学原理,采取长方体外框布局和合理的端口布置,按键采用柔软韧性的塑胶键盘,增强按键的手感,提高操作的方便性和舒适性。
本项目的关键技术和难点是:高压模拟信号的隔离取样技术,小型化低噪声信号调理技术,多路模拟信号的高速锁相环同步采集技术等。
(1)高压模拟信号的隔离取样技术
由于来自供电线路的电压、电流信号,信号幅度相差很大,实现信号的真实提取是完成准确进行信号测试的关键。同时,该类信号进行测试首先应全面考虑到测试人员的人身安全,必须严格全面贯彻国家相关安全标准。
信号隔离是保障仪器和使用人员安全,提高测量精度所必须的。CT/PT传感器单元是该部分的关系环节之一,其性能直接决定整个系统能达到的精度等级,也关系着人身的安全。对其性能的主要要求有安全参数:耐压、绝缘度;技术参数:非线性度、相移、线性范围、小信号响应和高频衰减。其中非线性度、相移和线性范围是最基本的性能指标,按照本仪器的精度要求,非线性度必须小于0.01%;相移必须小于0.01°;线性范围必须大于系统的输入范围并20%的裕量。小信号响应主要针对于CT,因输入电流从0~500A变化,当输入电流非常小时仍然需要精确变换,因此对CT的小信号性能要求较高。对于PT传感器关键的是高频衰减指标,通常传感器对于高频率信号有较强的衰减作用,表现为低通滤波器。要想准确的满足64次谐波的测试,必须使其截止频率远远大于被测信号64次谐波倍频点。
为了避免铁磁元件在大信号时饱和所引起的非线性失真,以及小信号时分辨率不够引起的精度降低。本仪器拟与协作单位开发、采用非晶合金类隔离高压信号传感器,满足测试的需要。
为了更好的做好人身安全设计,适当的补偿传感器带来的影响,在仪器的模拟前端采用了先进的隔离放大器技术,不仅使信号变换回路完全隔离,进一步保障测试的安全性,而且使仪器模拟前端线性度好、精度高。这对谐波测量、波形测量和瞬态测量精度的提高是极为有利的。同时,采用动态程控滤波器,其截止频率能够自动跟踪采样频率的变化而变化。这样无论采样频率如何变化,所记录的数据均能符合采样定律,防止混叠效应引起的失真。保证记录的波形数据与实际故障情况相一致,有很好的复现性。这对于测量频率变化很大的分析仪来说,是至关重要的。
(2)小型化低噪声信号调理技术
为了使传感器送入的信号与A/D转换器输入电平相匹配,并达到精度的要求,必须对输入的信号进行调理,使之始终保持在合适的数值,本机通过程控放大器和衰减器来实现。
由于仪器的谐波分析最高次为64次谐波,故要求仪器前端的信号调理应具有较高的动态范围,同时应具备较高的噪声指标。由于本仪器定位于便携式产品,所以模拟前端的信号调理器应具备便携产品特征,其研制过程首先应立足于小型化。
根据我们日常电路知识的积累,该电路首先应采用国际较先进的元器件,同时应采用差动放大器电路组成程控衰减放大电路,满足仪器要求。同时,低噪声、电磁兼容性等工艺性硬件设计是该电路技术保证的关键点,必须切实有效的利用电路的拓扑结构,保证低噪声放大器、MOS型光隔离继电器等器件的正常工作。
(3)多路模拟信号的高速锁相环同步采集技术
在各种电能分析仪的设计中由于其产品定位各不相同,所采用的采样方式也各不相同。本仪器将各测量通道采用锁相环同步采样,即所有通道的波形数据采集是在采样时钟与被测信号锁相同步的基础上进行同一瞬间的幅值测量。从而保证了波形分析的准确性,这对于谐波分析以及相位分析尤其重要,同时也确保了基于所记录的波形进行的一系列计算结果的精确性。如功率、调制、畸变等,只有同一瞬间测量、计算所得到的结果才是有意义的。为了保证8个通道的模拟信号的同时采样,以及准确地产生控制时序,对系统的采样周期及相位的锁定都采取相应的处理。被测信号先转换成方波信号,再经过FPGA中的数字锁相环电路,根据外部时钟和计数器测量出其周期,作为下一个待采样信号的采样周期,这样就减少了由于待采样信号频率的漂移而带来采样周期误差。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电能质量分析仪,其特征在于,该电能质量分析仪包括:
用于完成4路电压信号和4路电流信号的取样,实现高压隔离、电流电压变换等,取样过程应满足0.05Hz~2MHz的取样带宽的传感器单元;
用于将外部输入的测试信号调理成规定幅度范围的电压信号,经隔离后送到测量单元,同时产生频率参考信号的输入调理单元;
用于实现同步取样和数据采集的全过程,是仪器测量精度的基本保障和质量分析仪的测试电路核心的测量单元;
用于捕捉电压变化速率很高的电压闪变信号,作为专用采集器独立存在的瞬态分析单元;
用于对外来信号进行扫频分析,是为直流畸变频谱的高端进行分析而设立的直流畸变频谱单元;
用于实现对采集到的数据进行谐波分析运算、有效值运算、瞬态电压、电流运算、稳态电压、电流运算、各种有功无功功率运算、频率相位运算系列计算的数据处理单元;
用于将从数据处理单元和瞬态分析单元中得到的各项电能质量参数和各项具体标准进行比较,进行波形、频谱和数据的显示以及数据传递的作用的主控单元;
用于将输入的交流和直流供电电压转换成本机所需的各种电压的电源单元。
2.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,输入调理单元内部结构包含四个电压通道、四个电流通道,主要由输入电路、隔离电路、信号调理电路和抗混叠滤波器组成,其具体的功能结构连接为:
四个电压通道,与输入电路相连接,其作用是传输电压探头的三相交流电压信号和一路直流电压信号,以差动形式分别送入采取直接耦合的输入电路;
输入电路,与信号调理电路相连接,其作用是通过输入电路内部的程控衰减器根据测试需要将测试信号衰减为适合传输的10VP-P或±5V电压信号,并送入信号调理电路进行调理;
信号调理电路,与抗混叠滤波器相连接,其作用是通过内部的调理放大器将差动信号转换成单端信号,对前端电路的工作零点实现了适当调整,同时加入积分电路,使电流传感器中的微分过程得以还原;
隔离电路,始终存在其中,其作用首先是光电耦合器,将仪器内部的数字电路与仪器外部实现隔离,避免外部强电压信号对仪器的损害,其二是电压输入通道均采取高阻输入形式,使输入通道始终工作于较低的电流下,同时输入保护的TVS管;
抗混叠滤波器,与测量单元相连接,是一组程控的八阶低通滤波器,其作用是防止采样过程混叠效应引起的失真,使提供测量单元使用的交流信号符合采样定律,保证记录的波形数据与实际故障情况相一致,满足谐波分析的测量稳定性,抗混叠滤波器的输出作为输入电路的整体信号输出,实现测量信号预处理并提供给测量单元使用。
3.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,测量单元内部结构包含:同步信号提取电路、幅度识别电路、采样保持电路、16bit高速A/D变换电路、16bit低速A/D变换电路、FPGA电路;其具体的功能结构连接为:
同步信号提取电路,其作用是与幅度识别电路相结合实现被测信号的信号整形,然后分别经基波相位提取送FPGA电路处理,经交直流变换、幅度检波后进行幅度识别,以满足同步采样和超范围测量告警的需要;
采样保持电路,其作用是在同步脉冲的控制下,对三个交流电压通道、三个交流电流通道所提供的测量信号进行同步的模拟幅值提取,以满足测量的需要;
16bit高速A/D变换电路,其作用是通过模拟开关电路分别完成对六路保持电压信号的模数转换,实现对交流信号的精度测量;
16bit低速A/D变换电路,其作用是完成对直流电压、直流电流以及直流畸变频谱通道的模数转换;
FPGA电路,其作用是实现信号频率的测量、数据的采集控制、ADC1的数据读取、保存及底层的信号预处理计算;主要由频率测量模块和FFT模块两部分组成;频率测量模块主要由:周期计数器、瞬时频率运算、稳态频率和频率调制运算和频率数据存放区等子模块组成;FFT模块主要由旋转因子模块、蝶形运算模块以及FFT运算模块构成。
4.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,瞬态分析单元内部结构包含时钟分频器、采样控制器、数据合并转换器、数值比较器、C51单片机、数据接口电路。
5.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,直流畸变频谱单元内部结构包含:混频电路、滤波放大电路和检波电路,DDS、固定二本振,地址译码电路及扫频频率产生电路。
6.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,数据处理单元内部结构包含DSP芯片、接口芯片及外部存储器;存储器包括一片Flash和一片SDRAM。
7.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,主控单元采用嵌入式PC104微机,内部结构包含:处理器、DDR内存、实时时钟、固态盘、RS422/RS232串行接口、DSU调试口、看门狗、网络接口、USB接口、键盘、LCD显示器。
8.如权利要求1所述的电能质量分析仪,其特征在于,电源单元包含整流滤波电路、电压识别控制、开关电源、电池控制和DC/DC变换电路。
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