CN205982612U - 一种电能表现场参数记录仪 - Google Patents
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Abstract
一种电能表现场参数记录仪，包括电压采样模块、电流采样模块、A/D模数转换模块、A/D采样方式选择模块、数据接收模块和数据处理模块。所述电压采样模块和电流采样模块分别连接A/D模数转换模块，并通过A/D模数转换模块连接数据接收模块；数据接收模块与数据处理模块互联；A/D采样方式选择模块分别连接A/D模数转换模块、数据接收模块和数据处理模块。本实用新型提供的一种电能表现场参数记录仪，可以实现整机的电压、电流量程切换，且实现选择定频采样方式和倍频采样方式，是一种具备大的量程切换、宽的采样频率、高的采样精度的现场参数记录仪，可用于冲击、非线性等复杂环境下的电能表现场参数记录。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能表现场参数记录设备，属电能计量技术领域。
背景技术
随着智能电网的快速发展，对电能表的计量性能提出了新的要求。一是由于风能、太阳能、潮汐能等新能源引入电网，电网中的新型电源呈现较大动态特性。二是电力系统中的非稳定负载越来越多，使电网中的用电负荷也呈现动态特性，这些负荷工作时的特点是负载电流和功率因数的动态变化，消耗的电能亦动态波动。电能表的实际运行工况与实验室常规检定要求的基本稳定的信号条件已有较大差异，可能导致电能表的实际计量误差与他们的常规检定指标相差较远。同时，在稳态条件下检定合格的一块电能表也可能无法满足动态负荷计量要求，甚至产生严重的计量误差，影响电能计量关系的公正合理。所以采集得到电能表实际运行工况的数据成为研究电能表动态性能的一个重要环节。
目前市场上常规的电能表现场参数记录仪可以适用于稳态下电能波形，然而对于动态工况下，尤其是冲击、非线性等复杂环境下，电压、电流正弦波形发生畸变，尤其是电流畸变大，此时的电流动态范围大，若要得到此运行工况下的电压、电流等数据，要求电能表现场参数记录仪具有大的量程切换、宽的采样频率、高的采样精度，目前市场上常规的电能表现场参数记录仪难以满足上述要求。
发明内容
本实用新型的目的是，为了克服了现有技术的不足，提供一种电能表现场参数记录仪，可用于冲击、非线性等复杂环境下的电能表现场参数记录。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现：
本实用新型一种电能表现场参数记录仪，包括，电压采样模块、电流采样模块、A/D模数转换模块、A/D采样方式选择模块、数据接收模块和数据处理模块。电压采样模块和电流采样模块分别连接A/D模数转换模块，并通过A/D模数转换模块连接数据接收模块；数据接收模块与数据处理模块互联；A/D采样方式选择模块分别连接A/D模数转换模块、数据接收模块和数据处理模块。
所述电压采样模块由电压取样电路和电压程控放大器组成，输入电压经电压取样电路到电压程控放大器，输出模拟电压信号至A/D模数转换模块。
所述电流采样模块由电流取样电路和电流程控放大器组成，输入电流经电流取样电路到电流程控放大器，输出模拟电流信号至A/D模数转换模块。
所述A/D模数转换模块由第一A/D模数转换器和第二A/D模数转换器构成，第一A/D模数转换器对电压的模拟信号进行采样，将其转换成电压数字信号；第二A/D模数转换器对电流的模拟信号进行采样，将其转换成电流数字信号。
所述A/D采样方式选择模块包括方波整形电路、锁相倍频电路、分频器、晶振电路及数字开关；方波整形电路的输入端接电压采样模块的输出端；方波整形电路的输出端分别连接锁相倍频电路的输入端及数据处理模块的DSP；锁相倍频电路的输出端连接数字开关的一端；数字开关的另一端接分频器；分频器的输入端连接晶振电路的输出端；数字开关的选择端分别连接A/D模数转换模块的A/D模数转换器及数据处理模块的DSP。
A/D采样方式选择模块用于根据选择输出固定频率信号或工频频率的若干倍频率信号至模数转换模块，作为其采样启动信号，采样方式选择模块的输入为所述模拟电压信号中的一路，该输入信号经整形后提供所述工频频率信号。
所述数据接收模块是由一片CPLD组成，所述数据接收模块连接A/D模数转换模块的输出端，与数据处理模块的DSP互联；所述数据接收模块用于接收经模数转换后的数字信号。
所述数据处理模块包括DSP、大容量存储器、高速通信口、LCD 显示屏及键盘；DSP连接电压采样模块，对其进行电压量程控制；DSP连接电流采样模块，对其进行电流量程控制；DSP输出端连接A/D采样方式选择模块的数字开关，对A/D采样方式选择进行控制；DSP的输出端连接LCD显示屏及键盘；DSP与大容量存储器及高速通信口互联；所述数据处理模块用于工频周波信号存储，同时还用于对外数据通信和人机交互。
本实用新型的工作原理是，外部输入电压首先经电压取样电路取样，转换成小电压，再送电压程控放大器放大，然后送第一A/D转换器，DSP输出的“电压量程控制”信号接电压程控放大器，用以控制其放大倍数，实现整机的电压量程切换。外部输入电流首先经电流取样电路取样并进行I/V变换，转换成小电压，再送电流程控放大器放大，然后送第二A/D转换器，DSP输出“电流量程控制”信号接电流程控放大器，用以控制其放大倍数，实现整机的电流量程切换。按照A/D采样设定的“定频”或“倍频”采样方式，A/D 转换器将输入的模拟信号转换成数字信号后，送CPLD暂存。同时CPLD将转换完成信号送DSP 中断口，通知DSP取转换结果，DSP读取CPLD暂存的数字信号， DSP 将接收的数据送大容量存储器，通过高速通信口进行对外数据通信，通过键盘和LCD 显示屏进行人机交互。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种电能表现场参数记录仪，可以实现整机的电压、电流量程切换，且实现选择定频采样方式和倍频采样方式，是一种具备大的量程切换、宽的采样频率、高的采样精度的现场参数记录仪，可用于冲击、非线性等复杂环境下的电能表现场参数记录。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中，是电压采样模块；是电流采样模块；是A/D模数转换模块；是A/D采样方式选择模块；是数据接收模块；是数据处理模块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
图1是本实用新型的一种电能表现场参数记录仪，包括，电压采样模块、电流采样模块、A/D模数转换模块、A/D采样方式选择模块、数据接收模块和数据处理模块；所述电压采样模块I是由电压取样电路及随后的电压程控放大器组成，将连接电压输入变换成适合电子电路的模拟电压信号；所述电流采样模块是由电流取样电路及随后的电流程控放大器组成，将连接电流输入变换成适合电子电路的模拟电压信号；所述A/D模数转换模块是由A/D模数转换器构成，对电压、电流的模拟信号进行同时采样，将其转换成数字信号；所述A/D采样方式选择模块包括方波整形电路、锁相倍频电路、分频器、晶振电路及数字开关，用于根据选择输出固定频率信号或工频频率的若干倍频率信号至模数转换模块，作为其采样启动信号，采样方式选择模块的输入为所述模拟电压信号中的一路，该输入信号经整形后提供所述工频频率信号；所述数据接收模块是由一片CPLD组成，用于接收经模数转换后的数字信号；所述数据处理模块包括DSP、大容量存储器、高速通信口、LCD 显示屏及键盘，用于工频周波信号存储，同时还用于对外数据通信和人机交互。
本实用新型的工作原理是，外部输入电压首先经电压取样电路取样，转换成小电压，再送电压程控放大器放大，然后送A/D 转换器，DSP 输出的“电压量程控制”信号接电压程控放大器，用以控制其放大倍数，实现整机的电压量程切换。外部输入电流首先经电流取样电路取样并进行I/V变换，转换成小电压，再送电流程控放大器放大，然后送A/D 转换器，DSP 输出“电流量程控制”信号接电流程控放大器，用以控制其放大倍数，实现整机的电流量程切换。按照A/D采样设定的“定频”或“倍频”采样方式，A/D 转换器将输入的模拟信号转换成数字信号后，送CPLD暂存。同时CPLD将转换完成信号送DSP 中断口，通知DSP取转换结果，DSP读取CPLD暂存的数字信号，DSP 将接收的数据送大容量存储器，通过高速通信口进行对外数据通信，通过键盘和LCD 显示屏进行人机交互。
方波整形电路输出端连接锁相倍频电路输入端与DSP的相连。方波整形电路输出的方波为工频周波，该信号送DSP的一个捕获单元，自动捕获每个方波的边沿时刻。“被校表低频脉冲输入”信号经光耦电路隔离后，送DSP 的另一个捕获单元引脚，DSP 通过捕获每个脉冲的边沿时刻获得被校表低频脉冲数据。
晶振电路输出的脉冲经分频器分频，输出“定频”信号接至数字开关的一个触点，电压程控放大器输出的模拟信号经方波整形电路整为工频方波信号，再经锁相倍频电路倍频后输出“倍频”信号接数字开关的另一个触点，DSP 输出“A/D 采样方式选择”信号接数字开关的控制端，用以选择将“定频”信号还是“倍频”信号连至A/D 转换器的采样启动引脚，以分别实现定频采样方式或倍频采样方式。
本实用新型适用于三相四线线路中对三相电压、三相电流同时记录波形数据；适用于三相三线线路中对两相电压、两相电流同时记录波形数据；适用于单相线路中对相电压、相电流同时记录波形数据。
Claims (7)
1.一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述记录仪包括电压采样模块、电流采样模块、A/D模数转换模块、A/D采样方式选择模块、数据接收模块和数据处理模块；所述电压采样模块和电流采样模块分别连接A/D模数转换模块，并通过A/D模数转换模块连接数据接收模块；数据接收模块与数据处理模块互联；A/D采样方式选择模块分别连接A/D模数转换模块、数据接收模块和数据处理模块。
2.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述电压采样模块由电压取样电路和电压程控放大器组成，输入电压经电压取样电路到电压程控放大器，输出模拟电压信号至A/D模数转换模块。
3.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述电流采样模块由电流取样电路和电流程控放大器组成，输入电流经电流取样电路到电流程控放大器，输出模拟电流信号至A/D模数转换模块。
4.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述A/D模数转换模块由第一A/D模数转换器和第二A/D模数转换器构成，第一A/D模数转换器对电压的模拟信号进行采样，将其转换成电压数字信号；第二A/D模数转换器对电流的模拟信号进行采样，将其转换成电流数字信号。
5.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述A/D采样方式选择模块包括方波整形电路、锁相倍频电路、分频器、晶振电路及数字开关；方波整形电路的输入端接电压采样模块的输出端；方波整形电路的输出端分别连接锁相倍频电路的输入端及数据处理模块的DSP；锁相倍频电路的输出端连接数字开关的一端；数字开关的另一端接分频器；分频器的输入端连接晶振电路的输出端；数字开关的选择端分别连接A/D模数转换模块的A/D模数转换器及数据处理模块的DSP。
6.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述数据接收模块是由一片CPLD组成，所述数据接收模块连接A/D模数转换模块的输出端，与数据处理模块的DSP互联；所述数据接收模块用于接收经模数转换后的数字信号。
7.根据权利要求1所述一种电能表现场参数记录仪，其特征在于，所述数据处理模块包括DSP、大容量存储器、高速通信口、LCD 显示屏及键盘；DSP连接电压采样模块，对其进行电压量程控制；DSP连接电流采样模块，对其进行电流量程控制；DSP输出端连接A/D采样方式选择模块的数字开关，对A/D采样方式选择进行控制；DSP的输出端连接LCD显示屏及键盘；DSP与大容量存储器及高速通信口互联；所述数据处理模块用于工频周波信号存储，同时还用于对外数据通信和人机交互。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107907736A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-13 | 广东东方电讯科技有限公司 | 数字化非线性模拟前端测量电路 |
| CN107991529A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-04 | 广东东方电讯科技有限公司 | 非线性功率测量分析记录仪 |
| CN109490614A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于stm32量程可调的数字检流计 |
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2016
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