CN203275554U - 基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力参数监测管理技术领域，更具体地说，是涉及基于 ARM 和 WinCE 的多点电力参数监测管理系统。由 1-65536 个检测点、 1-256 个 PDA 设备和 PC 机做成，且采用分布式连接； PC 机分别与 1-256 个 PDA 设备相连，每个 PDA 设备分别与 1-256 个电力参数检测点相连。本实用新型不仅融合了时下大多数产品的特色功能，而且还将网络化和智能化的思想融入其中，是一套功能完善、安装方便、智能化、网络化的多点电力参数检测管理系统，可以实时掌握供电线路和设备运行状态，发现电网中的故障或隐患，更好地了解电力设备的运行状况，保证电网平稳经济地运行。

Description

基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统

技术领域：

本实用新型属于电力参数监测管理技术领域，更具体地说，是涉及基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统。

背景技术：

在工业生产和日常生活中，电力对社会和个人有着密切的关系和重要的意义。但随着近年来电力电子技术的迅速发展，在化工、冶金、电力传送、电气化铁道等行业，以及家用电器中非线性负荷的使用日渐增多，特别是一些大功率整流设备和电弧炉的大量应用，导致在电力系统中产生大量谐波，并引起电压、电流波形发生畸变。电网中的畸变、电力谐波等不仅会严重危害供用电设备和电气仪表，影响电能计量设备不能准确地反映电力系统运行的真实情况，同时也会对电力系统本身造成不良影响和危害，使供电质量不断下降，损害电力用户的利益。

电力系统在运行过程中，要监测很多的参数，以此来判断电的质量是不是达到电能质量标准。其电力参数主要有电压、电流的有效值，频率，有功功率，无功功率，功率因数等。如果电网的电压过低，用电设备不能发挥其功效，有的甚至不能正常工作；反之，如果过高，将会大大缩短用电设备的使用寿命。频率的偏差，不仅会使设备效率降低，还会危及设备的安全，轻则引起不可逆转的累积性损伤，重则立即损坏设备，导致系统瓦解甚至崩溃。功率因数的高低对发、供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电能质量都有重要的影响。

针对这些问题，发达国家已经建立了完整的监测和管理系统。而我国由于总体经济和技术水平比较落后等原因，在供电可靠性和电网电压稳定性等指标上，还处于比较落后的状态。但是，随着电力系统的安全运营管理对电气设备控制自动化和智能化程度的要求越来越高。随着信息化、智能化、网络化的发展，ARM嵌入式技术也获得广阔的发展空间，运行于ARM上的WinCE操作系统也得到广泛应用，再结合现代电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术，将电力设备在正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量同控制系统融合在一起，达到高层次、高透明度的良好管理，己成为一种必然趋势和发展方向。

我们只有对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等电力参数有准确、快速的监测和管理，才可以及时掌握供电线路和设备运行状态，发现电网中的故障或隐患并加以解决，也才能够更好地了解在畸变和谐波环境中电能计量装置和其他电力设备的运行状况，保证电网平稳经济地运行。

实用新型内容：

本实用新型就是针对上述问题，提供了一种基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，由1-65536个检测点、1-256个PDA设备和PC机做成，且采用分布式连接；PC机分别与1-256个PDA设备相连，每个PDA设备分别与1-256个电力参数检测点相连。可以对多点电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能等电力系统参数准确、快速的检测和管理。

所述的检测点由电阻分压模块、电流分压模块、信号调理模块、采集计算模块和传输模块组成；电网电流信号和电网电压信号分别流入电阻分压模块和电流互感器中，接着汇总至信号调理模块中，再经调理模块、采集计算模块，最后输入到传输模块中；实时对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能电力系统参数准确、快速的检测，同时可以将数据通过无线或有线的方式上传。

所述的传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

所述的PDA设备由ARM控制器、Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块组成，且Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块均与ARM控制器相连。PDA设备可以接收检测点传来的数据，进行进一步分析处理并记录存储，PDA设备的数据可存储至SD卡并被PC机读入，也可以通过有线或无线网络远程传至PC机。

所述的ARM控制器带有WinCE操作系统。

PC机内配有PC管理软件。可以实现多设备、多参数的记录、保存、查询、统计、报警等管理。

所述的PDA设备还包括鼠标键盘和触摸屏，鼠标键盘和触摸屏均与ARM控制器相连。用户可以使用键盘、鼠标和触摸屏作为操作指令的输入方式，通过模块间通信接口电路传送来的测量数据可以显示在程序界面上，在PDA设备中也能完成对测量数据进行简单管理。

所述的PDA设备还包括稳压电源，稳压电源与电源管理模块相连，为整个PDA设备供电。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型不仅融合了时下大多数产品的特色功能，而且还将网络化和智能化的思想融入其中，是一套功能完善、安装方便、智能化、网络化的多点电力参数检测管理系统，可以实时掌握供电线路和设备运行状态，发现电网中的故障或隐患，更好地了解电力设备的运行状况，保证电网平稳经济地运行。

2、采用专用集成电路（ASIC）、片上系统（SOC）、混合信号等技术的电量测量专用芯片V9041的应用使得各检测点的设计更加方便快捷、体积更小且性能更高。

3、PDA设备可以作为现场工作人员一个便携式通用平台，方便对现场进行调试、监控、检修、维护。基于WinCE 5.0的嵌入式操作系统，为用户提供良好的人机交互界面。

4、配套的管理软件可以更好的对电力运行情况进行长时间的监控和管理，对相关数据进行记录保存，方便进一步进行数据分析、处理以及为上层决策提供参考。

5、基于模块化的设计思想，不仅使系统框架清晰化，又便于系统扩展、维护和更新。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为区域内多点电力参数监测管理系统组成示意图。

图3为本实用新型中检测点的硬件组成框图。

图4为本实用新型中PDA设备的硬件组成框图。

图5为本实用新型中PC机管理软件的功能框图。

图6为本实用新型中检测点工作流程图。

图7为本实用新型中PDA设备工作流程图。

图8为本实用新型中WinCE系统构建流程图。

具体实施方式：

结合附图对本实用新型作出进一步说明。

由图1、图3、图4可知，本实用新型由1-65536个检测点、1-256个PDA设备和PC机做成，且采用分布式连接；PC机分别与1-256个PDA设备相连，每个PDA设备分别与1-256个电力参数检测点相连。可以对多点电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能等电力系统参数准确、快速的检测和管理。

所述的检测点由电阻分压模块、电流分压模块、信号调理模块、采集计算模块和传输模块组成；电网电流信号和电网电压信号分别流入电阻分压模块和电流互感器中，接着汇总至信号调理模块中，再经调理模块、采集计算模块，最后输入到传输模块中；实时对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能电力系统参数准确、快速的检测，同时可以将数据通过无线或有线的方式上传。

所述的传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

所述的PDA设备由ARM控制器、Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块组成，且Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块均与ARM控制器相连。PDA设备可以接收检测点传来的数据，进行进一步分析处理并记录存储，PDA设备的数据可存储至SD卡并被PC机读入，也可以通过有线或无线网络远程传至PC机。

所述的ARM控制器带有WinCE操作系统。

PC机内配有PC管理软件。可以实现多设备、多参数的记录、保存、查询、统计、报警等管理。

所述的PDA设备还包括鼠标键盘和触摸屏，鼠标键盘和触摸屏均与ARM控制器相连。用户可以使用键盘、鼠标和触摸屏作为操作指令的输入方式，通过模块间通信接口电路传送来的测量数据可以显示在程序界面上，在PDA设备中也能完成对测量数据进行简单管理。

所述的PDA设备还包括稳压电源，稳压电源与电源管理模块相连，为整个PDA设备供电。

由图5可知，软件功能主要有电力参数测量、信号波形显示和电力数据管理。在电力参数测量界面中，可以控制采样测量的开始和停止、动态显示测量数据、保存当前测量值到数据库中；在电力信号波形显示界面中，可以动态显示电网中的电流、电压信号波形，用户可以直观地观察到采集的原始电网数据；在电力数据管理界面中，用户可以完成查看通过测量界面中保存的测量数据、删除测量记录、保存数据记录到文件、添加记录文件到数据库和以时间为条件查询测量数据的操作。具体的：

(1)电力参数测量：可以启动或者停止整个测量系统的工作；动态显示当前系统采集测量到的电力参数(频率、电压电流有效值、功率、功率因数等)数据；可以将当前时间测量到的数据保存到系统内置的数据库中，以备以后调用查看；也可以转换到信号波形界面查看电网中的电压、电流波形信息；

(2)信号波形显示：分为电压和电流两个子界面，动态显示相应的电网信号波形，也可以转换到电力参数测量界面中查看当前系统采集测量到的电力参数数据；

(3)电力数据管理：主要完成系统测量数据的查看和管理任务，可以完成删除当前或多条记录；保存当前或多条记录数据到文件；可以通过串口发送记录数据；以时间条件来查询测量数据。

由图6可知，检测点可以实时对电网信号进行数据采样，并准确地分析包括电压、电流在内的电力基本参数。但电网中的电压电流信号并不适合电子电路系统直接对其进行信号分析和处理，所以首先需要将其变换成幅值等各输入参量处于信号处理系统允许范围内的信号，这需要模拟信号输入调理电路。调理后的模拟信号转换成数字信号，送给数据采集模块。由于电网中不可避免地会出现抖动，导致电网信号频率在短时间内会出现随机的变化，为了完成对其每周期采样固定点数的要求，不能直接进行简单的定时采样，而需要对电网信号的频率进行跟踪。信号经传输模块进行上传。

Claims (7)

1.基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，由1-65536个检测点、1-256个PDA设备和PC机做成，且采用分布式连接；PC机分别与1-256个PDA设备相连，每个PDA设备分别与1-256个电力参数检测点相连。

2.根据权利要求1所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的检测点由电阻分压模块、电流分压模块、信号调理模块、采集计算模块和传输模块组成；电网电流信号和电网电压信号分别流入电阻分压模块和电流互感器中，接着汇总至信号调理模块中，再经调理模块、采集计算模块，最后输入到传输模块中。

3.根据权利要求2所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

4.根据权利要求1所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的PDA设备由ARM控制器、Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块组成，且Flash存储器、RAM存储器、SD卡、串口、USB口、网络接口、时钟模块和电源管理模块均与ARM控制器相连。

5.根据权利要求4所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的ARM控制器带有WinCE操作系统。

6.根据权利要求4所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的PDA设备还包括鼠标键盘和触摸屏，鼠标键盘和触摸屏均与ARM控制器相连。

7.根据权利要求4所述的基于ARM和WinCE的多点电力参数监测管理系统，其特征在于，所述的PDA设备还包括稳压电源，稳压电源与电源管理模块相连，为整个PDA设备供电。

Images