配电网在线监测终端模块的制作方法

本发明涉及配电网运行状态监测领域，特别涉及一种配电网在线监测终端模块。

背景技术：

在泛在电力物联网建设的大背景下，电气参数信息的采集作为建设泛在电力物联网的第一步，是运用于电力系统实时监控的极其重要的手段，影响着电力系统的安全稳定运行。

目前，受到设备和技术等多方面因素的限制，国内对于三相电压电流采集技术普遍存在精度不高等问题。随着泛在电力物联网建设的推进，三相电压电流信号采集对精度和速度的要求也越来越高，故配电网在线监测终端模块具有很大的研究价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种配电网在线监测终端模块，解决了现有技术存在的上述问题。本发明提高配电网在线监测终端模块性能，提高其数据采集的精度和速度。本发明具有3路电压采集电路和3路电流采集电路，经6路电压电流信号调理电路，可将采集的三相电压电流模拟量经ad转换后传到dsp控制芯片。对6路信号的采集互不影响，实现高精度地将信号传输到dsp控制芯片进行数据处理。ad芯片获得的三相电压电流交流信号在gps高精度的时钟同步下进行数字量的转换，得到高精度的数字量信号，然后把该信号传送给dsp进行数据的进一步分析处理，获得所需的相量值。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

配电网在线监测终端模块，包括电压、电流信号取样电路，电压、电流信号调理电路，ad转换电路，dsp控制模块，电源电路，基准电压电路，时钟电路；

所述电压、电流信号取样电路：三相交流电压信号取样电路选用电阻分压的方式进行取样，三相电压信号的取样过程相同，电压信号经过高精密电阻（r1、r2）分压，经过稳压管（d1、d2）的电压保护，进入运算放大器（u1）；三相交流电流信号取样电路选用电流互感器进行取样，三相电流信号的取样过程相同，电流信号通过功率继电器（j1a、j2a）来控制选取电流量程，经过熔断器（f1、f2）进入inak型电流互感器（j0）输入端，进入运算放大器（u2）。

所述的电压、电流信号调理电路：通过从取样电路中输出的电压电流信号进入电压、电流信号调理电路，这6路电压电流信号调理电路是一致的；输入信号经过运算放大器（u3）构成的电压跟随器，经过电容（c2）和电阻（r9）构成的滤波电路进行滤波。

所述的基准电压电路：电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c125），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-3.3v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为3.3v；电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c131），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-2.5v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为2.5v；电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c137），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-1.2v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为1.2v。

ad转换电路与dsp控制模块及其连接电路：ad转换电路（u4）为ad7656芯片，其输入端ch1.1至ch6.1为来自经过调理电路的采集的三相电压和三相电流模拟量，在ad7656芯片的db0至db15输出端输出16位经过译码后的数字量，经过cpa电平转换芯片（u5）的电平转换，直接传输到dsp控制器（u6）的输入端，dsp控制器根据gps的实时授时信号脉冲进行数据处理，计算出高精度的三相电压电流信号的相量值。

本发明的有益效果在于：本发明的配电网在线监测终端模块，接入输电线路中三相电压和三相电流信号，经过三路电压信号和三路电流信号的采集与信号调理，在dsp的控制下利用ad转换芯片进行相应的ad转换，将电力线路的运行数据以数字信号的形式传送给dsp，通过gps对ad转换芯片和dsp控制芯片的实时授时，dsp控制器通过数据处理可实现对三相电压电流相量值的测量。与传统数据采集器相比较，此配电网在线监测终端模块具有数据采集精确、安全性高、采集迅速等优点，通过测量的电力信号相量值，可以进行对电力系统运行的预测，及时排查故障，增强了电力系统的安全稳定运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的总体结构框图；

图2为本发明的电压信号取样电路原理图；

图3为本发明的电流信号取样电路原理图；

图4为本发明的电压、电流信号调理电路原理图；

图5为本发明的基准电压信号电路原理图；

图6为本发明的供电电源电路信号原理图；

图7为本发明的ad转换电路原理图；

图8为本发明的ad与dsp之间连接电路原理图；

图9为本发明的dsp芯片最小系统电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图9所示，本发明的配电网在线监测终端模块，是以dsp处理器tms32028335为核心，在gps实时授时模块作用下，实现在线监测终端高速、高精度的三相交流电压电流信号的采集和三相交流电压电流相量值数据处理。它包括：电压、电流信号取样电路，电压、电流信号调理电路，ad转换电路，dsp控制模块，电源电路，基准电压电路，时钟电路。采集的电压、电流信号各3路，各路信号之间相互独立、互不影响，实现输电线路电压、电流相量的测量功能，能够实时监测上传配电网的运行状态数据。

所述电压、电流信号取样电路：三相交流电压信号取样电路选用电阻分压的方式进行取样，三相电压信号的取样过程相同，以a相电压取样为例。电压信号经过高精密电阻（r1、r2）分压，经过稳压管（d1、d2）的电压保护，进入opa2277型运算放大器（u1）；三相交流电流信号取样电路选用电流互感器进行取样，三相电流信号的取样过程相同，以a相电流取样为例。电流信号通过g4w型功率继电器（j1a、j2a）来控制选取电流量程，经过熔断器（f1、f2）进入inak型电流互感器（j0）输入端，进入opa2277型运算放大器（u2）。

所述的电压、电流信号调理电路：通过从取样电路中输出的电压电流信号进入电压、电流信号调理电路，这6路电压电流信号调理电路是一致的；输入信号经过op4177型运算放大器（u3）构成的电压跟随器，经过电容（c2）和电阻（r9）构成的滤波电路进行滤波。

所述的基准电压电路：电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c125），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-3.3v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为3.3v；电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c131），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-2.5v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为2.5v；电源电压vdd与dgnd之间串联一个电容（c137），电源电压输入到正向低压降稳压器（as1117-1.2v），输出电压与数字地之间串联电容，得到基准电压为1.2v。

ad转换电路与dsp控制模块及其连接电路：ad转换电路（u4）为ad7656芯片，其输入端ch1.1至ch6.1为来自经过调理电路的采集的三相电压和三相电流模拟量，在ad7656芯片的db0至db15输出端输出16位经过译码后的数字量，经过74fct163245型cpa电平转换芯片（u5）的电平转换，直接传输到tms320f28335型dsp控制器（u6）的输入端，dsp控制器根据gps的实时授时信号脉冲进行数据处理，计算出高精度的三相电压电流信号的相量值。

实施例：

参见图1至图9所示，本发明的配电网在线监测终端模块，包括运算放大器（opa2277），功率继电器（g4w），运算放大器（op4177），低压降稳压器（as1117-3.3v），低压降稳压器（as1117-2.5v），ad转换芯片（ad7656），dsp控制芯片（tms320f28335），电平转换芯片（74fct163245cpa），熔断器（f1和f2），电流互感器（inak），电容（c1等），电阻（r1等），电感（l1和l2）等。接入输电线路中三相电压和三相电流信号，经过三路电压信号和三路电流信号的采集与信号调理，在dsp的控制下利用ad转换芯片（ad7656）进行相应的ad转换，将电力线路的运行数据以数字信号的形式传送给dsp，通过gps对ad转换芯片（ad7656）和dsp控制芯片（tms320f28335）的实时授时，dsp控制器通过数据处理可实现对三相电压电流相量值的测量。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。