專利名稱：多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時能自動記錄的一種 裝置，它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電 壓及其導(dǎo)出量，如有功、無功以及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象；目前，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀多使用單處理器為核心的結(jié)構(gòu)，或者是雙處 理器的結(jié)構(gòu)采用單處理器一般是使用數(shù)字信號處理器(DSP)或者ARM處理器；這種結(jié)構(gòu) 的好處是系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)試和升級，但是使用DSP或是ARM，會存在可擴展存儲 空間小，通信接口少，數(shù)據(jù)調(diào)度能力差，人機交互父復(fù)雜，運算速度較慢，難以運用精確嚴格 的算法進行大量的實時數(shù)據(jù)處理，不滿足電力監(jiān)測和故障錄波的要求；采用雙片雙核的結(jié) 構(gòu)，通常是一個DSP處理器和一個ARM處理器，DSP負責數(shù)據(jù)的運算和處理，ARM處理器負責 數(shù)據(jù)的調(diào)度和存儲，人機交互等，兩個處理器用雙口隨機存取存儲器連接；這種結(jié)構(gòu)雖然可 以很好的完成電能質(zhì)量分析儀的各種功能，但是這種結(jié)構(gòu)硬件電路復(fù)雜，價格昂貴，設(shè)備安 裝和調(diào)試十分困難，后期的升級和維護十分不易。連接方式上，國內(nèi)的產(chǎn)品要么只能作為整個電能質(zhì)量分析和故障錄波網(wǎng)絡(luò)的一個 結(jié)點，對整個電能網(wǎng)絡(luò)進行實時的分析和故障的記錄時，必須多個電能質(zhì)量分析儀和服務(wù) 器共同使用，不能單一使用；要么只能作為一個單獨的便攜式的儀表，對單相或三相的電力 線進行實時的分析和故障的記錄，而不具體有實時的數(shù)據(jù)傳輸能力，即不能與多個電能質(zhì) 量分析儀和服務(wù)器共同使用，對整個電能網(wǎng)絡(luò)進行實時的分析和故障的記錄。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補以上電力電容保護結(jié)構(gòu)之不足，本發(fā)明的提供一種采用單片雙核處理器 的多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，以達到硬件電路簡單、易擴展、便于安裝和調(diào)試的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)包括多個 多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀、對時子系統(tǒng)和服務(wù)器計算機；多個多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析 儀分別通過以太網(wǎng)或CAN總線接口或RS232通訊接口或RS485接口與全球定位系統(tǒng)對時模 塊和服務(wù)器計算機進行通訊；所述的多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀由信號采集模塊1、信號分析調(diào)度模塊2和電 源模塊3、服務(wù)器4和全球定位系統(tǒng)5組成；所述的被測三相交流電壓、三相交流電流分別 輸入到信號采集模塊1的電壓信號輸入端和電流信號輸入端，開關(guān)量輸入到信號采集模塊 1的數(shù)字信號輸入端；信號采集模塊1的并行總線接口電路的輸入輸出端連接信號分析調(diào) 度模塊2的并行總線接口電路的輸入輸出端；信號分析調(diào)度模塊2的帶隔離保護的以太網(wǎng) 接口電路的第二輸入輸出端、RS232通訊接口電路的第二輸入輸出端和RS485通訊接口電路的第二輸入輸出端分別連接服務(wù)器4的第一輸入輸出端、第二輸入輸出端和第三輸入輸 出端，信號分析調(diào)度模塊2的CAN通訊接口電路的第二輸入輸出端連接全球定位系統(tǒng)5的 輸入輸出端；電源模塊3的第一穩(wěn)壓電路輸出端連接信號采集模塊1的電源輸入端，電源模 塊3的第二穩(wěn)壓電路輸出端連接信號采集模塊1的電源輸入端和信號分析調(diào)度模塊2的電 源信號輸入端；所述的信號采集模塊1包括有電壓保護電路1-1、電壓調(diào)理電路1-2、第一模數(shù)轉(zhuǎn) 換器1-3、電流保護電路1-4、電流調(diào)理電路1-5、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6、上拉電阻電路1-7、隔 離保護電路1-8、緩沖器1-9和復(fù)雜可編程邏輯器件1-10 ；三相交流電壓連接電壓保護電路 1-1的電壓輸入端，電壓保護電路1-1的輸出端連接電壓調(diào)理電路1-2的輸入端，電壓調(diào)理 電路1-2的輸出端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3的模擬信號輸入端，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3的數(shù) 字信號輸入輸出端連接復(fù)雜可編程邏輯器件1-10的模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制器的第一數(shù)字信號輸 入輸出端；三相交流電流連接電流保護電路1-4的交流電流輸入端，電流保護電路1-4的輸 出端連接交流調(diào)理電路1-5的輸入端，電流調(diào)理電路1-5的輸出端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6 的模擬信號輸入端，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的數(shù)字信號輸入輸出端連接復(fù)雜可編程邏輯器件
1-10的模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制器的第二數(shù)字信號輸入輸出端；開關(guān)量信號連接上拉電阻1-7的一 端，上拉電阻電路1-7的另一端連接隔離保護電路的輸入端，隔離保護電路1-8的輸出端連 接緩沖器的輸入端，緩沖器1-9的輸入輸出端連接復(fù)雜可編程控制器1-10的開關(guān)量采集控 制器的輸入輸出端；所述的信號分析調(diào)度模塊2包括有雙核處理器2-1、時鐘電路2-2、實時時鐘電路
2-3、USB存儲電路2-4、以太網(wǎng)物理層電路2-5、帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路2_6、RS232 轉(zhuǎn)換隔離電路2-7、RS232通訊接口電路2-8、RS485轉(zhuǎn)換隔離電路2_9、RS485通訊接口 電路2-10、觸摸屏2-11、液晶屏2-12、帶隔離保護的CAN物理層電路2_13、CAN接口電路 2-14.NANDFLASH內(nèi)存儲器2_15、同步動態(tài)隨機存取存儲器2_16 ；所述的雙核處理器2_1的 并行總線接口的輸入輸出端、鎖相環(huán)電路的輸入端、實時時鐘電路的輸入端、USB控制器的 輸入輸出端、以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)總線地址總線輸入輸出端、第一通用異步接收/發(fā)送裝 置UART1接口電路的輸入輸出端、第二通用異步接收/發(fā)送裝置UART2接口電路的輸入輸 出端、觸摸屏控制器的輸入端、液晶屏控制器的數(shù)據(jù)地址總線輸出端、CAN控制器的輸入輸 出端、第一存儲器控制器A的數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端、第二存儲器控制器B的數(shù)據(jù)地址 總線輸入輸出端依次連接信號采集模塊1的并行總線接口的輸入輸出端，時鐘電路2-2的 輸出端、實時時鐘電路2-3的輸出端、USB存儲電路2-4的輸入輸出端、以太網(wǎng)物理層電路 2-5的數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端、RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7的第一輸入輸出端、RS485轉(zhuǎn) 換隔離電路2-9的第一輸入輸出端、觸摸屏2-11的輸出端、液晶屏2-12的數(shù)據(jù)地址總線輸 入端、帶隔離保護的CAN物理層電路2-13的第一輸入輸出端、NANDFLASH內(nèi)存儲器2_15的 數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端和同步動態(tài)隨機存取存儲器2-16的輸入輸出端；以太網(wǎng)物理 層電路2-5的輸入輸出端連接帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路2-6的第一輸入輸出端；RS232 轉(zhuǎn)換隔離電路2-7的第二輸入輸出端連接RS232通訊接口電路2-8的第一輸入輸出端； RS485轉(zhuǎn)換隔離電路2-9的第二輸入輸出端連接RS485通訊接口電路2_10的第一輸入輸出 端；帶隔離保護的CAN物理層電路2-13的第二輸入輸出端連接CAN接口電路2_14的第一 輸入輸出端；
所述的電源模塊3包括有DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路3-1、電源轉(zhuǎn)換模塊3-2和AC-DC變 壓器3-3，市電電壓連接AD-DC變壓器3-3的電壓輸入端，AD-DC變壓器3_3的電源輸出端 連接電源轉(zhuǎn)換模塊3-2的輸入端，電源轉(zhuǎn)換模塊3-2的輸出端連接DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路3-1 的輸入端；電源模塊3的電壓調(diào)理電路電源輸出端、電源模塊3的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源輸 出端、電源模塊3的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源輸出端、電源模塊3的隔離保護電路電源輸入端、 電源模塊3的緩沖器電源輸出端依次連接信號采集模塊1的電壓調(diào)理電路電源輸入端、第 一模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源輸入端、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源輸入端、隔離保護電路電源輸入端、緩沖器 電源輸入端；電源模塊3的USB存儲電路輸出端、電源模塊3的以太網(wǎng)物理層電路電源輸出 端、電源模塊3的帶隔離保護以太網(wǎng)接口電路電源輸出端、電源模塊3的RS232轉(zhuǎn)換隔離電 路電源輸出端、電源模塊3的RS232通訊接口電路電源輸出端、電源模塊3的RS485轉(zhuǎn)換隔 離電路電源輸出端、電源模塊3的RS485通訊接口電路電源輸出端、電源模塊3的觸摸屏電 源輸出端、電源模塊3的液晶屏電源輸出端、電源模塊3的帶隔離保護的CAN物理層電路電 源輸出端、電源模塊3的CAN接口電路電源輸出端、電源模塊3的NANDFLASH內(nèi)存儲器電源 輸出端、電源模塊3的同步動態(tài)隨機存取存儲器電源輸出端依次連接USB存儲電路輸入端、 以太網(wǎng)物理電路電源輸入端、帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路電源輸入端、RS232轉(zhuǎn)換隔離電 路電源輸入端、RS232通訊接口電路電源輸入端、RS485轉(zhuǎn)換隔離電路電源輸入端、RS485通 訊接口電路電源輸入端、觸摸屏電源輸入端、液晶屏電源輸入端、帶隔離保護的CAN物理層 電路電源輸入端、CAN接口電路電源輸入端、NANDFLASH內(nèi)存儲器電源輸入端、同步動態(tài)隨 機存取存儲器電源輸入端；本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)的雙核處理器中配置有儀器設(shè)置方法、實時 監(jiān)測方法和故障錄波操作方法；其中，儀器設(shè)置方法包括以下步驟步驟1 運行系統(tǒng)設(shè)置模塊；步驟2 設(shè)置系統(tǒng)的工作模式，是單機工作還是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，如果是 作為單機跳轉(zhuǎn)到步驟3，如果作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點跳轉(zhuǎn)到步驟6 ；步驟3 手工設(shè)置儀器時間；步驟4 設(shè)置儀器監(jiān)測的相數(shù)，單相、三相或四相，跳轉(zhuǎn)到步驟12 ；步驟5 設(shè)置實時監(jiān)控時，是否進行本地存儲；步驟6 通過CAN總線從GPS讀取系統(tǒng)時間，并設(shè)置成本機時間；步驟7 設(shè)置儀器監(jiān)測的相數(shù)，單相、三相或四相；步驟8 設(shè)置系統(tǒng)的通信方式以太網(wǎng)通訊、RS485通訊或RS232通訊，如果是以太 網(wǎng)通訊則跳轉(zhuǎn)到步驟9，如果是RS485通訊則跳轉(zhuǎn)到步驟10，如果是RS232通訊則跳轉(zhuǎn)到步 驟11 ；步驟9 設(shè)置以太網(wǎng)通信參數(shù)，跳轉(zhuǎn)到步驟12 ；步驟10 設(shè)置RS485通信參數(shù)，跳轉(zhuǎn)到步驟12 ；步驟11 設(shè)置RS232通信參數(shù)；步驟12 將設(shè)置結(jié)果寫入系統(tǒng)的配置文件；步驟13 設(shè)置結(jié)束；實時監(jiān)測方法包括以下步驟
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步驟1 開始；步驟2 根據(jù)系統(tǒng)配置采集所需要電壓、電流和開關(guān)量；步驟3 對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，電力參數(shù)包括 電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)，電能質(zhì)量指標包括電壓偏 差、三相不平衡度、電壓的正序、負序和零序分量、電網(wǎng)頻率和諧波；步驟4:根據(jù)系統(tǒng)配置是單機模式，還是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，如果是網(wǎng)絡(luò)的 一個節(jié)點，跳轉(zhuǎn)到步驟7;步驟5 將采集到的原始數(shù)據(jù)和計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，在本地LCD進行 顯不；步驟6 根據(jù)配置文件，判斷是否進行本地存儲，如果存儲就存入本地的USB存儲 器中，跳轉(zhuǎn)到步驟2;步驟7 根據(jù)配置文件設(shè)置的通信模式，將采集到的原始數(shù)據(jù)和計算出電力參數(shù) 和電能質(zhì)量指標發(fā)送給服務(wù)器，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ；故障錄波操作方法包括以下步驟步驟1 開始；步驟2 根據(jù)系統(tǒng)配置采集所需要電壓、電流和開關(guān)量；步驟3 對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，電力參數(shù)包括 電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)，電能質(zhì)量指標包括電壓偏 差、三相不平衡度、電壓的正序、負序和零序分量、電網(wǎng)頻率和諧波；步驟4 判斷是否發(fā)生故障，主要包括模擬量判斷和開關(guān)量判斷，依據(jù)如下(1)模擬量啟動模擬量啟動是故障錄波最重要的啟動量，它是根據(jù)故障錄波采集的模擬量數(shù)據(jù)經(jīng) 系統(tǒng)運算分析判定、啟動錄波，保存故障前的數(shù)據(jù)，記錄故障、振蕩全過程的數(shù)據(jù)，根據(jù)模擬 量的不同特征有不同的啟動條件(a)由三相電壓、電流和正序、負序及零序電壓，電流的突變量判斷啟動；(c)差動判據(jù)發(fā)變機組大差啟動判據(jù)；發(fā)電機差動電流判據(jù)；主變壓器差動電流 判據(jù)；(d)突變量啟動包括電壓突變量和電流突變量啟動，可整定電壓、電流模擬量通 道是否突變啟動，如啟動可設(shè)定其定值，電壓一般為額定值5%，電流一般為額定值10% ；(e)電壓，電流越限(高限、低限)啟動按通道整定，可設(shè)定越上限啟動和越下限 啟動，電壓通道上限值一般在額定值的110%以上，下限值一般在額定值的90%以下，當電 壓大于0. 5倍的額定電壓且連續(xù)時間超過3s時，應(yīng)自動退出電壓越低限啟動判據(jù)，以防止 連續(xù)錄制故障數(shù)據(jù)，電流通道其設(shè)定值一般大于額定值；(f)三次諧波啟動對指定通道進行三次諧波計算，三次諧波抑制比大于100 ；(g)發(fā)電機低勵、失磁啟動由機端測量阻抗和無功進相判斷啟動；(h)序分量啟動包括負序電壓、電流越限和零序電壓、電流越限啟動；(i)過勵磁啟動由發(fā)電機機端電壓和頻率之比判斷啟動；(j)逆功率啟動由發(fā)電機有功功率判斷啟動；(k)非全相運行及三相負荷不平衡啟動由負序電流穩(wěn)態(tài)量判斷啟動；
(1)頻率啟動由發(fā)電機組頻率判斷啟動，含高頻、低頻啟動和頻率變化率啟動；(m)直流信號啟動其他形式的物理量經(jīng)傳感器變換成直流電壓量，啟動條件包 括過量和欠量啟動；(2)開關(guān)量啟動判據(jù)用于檢測水輪機、鍋爐、發(fā)電機、變壓器、短路器等輔助接 點、繼電保護裝置(電氣、非電氣)等各開關(guān)量狀態(tài)是否發(fā)生變化，開關(guān)量的啟動方式可選 擇為開關(guān)閉合啟動或開關(guān)斷開啟動，任何一路或多路開關(guān)量均可設(shè)置作為啟動信號；如果有任意一種故障跳轉(zhuǎn)到步驟5，沒有跳轉(zhuǎn)到步驟2 ；步驟5 根據(jù)系統(tǒng)配置是單機模式，還是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，如果是一個節(jié) 點，跳轉(zhuǎn)到步驟7;步驟6 將采集到的原始數(shù)據(jù)和計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，在本地的LCD進 行顯不；步驟6 將采集到的原始數(shù)據(jù)和計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，按照《220 500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則》，存儲存入本地的USB存儲器中，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ；步驟7 根據(jù)配置文件設(shè)置的通信模式，將采集到的原始數(shù)據(jù)和計算出電力參數(shù) 和電能質(zhì)量指標，按照《220 500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則》，發(fā)送給服務(wù)器，跳 轉(zhuǎn)到步驟2 ；本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)的硬件電路簡單、易擴展、便 于安裝和調(diào)試，本發(fā)明既可以作為整個電能質(zhì)量分析和故障錄波網(wǎng)絡(luò)的一個結(jié)點，與多個 電能質(zhì)量分析儀和服務(wù)器共同使用，對整個電能網(wǎng)絡(luò)進行實時的分析和故障的記錄；也可 以作為一個單獨的便攜式的儀表，對單相或三相的電力線進行實時的分析和故障的記錄， 對整個電能網(wǎng)絡(luò)進行實時的分析和故障的記錄。


圖1為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀硬件電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀單相電壓保護電路、電壓調(diào)理電路及模 數(shù)轉(zhuǎn)換器電路原理圖；圖4為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀單相電流保護電路、電流調(diào)理電路及模 數(shù)轉(zhuǎn)換器電路原理圖；圖5為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀上拉電阻電路、隔離保護電路及緩沖器 電路原理圖；圖6為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀模數(shù)轉(zhuǎn)換器、CPLD與雙核處理器的連接 原理圖；圖7為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀時鐘電路、實時時鐘電路原理圖；圖8為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀USB電路及外圍電路原理圖；圖9為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀以太網(wǎng)物理層電路、帶隔離保護的以太 網(wǎng)接口電路原理圖；圖10為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀RS232轉(zhuǎn)換隔離電路及RS232通訊接 口電路原理圖11為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀觸摸屏電路原理圖；圖12為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀液晶屏電路原理圖；圖13為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀帶隔離保護的CAN物理層電路及CAN 接口電路原理圖；圖14為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀NANDFLASH存儲器的電路連接示意 圖；圖15為本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀同步動態(tài)隨機存取存儲器電路連接示 意圖；圖16本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)設(shè)置方法流程圖；圖17本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)實時監(jiān)控方法流程圖；圖18本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)故障錄波操作方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。附圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀由信號采集 模塊1、信號分析調(diào)度模塊2和電源模塊3、服務(wù)器4和全球定位系統(tǒng)5組成；所述的被測三 相交流電壓、三相交流電流分別輸入到信號采集模塊1的電壓信號輸入端和電流信號輸入 端，開關(guān)量輸入到信號采集模塊1的數(shù)字信號輸入端；信號采集模塊1的并行總線接口電路 的輸入輸出端連接信號分析調(diào)度模塊2的并行總線接口電路的輸入輸出端；信號分析調(diào)度 模塊2的帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路的第二輸入輸出端、RS232通訊接口電路的第二輸 入輸出端和RS485通訊接口電路的第二輸入輸出端分別連接服務(wù)器4的第一輸入輸出端、 第二輸入輸出端和第三輸入輸出端，使用時根據(jù)用戶需要任意選擇其中一種，信號分析調(diào) 度模塊2的CAN通訊接口電路的第二輸入輸出端連接全球定位系統(tǒng)5的輸入輸出端；電源 模塊3的第一穩(wěn)壓電路輸出端連接信號采集模塊1的電源輸入端，電源模塊3的第二穩(wěn)壓 電路輸出端連接信號分析調(diào)度模塊2的電源信號輸入端；信號傳遞過程本發(fā)明采集三相四線制電力系統(tǒng)或三相三線制電力系統(tǒng)的模擬信號包括4路三 相交流電壓和4路三相交流電流，相應(yīng)裝置空觸點提供32路數(shù)字開關(guān)量信號；8路電壓/電 流模擬信號經(jīng)過信號采集模塊1后轉(zhuǎn)換成8個16位數(shù)據(jù)，32路數(shù)字開關(guān)量轉(zhuǎn)換成2個16 位數(shù)據(jù)，這10個16位數(shù)據(jù)通過信號經(jīng)信號采集模塊1傳遞給信號分析調(diào)度模塊2，信號分 析調(diào)度模塊2接到數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進行實時分析，計算出電力參數(shù)和電能質(zhì)量指標，將 結(jié)果輸出給服務(wù)器或在本地USB存儲設(shè)備中存儲。本發(fā)明信號采集模塊1如圖3 圖6所示，包括有電壓保護電路1-1、電壓調(diào)理 電路1-2、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3、電流保護電路1-4、電流調(diào)理電路1-5、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6、 上拉電阻電路1-7、隔離保護電路1-8、緩沖器1-9和復(fù)雜可編程邏輯器件1-10 ；圖3中，電壓保護電路1-1由壓敏電阻RVDR2、第一電容C10、第二電容C2和第三電 容C11組成；A相電壓的+UA端連接壓敏電阻RVDR2的一端、第一電容C10—端、第二電容C2 的一端和電壓保護電路的第一輸出端，A相電壓的-UA端連接壓敏電阻RVDR2的另一端、第 一電容C10的另一端、第三電容C11的一端和電壓保護電路的第二輸出端，第二電容C2的另一端與第三電容C11的另一端連接并接儀器外殼；壓敏電阻RVDR2的型號為S20K250E2 ；電壓調(diào)理電路1-2由限流電阻RA4、電壓互感器PT2、瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1、取 樣電阻RA2、運算放大器U1、低通濾波電阻R2和第四電容C12組成；電壓保護電路1-1的 第一輸出端連接限流電阻RA4的輸入端，電壓保護電路1-1的第二輸出端連接電壓互感器 PT1的原邊腳2 ；限流電阻RA4的輸出端連接電壓互感器PT2的原邊腳1 ；電壓互感器PT1 的副邊腳4連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1的一端、取樣電阻RA2的一端和運算放大器U1的 腳2，電壓互感器PT1的副邊腳3連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1的另一端和運算放大器的腳 3并接模擬地；取樣電阻RA2的另一端連接運算放大器U1的腳6和低通濾波電阻R2的輸 入端；運算放大器U1的腳4連接-15VA電源，運算放大器U1的腳7連接+15VA的電源，低 通濾波電阻R2的輸出端連接第四電容C12的一端和電壓調(diào)理電路1-2的輸出端UA，第四電 容C12的另一端接模擬地；所述的電壓互感器PT1型號為兵字TVA1421，運算放大器U1型 號為0PA211，瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1型號為1. 5KE15(C)A ；另三相電壓的電壓保護電路和電壓調(diào)理電路與此相同；電壓調(diào)理電路將輸入的 士500V的交流電壓調(diào)理成士5V的交流電壓輸出信號，在調(diào)理的過程中要求非線性度不大 于0. 1%，相移小于5’ ；電壓調(diào)理電路1-2的輸出端UA連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1. 3的腳33，其他三路交流電 壓經(jīng)相應(yīng)的電壓保護電路和電壓調(diào)理電路后，其輸出端依次連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1. 3的腳 36、腳39和腳42 ；第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1. 3的腳54、腳56、腳58、腳51依次連接第五電容C29 的一端、第六電容C28的一端、第七電容C17的一端、第八電容C18的一端，第五電容C29的 另一端連接第六電容C28的另一端、第七電容C17的另一端和第八電容C18的另一端并接 地；第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1. 3的腳63連接腳61和腳24并接+3. 3V電源，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1_3 的62腳連接29腳和20腳并接地，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3的27腳連接電阻R9的一端和電阻 R10的一端，電阻R9的另一端接電源+3. 3V，電阻R10的另一端接地，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1_3 的64腳連接腳1 腳7并接地，腳11接地，腳12連接腳13 腳16并接地，腳17接+3. 3V 電源；所述的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的型號均為ADS8556 ；圖4中，電流保護電路1-4由自恢復(fù)保險絲FS組成，三相交流電流的A相電流自 +IA端輸入到自恢復(fù)保險絲FS的一端，自恢復(fù)保險絲FS的另一端作為電流保護電路1-4的 輸出端；電流調(diào)理電路1-5由電流互感器CT1、瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D2、取樣電阻RA5、運算 放大器U3、低通濾波電阻R3和第一電容R13組成；電流保護電路1-4的輸出端連接電流互 感器RA5的5腳，A相電流-IA端連接到電流互感器CT1的腳6，電流互感器CT1的腳3連 接取樣電阻RA5的輸入端、瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D2的一端和運算放大器U3的腳2，電流互 感器CT1的腳4連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D3的另一端和運算放大器的腳3并接模擬地；運 算放大器U3的腳6連接取樣電阻RA5的另一端和低通濾波電阻R3的輸入端；運算放大器 U3的腳4連接-15VA電源，運算放大器U3的腳7連接+15VA的電源；低通濾波電阻R3的 輸出端連接第一電容C13的一端和電流調(diào)理電路1-5的輸出端IA ；第一電容C13的另一端 接模擬地；所述的電流互感器CT1型號為兵字TA1016，運算放大器U3的型號為0PA211，瞬 態(tài)電壓二極管D2的型號為1.5KE15(C)A;另三相電流的電壓保護電路和電壓調(diào)理電路與此相同；電流調(diào)理電路將輸入的士20A的交流電流轉(zhuǎn)換成士20mA的額定輸出電流，通過采樣電阻使輸出士5V的電壓；電流調(diào)理電路1-5的輸出端IA連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的腳33，同理，其他三路 電流信號分別連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的腳36、腳39和腳42 ；圖5中，以一組8路數(shù)字開關(guān)量為例，說明上拉電阻電路1-7、隔離保護電路1-8、 緩沖器1-9的電路連接關(guān)系。上拉電阻電路1-7由第一電阻R7、第二電阻R4、第三電阻R3、第四電阻R2、第5電 阻R11、第六電阻R10、第七電阻R9、第八電阻R8組成；隔離保護電路1. 8由第一隔離保護 芯片U5和第二隔離保護芯片U6組成；緩沖器1. 9由緩沖器U7組成；8路開光量信號分別 連接腳DSI0 DSI3和腳DSI4 DSI7，腳DSI0連接第一電阻R7的一端和第一隔離保護芯 片U5的腳3，腳DSI1連接第二電阻R4的一端和第一隔離保護芯片U5的腳4，腳DSI2連接 第三電阻R3的一端和第一隔離保護芯片U5的腳5，DSI3端連接第四電阻R2的一端和第一 隔離保護芯片U5的腳6，第一電阻R7的另一端連接第二電阻R4的另一端、第三電阻R3的 另一端、第四電阻R2的另一端、第一電容C59的一端和隔離保護芯片U5的腳1并連接+5VE 電源，第一電容C59的另一端連接第一隔離保護芯片U5的腳2并儀器外殼；第一隔離保護 芯片U5的腳11、腳12、腳13和腳14依連接緩沖器U7的腳5、腳4、腳3、腳2 ；第一隔離保 護芯片U5的腳16連接第二電容C58的一端并接+3. 3V電源，第一隔離保護芯片U5的腳15 連接第二電容C58的另一端并接地；第一隔離保護芯片U5的腳10連接+3. 3V電源；第一隔 離保護芯片U5的腳9接地；腳DSI4連接第五電阻R11的一端和第二隔離保護芯片U6的腳3，腳DSI5連接第 六電阻R10的一端和第二隔離保護芯片U6的腳4，腳DSI6連接第七電阻R9的一端和第二 隔離保護芯片U6的腳5，腳DSI7連接第八電阻R8的一端和第二隔離保護芯片U6的腳6 ； 第五電阻R11的另一端、第六電阻R10的另一端、第七電阻R9的另一端和第八電阻R8的另 一端連接第三電容C65的一端和第二隔離保護芯片TO的腳1并接+5VE電源；第三電容C65 的另一端連接第二隔離保護芯片U6的腳2并接儀器外殼；第二隔離保護芯片U6的腳16連 接第四電容C66的一端并接+3. 3V電源；第二隔離保護芯片U6的腳15連接第四電容C66 的另一端并接地；第二隔離保護芯片U6的腳14、腳13、腳12和腳11依次連接緩沖器U7的 腳6、腳7、腳8和腳9 ；第二隔離保護芯片U6的腳9接地；第二隔離保護芯片U6的腳10接 +3. 3V電源；緩沖器U7的腳1連接第九電阻R25的一端并接+3. 3V電源；第九電阻R25的 另一端連接緩沖器U7的腳19 ；緩沖器U7的腳20連接第五電容C62的一端并接+3. 3V電 源，緩沖器U7的腳10連接第五電容的另一端并接地；第一隔離保護芯片和第二隔離保護芯 片的型號均為IS07240，緩沖器的型號為SN74LVTH245A ；如圖6為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6和復(fù)雜可編程邏輯器件1-10、 雙核處理器2-1的電路原理圖。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3的腳7、腳11、腳18、腳19、腳21、腳 22、腳23和腳28依次連接復(fù)雜可編程邏輯器件1-10的腳112、腳113、腳118、腳117、腳 109、腳110、腳111和腳114 ；第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的腳7、腳11、腳18、腳19、腳21、腳22、 腳23和腳28依次連接復(fù)雜可編程邏輯器件1-10的腳123、腳124、腳129、腳127、腳120、 腳121、腳122和腳125 ；緩沖器1-9的腳11 腳18依次連接復(fù)雜可編程邏輯器件1_10的 腳137 腳144，其他3組8路數(shù)字開關(guān)量信號分別連接至復(fù)雜可編程邏輯器件1-10的腳1 腳8、腳11 腳16、腳21 腳24、腳27 腳32、腳37 腳44 ；可編程邏輯器件CPLD1-10的腳87 腳88、腳93 腳98、腳101 108腳、腳 71 腳72、腳73 81腳和84腳 86腳、腳58、腳59、腳62、腳63、腳66、腳67、腳68、腳 69和腳70依次連接雙核處理器2-1并行總線接口 EMIFA的腳EMA_D14 EMA_D15、EMA_ D8 EMA_D13、EMA_D0 EMA_D7、EMA_A12 EMA_A13、EMA_A3 EMA_A11、EMA_A0 EMA_ A2、CS0、CS4、CS5、BA1、BA0、WE、DQM2、DQM1 和 0E ；雙核處理器的型號為 0MAPL137。信號分析調(diào)度模塊2的電路連接如圖7 圖15所示。圖7為時鐘電路2-2、實時時鐘電路2-3與雙核處理器2_1電路原理圖；時鐘電路2-2連接到雙核處理器2-1內(nèi)部的鎖相環(huán)，鎖相環(huán)對時鐘電路2-2提供 的時鐘進行倍頻，為雙核處理器提供時鐘。時鐘電路2-2中，第一晶振Y1的一端連接第一 電容C14的一端和雙核處理器2-1的腳F2，第一晶振Y1的另一端連接第二電容C27的一端 并與雙核處理器2-1的腳F1連接，第二電容C27的另一端連接第一電容C14的另一端后與 雙核處理器的腳E2連接；磁環(huán)F1的腳1連接和第三電容C39的一端并接+1. 2V電源，磁環(huán) F1的腳3連接第四電容C40的一端、第五電容C42的一端和雙核處理器2-1的腳D1，第三 電容C39的另一端連接磁環(huán)F1的腳2、第四電容C40的另一端、第五電容C42的另一端和雙 核處理器2-1的腳E1并接地；實時時鐘電路2-3中，雙核處理器的腳G1依次連接第六電容C25的一端、第七電 容C26的一端、第八電容CF1的一端和二極管D3的負極，第六電容C25的另一端與第七電 容C26的另一端連接并接地，第八電容CF1的另一端接地；二極管D3的正極連接第一電阻 R7的一端，第一電阻R7的另一端接+1.8V電源，第二晶振Y2的一端連接第二電阻R8的一 端和第九電容C38的一端并與雙核處理器2-1的腳HI連接，第二晶振Y2的另一端連接第 二電阻R8的另一端、第十電容C44的一端并與雙核處理器2-1的腳H2連接，第十電容C44 的另一端、第九電容C38的另一端連接第三電阻R9的一端，第三電阻R9的另一端連接雙核 處理器2-1的腳G2 ；圖8為USB控制器極其外圍電路2-4，該電路包括配電器、電磁兼容保護芯片、 配電器、磁環(huán)、電容和電感，USB控制器外圍插頭J4的腳1 腳4連接U盤1-4的輸入 輸出端；配電器的型號為TPS2065，電磁兼容保護芯片的型號為TPPD2E001、磁環(huán)的型號 NFM21PC474R1C3D ；圖9為以太網(wǎng)控制電路，包括以太網(wǎng)物理層2-5、帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路 2-6，所述的以太網(wǎng)物理層電路2-5由以太網(wǎng)物理層芯片U11組成，帶隔離保護的以太網(wǎng)接 口電路2-6由帶隔離保護的以太網(wǎng)接口 J7和保護芯片組成；以太網(wǎng)物理層芯片U15A的腳 2、腳5、腳6、腳9、腳10、腳15、腳16、腳17、腳18依次連接雙核處理器2-1的腳A6、腳C7、 腳B7、腳A7、腳D7、腳A4、腳D8、腳B8、腳C8，以太網(wǎng)物理層芯片U11的腳1連接第一電阻 R32的一端和雙核處理器的腳B6，第一電阻R32的另一端連接+3. 3V電源，以太網(wǎng)物理層芯 片U11的腳14接地，腳19和腳20連接并接地，腳21連接第二電阻R35的一端，腳22連接 第三電阻R34的一端，第二電阻R35的另一端和第三電阻R34的另一端連接并接+3. 3V電 源；以太網(wǎng)物理層芯片U11的腳41連接第四電阻RA5的一端、第一保護芯片的腳1和帶隔 離保護的以太網(wǎng)接口電路J7的腳1，第四電阻RA5的另一端依次連接第五電阻RA6的一端、 第六電阻RA7的一端、第七電阻RA8的一端、帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路J7的腳5和腳
132、第一電容C90的一端、第二電容C97的一端并接+3. 3V電源，以太網(wǎng)物理層芯片U11的腳 40連接第一保護芯片的腳2和帶隔離保護的以太網(wǎng)接口芯片J7的腳3，以太網(wǎng)物理層芯片 U11的腳33連接第六電阻R47的另一端、第二保護芯片的腳1和帶隔離保護的以太網(wǎng)接口 電路J7的腳4，以太網(wǎng)物理層芯片U11的腳32連接第二保護芯片的腳2和帶隔離保護的以 太網(wǎng)接口電路J7的腳6，第一電容C90的另一端和第二電容C97的另一端連接并接地，帶 隔離保護的以太網(wǎng)接口電路J7的腳9和腳11連接并接+3. 3V電源；以太網(wǎng)物理層芯片的 腳26和腳27依次連接帶隔離保護的以太網(wǎng)接口的腳12和腳10 ；以太網(wǎng)物理層芯片的型 號為KSZ8001，帶隔離保護的以太網(wǎng)接口芯片的型號為13F-60AGYD2PL2NL，保護芯片的型 號為 TPN3021 ；圖10為RS232傳輸電路，包括RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7和RS232通訊接口電路 2-8，所述的RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7由電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12組成；電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12 的腳11和腳12依次連接雙核處理器2-1的腳D6和腳C6，電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U6的腳1連 接第一電容C55的一端，電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的腳3連接第一電容C55的另一端，電平轉(zhuǎn) 換隔離芯片U12的腳4連接第二電容C60的一端，電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的腳5連接第二 電容C60的另一端；電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的腳14和腳13依次連接RS232通訊接口電路 的腳RS232_1_TXD和腳RS232_1_RXD腳；電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的腳2連接第四電容C56 的一端，電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的腳6連接第三電容C50的一端，電平轉(zhuǎn)換隔離芯片U12的 腳15連接第三電容C50的另一端、第四電容C56的另一端和第五電容C43的一端并接地， 電平轉(zhuǎn)化隔離芯片U12的腳16連接第五電容C43的另一端并接+3. 3V電源；圖11為觸摸屏控制電路2-11，本實施例中通過雙核處理器2-1的SPI0外擴一個 觸摸屏控制器U13，雙核處理器2-1的腳R5、腳R6、腳T5、腳P6、腳N4、腳B4依次連接觸摸 屏控制器U13的腳11、腳12、腳16、腳14、腳15和腳13，觸摸屏控制器U13的腳2 腳5連 接觸摸屏輸入端；其中觸摸屏控制器的型號為TSC2046IPWR ；圖12為液晶屏電路，包括集成負載開關(guān)U15、第一緩沖器U14、第二緩沖器U16和 IXD屏；集成負載開關(guān)U15的腳5連接雙核處理器2-1的腳L2，第一緩沖器U14的腳2 腳 5、腳19依次連接雙核處理器2-1的腳T11、腳R11、腳N8、腳P11和腳C5，第一緩沖器U14 的腳 18、腳 17、腳 16、腳 15 依次連接 LCD 屏的腳 LCD_DCLK、腳 LCD_HSYNC、腳 LCD_VSYNC、 腳LCD_nENB，第二緩沖器U16的腳47、腳46、腳44、腳43、腳41、腳40、腳38腳37、腳36、 腳35、腳33、腳32、腳30、腳29、腳27、腳26依次連接雙核處理器2-4的腳M16、腳N14、腳 N16、腳 P14、腳 P16、腳 R14、腳 T14、腳 N12、腳 T9、腳 N9、腳 P8、腳 R8、腳 T10、腳 R10、腳 P10、 腳N10，第二緩沖器U16的腳2、腳3、腳5、腳6、腳8、腳9、腳11、腳12、腳13、腳14、腳16、腳 17、腳19、腳20、腳22、腳23依次連接LCD屏的腳LCD_D15 LCD_D0 ；集成負載開關(guān)的型號 為FDC6331L，第一緩沖器的型號為SN74LVTH245A，第二緩沖器的型號為SN74LVTH16245A ；圖13為CAN傳輸模塊電路，本實施例中通過雙核處理器2-1的SPI1外擴一個CAN 控制器，該CAN傳輸模塊包括CAN控制器、帶隔離保護的CAN物理層電路2_13和CAN接口 電路2-14 ；CAN控制器U18的腳1、腳2腳分別連接帶隔離保護的CAN物理層芯片U17的腳 3和腳4，CAN控制器U18的腳11連接第一電阻R30的一端，第一電阻R30的另一端連接第 一發(fā)光二極管D6的負極，第一發(fā)光二極管D6的正極連接+3. 3V電源；CAN控制器U18的腳 12連接第二電阻R31的一端，第二電阻R31的另一端連接第二發(fā)光二極管的負極，第二發(fā)光二極管的正極連接+3. 3V電源；CAN控制器的腳8連接晶振Y2的一端和第一電容C68的一 端，晶振Y2的另一端連接CAN控制器U18的腳9和第二電容C69的一端，第一電容C68的 另一端連接第二電容C69的另一端并接地；CAN控制器U15的腳18、腳17、腳16、腳14、腳 13依次連接腳P4、腳P5、腳N3、腳T6、腳R4，CAN控制器U18的腳20連接第三電容C70的 一端并接+3. 3V電源，CAN控制器U18的腳10連接第三電容C70的一端并接地；帶隔離保 護的CAN物理層U17的1腳連接第四電容C71的一端，第四電容C71的另一端連接帶隔離 保護的CAN物理層U17的2腳并接地；帶隔離保護的CAN物理層U17的8腳接外殼，并經(jīng)過 電容C72和電阻R28接CAN接頭J11的2，7腳接CAN接頭J11的3腳，帶隔離保護的CAN 物理層U17的6腳接CAN接頭J11的4腳；CAN控制器型號為MCP2515-1/ST，帶隔離保護的 CAN物理層芯片的型號為CTM1050T ；圖14為NANDFLASH存儲器與雙核處理器2_1的電路連接示意圖，雙核處理器2_1 的 EMA_WAIT0 腳、EMA_0E 腳、EMA_CS3 腳、EMA_CS2 腳、EMA_A2 腳、EMA_A1 腳、EMA_WE 腳、EMA_ DO腳 EMA_D7腳依次連接NASHFLASH存儲器的6腳、8腳、9腳、10腳、16腳、17腳、18腳、 29腳 32腳，41腳 44腳，NASHFLASH存儲器的12腳和37腳接+3. 3V電源，13腳和36 腳接地；圖15為同步動態(tài)隨機存取存儲器2-6與雙核處理器2-1的電路連接示意圖，雙核 處理器的 EMB_D0 腳 EMB_D15 腳、EMB_WE_DQM0 腳、EMB_WE_DQM1 腳、EMB_A0 腳 EMB_A12 腳、EMB_B0 腳、EMB_BA1 腳、EMB_CLK 腳、EMB_SDCKE 腳、EMB_CS 腳、EMB_RAS 腳、EMB_PAS 腳、 EMB_WE腳依次連接第一同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM的DO D15BA0腳、DQML腳、DQMH腳、AO 腳 A12腳、BA0腳、BA1腳、CLK腳、CKE腳、CS腳、RAS腳、PAS腳、WE腳；第一同步動態(tài)隨 機存儲器SDRAM的VDDQ. 1腳 VDDQ. 4腳和VDD. 1腳 VDD. 3腳同時接+3. 3V電源；第一 同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM的VSS. 1腳 VSS. 3腳和VSSQ. 1腳 VSSQ. 4腳同時接地；雙 核處理器的 EMB_D16 腳 EMB_D31 腳、EMB_WE_DQM2 腳、EMB_WE_DQM3 腳、EMB_A0 腳 EMB_ A12 腳、EMB_B0 腳、EMB_BA 1 腳、EMB_CLK 腳、EMB_SDCKE 腳、EMB_CS 腳、EMB_RAS 腳、EMB_PAS 腳、EMB_WE腳依次連接第一同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM的DO D15BA0腳、DQML腳、DQMH 腳、AO腳 A12腳、BA0腳、BA1腳、CLK腳、CKE腳、CS腳、RAS腳、PAS腳、WE腳；第二同步 動態(tài)隨機存儲器SDRAM的VDDQ. 1腳 VDDQ. 4腳和VDD. 1腳 VDD. 3腳同時接+3. 3V電 源；第二同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM的VSS. 1腳 VSS. 3腳和VSSQ. 1腳 VSSQ. 4腳同時 接地；同步動態(tài)隨機存儲器的型號為MT48LC16M16A2P-75 ；所述的電源模塊3包括DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路3-1、電源轉(zhuǎn)換模塊3_2和AC-DC變壓 器3-3。所述的DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路3-1，包括3個DC-DC穩(wěn)壓芯片，一個輸出3. 3V，一個輸 出1.8V和一個輸出1.2V的，分別選用TPS54331、REG1117A-1.8和TPS54331 ；所述的電源 轉(zhuǎn)換模塊3-2包括三個DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路第一 DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片、第二 DC-DC電源轉(zhuǎn) 換芯片和第三DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片，型號分別為5V2W的4NIC-D2-S，5V15W的4NIC-D2-S、 士 15V5W的4NIC-DC5-D ；將220V50Hz的市電轉(zhuǎn)換成12V的直流電接入電源轉(zhuǎn)換模塊3. 2的 輸入端。電源轉(zhuǎn)換模塊3. 2將12V電壓轉(zhuǎn)換成兩路5V和士 15V，并傳給DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓芯 片。DC DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓芯片將兩路5V和士 15V轉(zhuǎn)換成士 15V, 5VA, 5VD, 5VE, 3. 3V, 1. 8V和1. 2V 等，整個儀器供電，其中5VA表示用來給模擬器件供電的5V電，5VD表示給5V的數(shù)字器件供 電的5V電，5VE表示給數(shù)字開關(guān)量的隔離器件和通信接口的隔離器件供電的5V電。
權(quán)利要求
一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于包括多個多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀、全球定位系統(tǒng)和服務(wù)器計算機；多個多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀分別通過以太網(wǎng)或CAN總線接口或RS232通訊接口或RS485通訊接口與全球定位系統(tǒng)和服務(wù)器計算機進行通訊；所述的多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀由信號采集模塊1、信號分析調(diào)度模塊2和電源模塊3、服務(wù)器4和全球定位系統(tǒng)5組成；所述的被測三相交流電壓、三相交流電流分別輸入到信號采集模塊1的電壓信號輸入端和電流信號輸入端，開關(guān)量輸入到信號采集模塊1的數(shù)字信號輸入端；信號采集模塊1的并行總線接口電路的輸入輸出端連接信號分析調(diào)度模塊2的并行總線接口電路的輸入輸出端；信號分析調(diào)度模塊2的帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路的第二輸入輸出端、RS232通訊接口電路的第二輸入輸出端和RS485通訊接口電路的第二輸入輸出端分別連接服務(wù)器4的第一輸入輸出端、第二輸入輸出端和第三輸入輸出端，信號分析調(diào)度模塊2的CAN通訊接口電路的第二輸入輸出端連接全球定位系統(tǒng)5的輸入輸出端；電源模塊3的第一穩(wěn)壓電路輸出端連接信號采集模塊1的電源輸入端，電源模塊3的第二穩(wěn)壓電路輸出端連接信號采集模塊1的電源輸入端和信號分析調(diào)度模塊2的電源信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的信號采集模塊1包括有電壓保護電路1-1、電壓調(diào)理電路1-2、 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3、電流保護電路1-4、電流調(diào)理電路1-5、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6、上拉電阻 電路1-7、隔離保護電路1-8、緩沖器1-9和復(fù)雜可編程邏輯器件1-10 ；三相交流電壓連接 電壓保護電路1-1的電壓輸入端，電壓保護電路1-1的輸出端連接電壓調(diào)理電路1-2的輸 入端，電壓調(diào)理電路1-2的輸出端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-3的模擬信號輸入端，第一模數(shù)轉(zhuǎn) 換器1-3的數(shù)字信號輸入輸出端連接復(fù)雜可編程邏輯器件1-10的模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制器的第 一數(shù)字信號輸入輸出端；三相交流電流連接電流保護電路1-4的交流電流輸入端，電流保 護電路1-4的輸出端連接交流調(diào)理電路1-5的輸入端，電流調(diào)理電路1-5的輸出端連接第 二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的模擬信號輸入端，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-6的數(shù)字信號輸入輸出端連接復(fù) 雜可編程邏輯器件1-10的模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制器的第二數(shù)字信號輸入輸出端；開關(guān)量信號連 接上拉電阻1-7的一端，上拉電阻電路1-7的另一端連接隔離保護電路的輸入端，隔離保護 電路1-8的輸出端連接緩沖器的輸入端，緩沖器1-9的輸入輸出端連接復(fù)雜可編程控制器1-10的開關(guān)量采集控制器的輸入輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的信號分析調(diào)度模塊2包括有雙核處理器2-1、時鐘電路2-2、實 時時鐘電路2-3、USB存儲電路2-4、以太網(wǎng)物理層電路2-5、帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路2-6、RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7、RS232通訊接口電路2_8、RS485轉(zhuǎn)換隔離電路2_9、RS485 通訊接口電路2-10、觸摸屏2-11、液晶屏2-12、帶隔離保護的CAN物理層電路2_13、CAN接 口電路2-14、NANDFLASH內(nèi)存儲器2_15、同步動態(tài)隨機存取存儲器2_16 ；所述的雙核處理 器2-1的并行總線接口的輸入輸出端、鎖相環(huán)電路的輸入端、實時時鐘電路的輸入端、USB 控制器的輸入輸出端、以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)總線地址總線輸入輸出端、第一通用異步接收/ 發(fā)送裝置UART1接口電路的輸入輸出端、第二通用異步接收/發(fā)送裝置UART2接口電路的 輸入輸出端、觸摸屏控制器的輸入端、液晶屏控制器的數(shù)據(jù)地址總線輸出端、CAN控制器的輸入輸出端、第一存儲器控制器A的數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端、第二存儲器控制器B的 數(shù)據(jù)地址總線輸入輸出端依次連接信號采集模塊1的并行總線接口的輸入輸出端，時鐘電 路2-2的輸出端、實時時鐘電路2-3的輸出端、USB存儲電路2-4的輸入輸出端、以太網(wǎng)物 理層電路2-5的數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端、RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7的第一輸入輸出端、 RS485轉(zhuǎn)換隔離電路2-9的第一輸入輸出端、觸摸屏2-11的輸出端、液晶屏2_12的數(shù)據(jù)地 址總線輸入端、帶隔離保護的CAN物理層電路2-13的第一輸入輸出端、NANDFLASH內(nèi)存儲 器2-15的數(shù)據(jù)地址總線的輸入輸出端和同步動態(tài)隨機存取存儲器2-16的輸入輸出端；以 太網(wǎng)物理層電路2-5的輸入輸出端連接帶隔離保護的以太網(wǎng)接口電路2-6的第一輸入輸出 端；RS232轉(zhuǎn)換隔離電路2-7的第二輸入輸出端連接RS232通訊接口電路2_8的第一輸入 輸出端；RS485轉(zhuǎn)換隔離電路2-9的第二輸入輸出端連接RS485通訊接口電路2_10的第一 輸入輸出端；帶隔離保護的CAN物理層電路2-13的第二輸入輸出端連接CAN接口電路2-14 的第一輸入輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的電壓保護電路1-1由壓敏電阻RVDR2、第一電容C10、第二電容C2 和第三電容C11組成；A相電壓的+UA端連接壓敏電阻RVDR2的一端、第一電容C10—端、 第二電容C2的一端和電壓保護電路的第一輸出端，A相電壓的-UA端連接壓敏電阻RVDR2 的另一端、第一電容C10的另一端、第三電容C11的一端和電壓保護電路的第二輸出端，第 二電容C2的另一端與第三電容C11的另一端連接并接儀器外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的電壓調(diào)理電路1-2由限流電阻RA4、電壓互感器PT2、瞬態(tài)電壓穩(wěn) 壓二極管D1、取樣電阻RA2、運算放大器U1、低通濾波電阻R2和第四電容C12組成；電壓保 護電路1-1的第一輸出端連接限流電阻RA4的輸入端，電壓保護電路1-1的第二輸出端連 接電壓互感器PT1的原邊腳2 ；限流電阻RA4的輸出端連接電壓互感器PT2的原邊腳1 ；電 壓互感器PT1的副邊腳4連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1的一端、取樣電阻RA2的一端和運算 放大器U1的腳2，電壓互感器PT1的副邊腳3連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D1的另一端和運算 放大器的腳3并接模擬地；取樣電阻RA2的另一端連接運算放大器U1的腳6和低通濾波電 阻R2的輸入端；運算放大器U1的腳4連接-15VA電源，運算放大器U1的腳7連接+15VA 的電源，低通濾波電阻R2的輸出端連接第四電容C12的一端和電壓調(diào)理電路1-2的輸出端 UA，第四電容C12的另一端接模擬地。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的電流保護電路1-4由自恢復(fù)保險絲FS組成，三相交流電流自+IA 端輸入到自恢復(fù)保險絲FS的一端，自恢復(fù)保險絲FS的另一端作為電流保護電路1-4的輸 出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，其特征在于所述多功 能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀的電流調(diào)理電路1-5由電流互感器CT1、瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D2、取 樣電阻RA5、運算放大器U3、低通濾波電阻R3和第一電容R13組成；電流保護電路1_4的輸 出端連接電流互感器RA5的5腳，-IA端連接到電流互感器CT1的腳6，電流互感器CT1的 腳3連接取樣電阻RA5的輸入端、瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D2的一端和運算放大器U3的腳2， 電流互感器CT1的腳4連接瞬態(tài)電壓穩(wěn)壓二極管D3的另一端和運算放大器的腳3并接模擬地；運算放大器U3的腳6連接取樣電阻RA5的另一端和低通濾波電阻R3的輸入端；運算 放大器U3的腳4連接-15VA電源，運算放大器U3的腳7連接+15VA的電源；低通濾波電阻 R3的輸出端連接第一電容C13的一端和電流調(diào)理電路1-5的輸出端IA ；第一電容C13的另 一端接模擬地。
全文摘要
一種多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)，屬于電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)包括多個多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀、對時子系統(tǒng)和服務(wù)器計算機；多個多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀分別通過以太網(wǎng)或CAN總線接口或RS232通訊接口或RS485接口與全球定位系統(tǒng)對時模塊和服務(wù)器計算機進行通訊；其中所述的多功能電能質(zhì)量監(jiān)控分析儀由信號采集模塊1、信號分析調(diào)度模塊2和電源模塊3、服務(wù)器4和全球定位系統(tǒng)5組成。本發(fā)明硬件電路簡單、易擴展、便于安裝和調(diào)試，既可以作為整個電能質(zhì)量分析和故障錄波網(wǎng)絡(luò)的一個結(jié)點，也可以作為一個單獨的便攜式的儀表。
文檔編號H02J13/00GK101860076SQ20101015191
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者佘黎煌, 張石, 李在林, 王明全, 王頊, 錢若函, 鮑喜榮 申請人:東北大學(xué)