電能質量在線監測裝置的製作方法
2023-12-09 17:29:16
專利名稱：電能質量在線監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電能質量在線監測裝置，屬於電力設備領域。
背景技術：
隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，如靜止變流器，工業交直流變換裝置、電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等，電力系統中的非線性負載，衝擊性、波動性負荷越來越多，引起電網電流、電壓波形發生畸變，產生大量的高次諧波，引起電壓波動、閃變以及三相不平衡等一系列的電能質量問題。電能質量問題嚴重危害到了電網安全運行，成為電網的「公害」。另一方面，機場、銀行、精密製造業、計算機網絡和服務監控中心等行業，對電網「乾淨清潔」的環境要求呈現出日益增加的趨勢。因此，無論從電網運行的需要考慮，還是從用戶的需要考慮，加強對電能質量的監測都是非常必要的。電能質量用於表徵電能品質的優劣程度，包括電壓質量與頻率質量兩部分。其中， 電壓質量又分為幅值與波形質量兩方面，通常以電壓偏差、電壓波動與閃變、負序電壓係數 (三相電壓不平衡度)等指標來衡量電壓幅值，以電壓正弦波畸變率來衡量波形質量。頻率質量則以頻率偏差來衡量。電壓質量問題又可分為穩態與暫態兩類穩態擾動包括電壓偏差、三相不平衡、閃變以及諧波問題；暫態擾動包括暫態過電壓、電壓驟降、電壓驟升以及供電瞬時中斷問題。從發生的頻度以及對用電設備的危害程度來看，現代電能質量問題主要是電壓驟降、諧波、電壓不平衡以及閃變。傳統的電能質量在線監測裝置一般通過雙乙太網或GPRS與遠方管理中心進行數據數據交互。在中短距離通信的情況下，利用GPRS通信成本高；運用乙太網傳輸，成本適中，但在某些場所、電力設備櫃體中，沒有地方出線或不允許有其他線路出線。在這種情況下，就必須尋找一種短距離下成本低廉的無線接入技術。
實用新型內容根據以上現有技術中的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種成本低廉，通訊模式選擇靈活，處理能力強大的電能質量在線監測裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種電能質量在線監測裝置， 其特徵在於包括數據採集模塊、數位訊號處理模塊、通信模塊和人機界面模塊，數位訊號處理模塊分別連接數據採集模塊、通信模塊和人機界面模塊。所述的數位訊號處理模塊包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA, DSP和ARM9分別通過雙口 RAM通訊連接。所述的通信模塊包括GPRS模塊和Zigbee通訊模塊，GPRS模塊和Zigbee通訊模塊均與數位訊號處理模塊的RAM連接。本實用新型所具有的有益效果是本實用新型採用FPGA+DSP+ARM9三CPU結構，具有超強的數據處理和分析功能，應用於電網可滿足最大四迴路信號監測的電能質量監測裝置，具有GPRS、Zigbee通訊模式，近距離可選擇Zigbee，遠距離可選擇GPRS、通訊模式選擇
3靈活，Zigbee成本低廉，可節省成本，並且使用方便。
圖1是本實用新型方框原理圖；具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述如圖1所示，一種電能質量在線監測裝置，包括數據採集模塊、數位訊號處理模塊、通信模塊和人機界面模塊，數位訊號處理模塊分別連接數據採集模塊、通信模塊和人機界面模塊。所述的數位訊號處理模塊包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA、DSP和ARM9分別通過雙口 RAM通訊連接。所述的通信模塊包括GPRS模塊和Zigbee通訊模塊，GPRS模塊和Zigbee 通訊模塊均與數位訊號處理模塊的RAM連接。數據採集模塊通過數據線就數位訊號處理模塊連接，將採集的數據送入數位訊號處理模塊，數字處理模塊發送控制信號給數據採集模塊。數位訊號處理模塊採用了 FPGA+DSP+ARM9三CPU處理方案，三個CPU並行工作。 FPGA負責數據採集，把數位訊號存儲到雙口 R A M中，雙口 R A M設計成桌球結構，通過中斷方式，由D S P讀取雙口 R A M中採樣原始數據，並進行計算得到與電能質量相關的計算結果。D S P計算完成後，把相關的計算結果和原始採樣數據存儲到另一片雙口 R A M中， 存儲完成後，通過中斷方式通知ARM9，ARM9讀取計算結果完成存儲、顯示、通訊等工作。由於三個C P U之間的通訊採用雙口 R A M來進行，保證了數據交換的可靠性和實時性。數位訊號處理模塊與人機界面模塊連接，將相關的計算結果在顯示屏上顯示。通信模塊包括GPRS與Zigbee通訊模塊，通訊模塊與數位訊號處理模塊的RAM連接，與後臺監控中心進行數據交互。在設置通訊方式時可根據通訊距離等情況，設置GPRS 或Zigbee通訊。DSP存儲模塊為flash存儲模塊和SRAM存儲模塊其中任一種或兩種的組合。ARM9 存儲模塊為flash存儲模塊、SD卡存儲模塊、SRAM存儲模塊其中任一種或兩種的組合或三種的組合。通信模塊為乙太網模塊、Zigbee, RS485模塊、RS232模塊其中任一種或兩種的組合或三種的組合。在電能質量在線監測裝置距離監控中心較遠時，可通過GPRS通訊，連接後臺，進行數據交互，當距離較近時，通過Zigbee進行數據交互。人機界面模塊為TFT顯示屏。
權利要求1.一種電能質量在線監測裝置，其特徵在於包括數據採集模塊、數位訊號處理模塊、 通信模塊和人機界面模塊，數位訊號處理模塊分別連接數據採集模塊、通信模塊和人機界面模塊。
2.根據權利要求1所述的電能質量在線監測裝置，其特徵在於所述的數位訊號處理模塊包括FPGA、DSP和ARM9，FPGA, DSP和ARM9分別通過雙口 RAM通訊連接。
3.根據權利要求1所述的電能質量在線監測裝置，其特徵在於所述的通信模塊包括 GPRS模塊和Zigbee通訊模塊，GPRS模塊和Zigbee通訊模塊均與數位訊號處理模塊的RAM 連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電能質量在線監測裝置，屬於電力設備領域。所述的電能質量在線監測裝置，其特徵在於包括數據採集模塊、數位訊號處理模塊、通信模塊和人機界面模塊，數位訊號處理模塊分別連接數據採集模塊、通信模塊和人機界面模塊。本實用新型採用FPGA+DSP+ARM9三CPU結構，具有超強的數據處理和分析功能，應用於電網可滿足最大四迴路信號監測的電能質量監測裝置，具有GPRS、Zigbee通訊模式，近距離可選擇Zigbee，遠距離可選擇GPRS、通訊模式選擇靈活，Zigbee成本低廉，可節省成本，並且使用方便。
文檔編號G08C17/02GK202230158SQ20112036329
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者劉海龍, 文剛, 欒慶宏, 陳津 申請人:淄博康潤電氣有限公司