專(zhuān)利名稱(chēng)：電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電カ系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種用于微電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置。
背景技術(shù)：
隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)機(jī)、光伏等電カ電子器件的引入，使微電網(wǎng)電能質(zhì)量情況復(fù)雜多變，當(dāng)前的微電網(wǎng)需要，一方面實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速的監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，另一方面在電カ系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)分析故障前后的電壓、電流波形，便于故障分析，從而快速處理故障，也顯得十分必要?，F(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和故障錄波裝置通常作為兩種獨(dú)立的設(shè)備使用在微電網(wǎng)中，由于兩種獨(dú)立的設(shè)備分別采用獨(dú)立的電源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)備制造的成本較大，而在微電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)中，需要大量的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和故障錄波裝置，由于設(shè)備制造的成本較大，一定程度上阻礙了微電網(wǎng)的快速發(fā)展?！?br/>實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有的微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和故障錄波裝置通常作為兩種獨(dú)立的設(shè)備，分別采用獨(dú)立的電源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，増加設(shè)備制造的成本的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的一體化監(jiān)測(cè)裝置，同時(shí)具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和故障錄波的功能，能夠提供可靠的分析數(shù)據(jù)，減少電能質(zhì)量問(wèn)題和故障時(shí)造成的損失，且降低了設(shè)備制造的成本，推進(jìn)了微電網(wǎng)的快速發(fā)展。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是ー種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，包括信息采集模塊、信息處理模塊，所述信息采集模塊與信息處理模塊相連接，其特征在于所述信息采集模塊包括可編程邏輯控制器件和若干組互感器，所述各組互感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與可編程邏輯控制器件相連接，所述可編程邏輯控制器件與設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理器相連接，所述信息處理模塊包括與微處理器相連接的存儲(chǔ)單元電路、通訊單元電路和人機(jī)交互單元電路。前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述信息采集模塊還包括與所述可編程邏輯控制器件相連接的用于控制可編程邏輯控制器件采樣頻率的采樣控制電路。前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在干所述信息處理模塊還包括與設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理相連接的繼電器控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘単元電路。前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在干所述若干組互感器包括多個(gè)電壓互感器和多個(gè)電流互感器。前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在干所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元電路設(shè)有B碼對(duì)時(shí)電路。[0010]前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在干所述通訊単元電路包括USB接ロ電路和以太網(wǎng)接ロ電路，所述人機(jī)交互單元電路包括觸摸屏和LED及按鍵電路，所述觸摸屏通過(guò)串ロ電路與微處理器連接，所述LED及按鍵電路分別與微處理器的I/O端ロ相連接。前述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在干所述可編程邏輯控制器件采用FPGA，所述設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理器采用PowerPC。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用可編程邏輯控制器件和微處理器多處理器配合對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、準(zhǔn)確分析的監(jiān)測(cè)，同時(shí)帶有故障錄波功能，將電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和電能質(zhì)量集成一體，節(jié)約設(shè)備的制造成本，能夠提供可靠的分析數(shù)據(jù)，減少電能質(zhì)量問(wèn)題和故障時(shí)造成的損失，還采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，方便用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的查看與查詢(xún)，界面友好，設(shè)計(jì)美觀，能夠有效的推進(jìn)微電網(wǎng)的快速發(fā)展。

圖I是本實(shí)用新型的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說(shuō)明。如圖I所示的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，包括信息采集模塊、信息處理模塊，信息采集模塊與信息處理模塊相連接，信息采集模塊和信息處理模塊分別設(shè)有可編程邏輯控制器件(選用FPGA)和微處理器(選用摩托羅拉公司的PowerPC芯片)，采用多處理器架構(gòu)，并在處理器上基于嵌入式Liunx操作系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，Liunx操作系統(tǒng)為開(kāi)源系統(tǒng)，具有良好的裁剪和移植性，采用高級(jí)語(yǔ)言編程，保證了系統(tǒng)的高可靠性，利用FPGA采集電能質(zhì)量參數(shù)，并利用PowerPC對(duì)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式PQDIF進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，能夠解決多源數(shù)據(jù)的兼容問(wèn)題，還能夠?qū)崿F(xiàn)電能質(zhì)量物理屬性的多角度觀察功能，錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式采用標(biāo)準(zhǔn)的C0MTRADE文件存儲(chǔ)格式，具體描述如下信息采集模塊還包括若干組互感器、信號(hào)調(diào)理電路和采樣控制電路，若干組互感器包括多個(gè)電壓互感器PT和多個(gè)電流互感器CT，這里的電壓互感器PT和電流互感器CT總數(shù)不超過(guò)24個(gè)，能夠根據(jù)實(shí)際線路的配置情況進(jìn)行組合使用，信號(hào)調(diào)理電路用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采樣控制電路用于控制FPGA的采樣頻率，各互感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與FPGA相連接，F(xiàn)PGA用于對(duì)各互感器所在通道進(jìn)行采樣，初步計(jì)算各通道的電能質(zhì)量的幅值、相角和頻率，F(xiàn)PGA與設(shè)置在信息處理模塊內(nèi)部的PowerPC相連接，這里的PowerPC配置512M內(nèi)存，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA傳送的數(shù)據(jù)快速計(jì)算處理，信息處理模塊包括與PowerPC相連接的存儲(chǔ)單元電路、通訊單元電路、人機(jī)交互単元電路、繼電器控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元電路。所述存儲(chǔ)單元電路設(shè)有500G雙SATA硬盤(pán)對(duì)PQDIF數(shù)據(jù)及comtrade文件存儲(chǔ)，用于進(jìn)行電能質(zhì)量指標(biāo)測(cè)量算法、歷史數(shù)據(jù)及事件信息存儲(chǔ)、錄波、對(duì)時(shí)、繼電器信號(hào)控制等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所述通訊単元電路包括USB接ロ電路和以太網(wǎng)接ロ電路，信息處理模塊能夠通過(guò)USB接ロ電路或者以太網(wǎng)接ロ電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。[0019]所述人機(jī)交互單元電路包括觸摸屏、LED及按鍵電路，觸摸屏通過(guò)RS232串ロ電路與PowerPC相連接，LED及按鍵電路分別與微處理器的I/O端ロ相連接，觸摸屏能夠提供電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的查看與查詢(xún)，采用WinCE操作系統(tǒng)，大小為800*480，界面友好，設(shè)計(jì)美觀，LED及按鍵電路中的LED用于顯示運(yùn)行、主控、通訊、硬盤(pán)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，按鍵用于查看數(shù)據(jù)的快捷鍵，能夠快速切換到矢量、諧波等數(shù)據(jù)的查看及人工觸發(fā)事件、錄波等功能。所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元電路設(shè)有B碼對(duì)時(shí)電路，用于調(diào)整裝置的實(shí)時(shí)時(shí)間，與外部時(shí)間保持一致，并顯示在觸摸屏上。繼電器控制電路用于控制裝置的開(kāi)出信息，裝置異常、時(shí)鐘失步、電能質(zhì)量事件、錄波時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作。本實(shí)用新型的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置的具體工作過(guò)程如下基于裁剪后的嵌入式Linux操作系統(tǒng)軟件平臺(tái)的一體化裝置，電能質(zhì)量的模擬量信號(hào)通過(guò)多個(gè)電壓互感器PT、多個(gè)電流互感器CT分別接入到信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后連接到FPGA,由FPGA進(jìn)行信號(hào)采樣及轉(zhuǎn)換，而后將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸送到PowerPC，PowerPC獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)包括三相電流和電壓的原始信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)的參數(shù)值，PowerPC能夠通過(guò) RS232串ロ電路與觸摸屏連接，把測(cè)量計(jì)算后得到的數(shù)據(jù)顯示到觸摸屏連界面中，便于用戶(hù)實(shí)時(shí)觀測(cè)，還能夠通過(guò)USB接ロ電路或者以太網(wǎng)接ロ電路與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，本實(shí)用新型的FPGA完全滿(mǎn)足電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波中對(duì)AD轉(zhuǎn)換精度與實(shí)時(shí)性的要求，此外，F(xiàn)PGA還對(duì)AD進(jìn)行功角測(cè)量計(jì)算，姆IOms向PowerPC上傳一次數(shù)據(jù)，本實(shí)用新型的PowerPC能夠完成電能質(zhì)量檢測(cè)算法、故障錄波、時(shí)鐘同步、事件判斷、通訊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，包括信息采集模塊、信息處理模塊，所述信息采集模塊與信息處理模塊相連接，其特征在于所述信息采集模塊包括可編程邏輯控制器件和若干組互感器，所述各組互感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與可編程邏輯控制器件相連接，所述可編程邏輯控制器件與設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理器相連接，所述信息處理模塊包括與微處理器相連接的存儲(chǔ)單元電路、通訊單元電路和人機(jī)交互單元電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述信息采集模塊還包括與所述可編程邏輯控制器件相連接的用于控制可編程邏輯控制器件采樣頻率的采樣控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述信息處理模塊還包括與設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理相連接的繼電器控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述若干組互感器包括多個(gè)電壓互感器和多個(gè)電流互感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元電路設(shè)有B碼對(duì)時(shí)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述通訊單元電路包括USB接口電路和以太網(wǎng)接口電路，所述人機(jī)交互單元電路包括觸摸屏和LED及按鍵電路，所述觸摸屏通過(guò)串口電路與微處理器連接，所述LED及按鍵電路分別與微處理器的I/O端口相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，其特征在于所述可編程邏輯控制器件采用FPGA，所述設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理器采用PowerPC。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障錄波一體化裝置，包括信息采集模塊、信息處理模塊，所述信息采集模塊與信息處理模塊相連接，所述信息采集模塊包括可編程邏輯控制器件和若干組互感器，所述各組互感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與可編程邏輯控制器件相連接，所述可編程邏輯控制器件與設(shè)置在所述信息處理模塊內(nèi)部的微處理器相連接，所述信息處理模塊包括與微處理器相連接的存儲(chǔ)單元電路、通訊單元電路和人機(jī)交互單元電路。本實(shí)用新型提供的一體化監(jiān)測(cè)裝置，同時(shí)具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和故障錄波的功能，能夠提供可靠的分析數(shù)據(jù)，減少電能質(zhì)量問(wèn)題和故障時(shí)造成的損失，且降低了設(shè)備制造的成本，推進(jìn)了微電網(wǎng)的快速發(fā)展。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202614876SQ201220260750
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者沈浩東, 趙景濤, 陳琛, 孫國(guó)城, 侯明國(guó), 葛成余, 王輝, 汪鶴, 于海平, 吳昱煒, 張敏, 仇佳鑫 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司