专利名称：无线通讯式配电综合测录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配电系统电能质量综合监测和记录装置，该装置集数据采集、数据分析、数据存储和数据传输与一体，用于配电系统电能质量的实时监测和定期分析评估。
本发明是这样实现的一种无线通讯式配电综合测录仪，包括AC-DC供电模块、电压、电流互感器、数模转换器ADC、数字信号处理器CPU1、系统时钟及参数存储器、程序存储器1、数据存储器、外部逻辑电路1、与CPU1连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡，GPRS通讯卡包括数字信号处理器CPU2、程序存储器2、外部逻辑电路2、通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡，CPU2经中断及控制线、数据总线、地址总线连接外部逻辑电路2、CPU2经地址总线和数据总线连接程序存储器2，CPU2通过通讯模块经串行通讯接口连接CPU1，与CPU1交换数据，同时CPU2通过串并转换模块连接GPRS模块，GPRS模块连接SIM卡，CPU2与GPRS模块和SIM卡进行数据交换，GPRS模块连接天线，数据信号经天线发送出去。
本发明采用了基于GPRS的无线通讯方式，免去了技术人员现场抄表的麻烦，只需支付合理的信息通讯费用，就能在各级监控中心进行实时监控，且无需布设专门的通讯线路。选用高性能CPU芯片，使得数据采集分析的速度更快、精度更高、数据存储量更大，既满足了电力系统电能质量的定期分析，又适用于电能质量的实时监测和故障报警。
图中1多路数模转换器(简称ADC)，2数字信号处理器(简称CPU或DSP)，3数据存储，4系统时钟，5 GPRS通讯卡，6通讯模块。
参见图2，电源部分采用定制的AC-DC供电模块，采样电源同时作为工作电源，无需另接电源，即使用三相交流供电。监测电压(二次侧，相电压)可以从50V-350V；并且在电力系统缺相运行时(甚至任意两相都缺电时)，配电综合测录仪都能维持正常工作。
待监测电压、电流经电压、电流互咸器检测后得到的电压、电流信号输入模数转换模块(包括运算放大电路和AD转换器)，AD转换模块选用的ADC芯片是MAXIM公司的MAX125，该芯片采样精度高，具有14位分辨率，采样频率76kHz(4通道)；内部集成采样保持电路；并行输出，由电平转换模块将数字信号转换到适合CPU1芯片的3.3V电平；该芯片量程是±5V，差分输入，模拟部分只需再加上简单量程放大电路即可，抗干扰能力强、精度高。
处理器CPU1选用TI公司的32位浮点DSP——TMS320VC33。该芯片采用哈佛结构，4级流水线操作，指令执行周期17ns，外设包括一个DMA控制器和一个缓冲串口。这样数据采集和处理的速度快、精度高全部监测量的刷新时间小于0.5s，精度为0.5％；使用DS1553提供系统日期、时间，走时准确，时间误差小于1s/星期，系统参数存储在DS1553中，停电时该芯片有锂电池供电，数据可以保存十年不丢失；处理器CPU1连接外部逻辑电路1，外部逻辑电路1采用CPLD-XC9572XL，实现模块接口、时序控制等功能。采样结果送至CPU1运算处理(DFT变换、相关分析计算)后，用专门的flash存储器存储数据；flash存储器还用作程序存储器，系统上电后，程序1(UI运算存储程序)自动加载到CPU1中运行。
兼有两种通讯方式。1)RS232通讯提供现场通讯的接口，可以用作设备初装时的数据读取和参数设定，也可以用作定期设备检查时数据读取端口。2)GPRS无线通讯使用装置本身自带的GPRS通讯模块无线发送数据，通过已有的公用通讯网络传输数据，无需申请专线或布设电缆。其通讯速率高，最高上行波特率可达42.8kbps。该通讯方式不仅可以用作设备的远程参数设定、定期数据读取，还可以用来进行远程无线实时数据监测。
GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业务，是在现有的GSM系统上发展出来的一种分组数据承载系统。适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
参见图3，GPRS通讯卡包括CPU2、程序存储器2、外部逻辑电路2、通讯接口模块(通讯模块和串并转换模块)、GPRS模块和SIM卡，CPU2经中断及控制线、数据总线、地址总线连接外部逻辑电路2，外部逻辑电路2与外部逻辑电路1相同，采用CPLD-XC9572XL，实现模块接口、时序控制等功能；CPU2经地址总线和数据总线连接程序存储器2，程序存储器2只用于存储程序，系统上电后，程序2(GPRS通讯程序)自动加载到CPU2中运行，CPU2完成数据通讯、数据暂存、GPRS网络登陆、通讯连接建立、通讯协议实现等任务；CPU2通过通讯模块经串行通讯接口连接CPU1，与CPU1交换数据；同时CPU2通过串并转换模块连接GPRS模块，GPRS模块连接SIM卡，CPU2与GPRS模块和SIM卡进行数据交换，GPRS模块连接天线，数据信号经天线发送出去。处理器CPU2与CPU1相同，选用TI公司的32位浮点DSP——TMS320VC33。GPRS模块采用CMS91-80。本发明的实施例选用工业级芯片，工作温度从-20℃--80℃，采用防火、抗电磁干扰外壳，完全适应电力配电系统的工作环境。
权利要求
1.一种无线通讯式配电综合测录仪，包括AC-DC供电模块、电压、电流互感器、数模转换器ADC、数字信号处理器CPU1、系统时钟及参数存储器、程序存储器1、数据存储器、外部逻辑电路1，其特征是该测录仪还包括与CPU1连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡，GPRS通讯卡包括数字信号处理器CPU2、程序存储器2、外部逻辑电路2、通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡，CPU2经中断及控制线、数据总线、地址总线连接外部逻辑电路2、CPU2经地址总线和数据总线连接程序存储器2，CPU2通过通讯模块经串行通讯接口连接CPU1，与CPU1交换数据，同时CPU2通过串并转换模块连接GPRS模块，GPRS模块连接SIM卡，CPU2与GPRS模块和SIM卡进行数据交换，GPRS模块连接天线，数据信号经天线发送出去。
全文摘要
本发明涉及一种配电系统电能质量综合监测和记录装置。一种无线通讯式配电综合测录仪，包括数模转换器ADC、数字信号处理器CPU1、系统时钟及参数存储器、程序和数据存储器、外部逻辑电路1、与CPU1连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡，GPRS通讯卡包括CPU2、程序存储器2、外部逻辑电路2、通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡，CPU2经中断及控制线、数据总线、地址总线连接外部逻辑电路2、CPU2连接程序存储器2，CPU2通过通讯模块经串行通讯接口连接CPU1，与CPU1交换数据，同时CPU2通过串并转换模块连接GPRS模块，GPRS模块连接SIM卡，CPU2与GPRS模块和SIM卡进行数据交换，GPRS模块连接天线，数据信号经天线发送出去。
文档编号G08C17/02GK1453750SQ0311709
公开日2003年11月5日 申请日期2003年5月22日 优先权日2003年5月22日
发明者陆政德, 张晔, 冒勇, 宋雷军 申请人:上海临空瑞华电器有限公司