专利名称：一种多回路电能质量在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种电能质量监测装置，具体涉及ー种能够实现同时对多个电カ线回路的电能质量指标进行在线实时监测及录波的終端装置。
背景技术：
随着电子エ业的发展，使得大量的非线性负载(如PWM调速装置，各种整流器，电弧炉等)被应用于各种电子装置和エ业现场中，这些负载都会造成电压或电流波形的不定程度的畸变，对电能质量产生严重影响。这些电能质量问题将会增加电网的电能损耗及下游用电设备的故障率，比如，大量的谐波和三相不平衡问题会在中性线上感应出电流，造成中性线上出现额外的线路损耗，谐波电流会造成导线发热，引发设备故障井浪费电能，电压暂升、暂降等电能质量问题会造成生产线停运，计算机死机。 目前的电能质量监测技术一般分为单回路监测技术与多回路监测技术两种，单回路监测技术的优点是结构上更紧凑，整体冗余度高，可靠性更强，但每条线路都必须安装一台，总投资成本増加。多回路监测技术能够同时监测多条电カ线路，节省用户投资成本，但可靠性不强，一旦设备出现故障，多条线路数据都无法正常监测。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供ー种多回路电能质量在线监测装置，能够同时监测并存储多条电カ线回路的电能质量指标，每个通道具备高速同步采样与高速录波功能；并且具备交采单元数量可灵活配置，可靠性更高。为了解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案。ー种多回路电能质量在线监测装置，包括核心エ控板，其特征在于核心エ控板通过SPI总线连接有一至六个交采単元；所述的交采单元包括高速定点三十二位数字处理器DSP，所述高速定点三十二位数字处理器DSP分别连接有AD7606采样芯片和flash芯片，AD7606采样芯片连接有电压互感器和电流互感器；核心エ控板通过并行排线连接有前面板显示单元。所述核心エ控板包括ー块400MHZ主频的ARM9芯片，还包括通过物理隔离的双以太网RJ45通讯接ロ。所述前面板显示单元包括分别与所述核心エ控板连接的彩色液晶屏和键盘，还包括一路维护口和两路USB接ロ。所述核心エ控板通过串行总线分别连接有GPS时钟同步单元和扩展通讯单元。在所述的扩展通讯单元中，GPRS通讯接ロ，RS485，RS232，Modem共用一个串行通讯端ロ。所述核心エ控板通过USB ロ连接有用于三相电カ波形数据及电能质量指标存储的固态硬盘。所述核心エ控板通过IO接ロ分别连接有开关量输出单元和开关量输入光耦。[0013]所述核心エ控板通过并行总线连接有用于重要參数保存以及数据停电转存的NAND FLASH芯片和铁电存储芯片。本实用新型的积极效果在于集合了多回路电能质量监测技术与单回路电能质量监测技术的优点，能够同时对多个电カ线回路进行高精度地电能质量指标分析以及动态录波，減少用户一次性投资成本。另外，本实用新型采用总线式结构，交采单元数量可灵活配置，可配置成单回路监测模式也可配置成多回路监测模式。本实用新型还具有可靠性高的特点，当一路交采单元损坏，其他路都能正常工作，主CPU单元采用高度集成的核心电路板一体化设计，整体功耗低，不需要传统多回路监测终端必须的风扇散热系统，以及采用非机械式的固态硬盘存储，整机因没有机械转动器件， 使可靠性大大增强，另带有铁电芯片，当整个装置断电时，也能快速地保存断电时刻数据。
图I是本实用新型的总电气结构示意图。图2是本实用新型的交采单元电气结构示意图。图3是本实用新型的前面板显示单元示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
详细说明本实用新型的结构和工作原理。參照图1、2，本实用新型包括核心エ控板2。核心エ控板2通过SPI总线连接有一至六个交采単元I。所述的交采单元I包括高速定点三十二位数字处理器DSP，所述高速定点三十二位数字处理器DSP分别连接有AD7606采样芯片和flash芯片，AD7606采样芯片连接有三个电压互感器和三个电流互感器；核心エ控板2通过并行排线连接有前面板显示単元3。所述的核心エ控板2支持最多六个交采単元I同时接入到与核心エ控板2通讯的SPI总线板中。所述的核心エ控板2包括三路SPI总线接ロ，每路可以采集两个交采单元I数据。所述核心エ控板2为核心エ控板，它包括ー块400MHZ主频的ARM9芯片，还包括通过物理隔离的双以太网RJ45通讯接ロ。如图3，所述前面板显示单元3包括分别与所述核心エ控板2连接的600X480
5.7寸彩色液晶屏和小键盘，还包括一路维护口和两路USB接ロ。所述的核心エ控板2还通过串行总线连接有GPS时钟同步单元5与扩展通讯单元
4。在所述的扩展通讯单元4中，GPRS通讯接ロ，RS485，RS232，Modem共用一个串行通讯端ロ。所述的核心エ控板2还通过USB ロ连接有固态硬盘6用于三相电カ波形数据及电能质量指标存储。所述的核心エ控板2还通过IO接ロ连接有六路开关量输出单元和六路开关量输入光耦。所述的核心エ控板2还通过并行总线连接有一片NAND FLASH芯片和一片铁电存储芯片，用于重要參数的保存以及数据停电转存。所述的前面板显示单元3中的液晶屏通过并行总线与核心エ控板2连接，小键盘通过IO ロ与核心エ控板2连接。所述的前面板显示单元3中的小键盘带有四个功能键，十个数字键和六个方向键。本实用新型采用后插件板式结构，每个交采单元I、通讯单元4、遥信遥控单元7、固态硬盘6以及GPS时钟单元5都以插件板形式接入，各个插件板通过总线的方式与核心エ控板2单元通讯，因此每个模块都可以灵活配置。交采单元I带有400MHZ主频的DSP芯片以及高速同步采样的AD7606芯片，每个交采单元I可对单个电カ线回路的三相电压及三相电流数据进行高速采样，完成对各稳态和暂态电能质量指标的计算，以及对电カ波形的高速录波，采样率高达20. 48KHZ，可以检测持续时间最小到50us的瞬态电压事件，并将处理结果通过SPI总线上传到核心エ控板中。在每个交采单元I的DSP芯片中实现采样数据的滤波、降采样、FFT谐波算法、电压偏差和频率偏差监测、三相不平衡的监测和各序分量的分解算法、闪变及电压波动的检测算法；实现电压暂升、电压暂降、短时中断以及电压瞬态冲击、瞬态振荡等事件的监测及波形记录。核心エ控板2是整个系统的核心，首先通过SPI总线接收最大六个交采単元I上传的电能质量监测数据及电カ波形数据，并在其400MHZ ARM9芯片中对收集的各指标数据进行统计、压缩、存储、显示、告警及上传等工作。将指标及录波数据压缩后，可以以PQDIF，C0MTRADE等多种通用文件记录格式存于固态硬盘6中，最大可存储六个电カ线回路连续ー个月的录波数据以及一年的电能质量监测指标数据。核心エ控板2支持双以太网通讯，以及IEC61850、104等多种电カ系统通讯规约，可以同时将数据高速上传到不同类型的主站系统，并实现物理隔离。核心エ控板2通过扩展通讯单元4，可扩展GPRS，RS485，RS232，电カMODEM等多种通讯方式。通过遥信遥控单元7实现装置报警，状态变位信息采集等扩展功能。核心エ控板2可通过GPS时钟单元5实现精度为ms级的对吋。当装置断电时，通过铁定芯片可快速存储当前数据，保证断电时刻数据不丢失。前面板显示单元3为整个装置的交互界面，采用大屏幕，高分辨率的彩色液晶屏，并带有便捷地数字键盘，可实现各回路监测数据、电カ线波形，频谱图和矢量图的实时显示，并对装置參数的快速设置。
权利要求1.ー种多回路电能质量在线监测装置，包括核心エ控板(2)，其特征在于核心エ控板(2)通过SPI总线连接有一至六个交采单元(I);所述的交采单元(I)包括高速定点三十ニ位数字处理器DSP，所述高速定点三十二位数字处理器DSP分别连接有AD7606采样芯片和flash芯片，AD7606采样芯片连接有电压互感器和电流互感器；核心エ控板(2)通过并行排线连接有前面板显示单元(3 )。
2.根据权利要求I所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述核心エ控板(2)包括ー块400MHZ主频的ARM9芯片，还包括通过物理隔离的双以太网RJ45通讯接ロ。
3.根据权利要求I或2所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述前面板显示单元(3)包括分别与所述核心エ控板(2)连接的彩色液晶屏和键盘，还包括一路维护口和两路USB接ロ。
4.根据权利要求I或2所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述核心エ控板(2)通过串行总线分别连接有GPS时钟同步单元(5)和扩展通讯单元(4)。
5.根据权利要求4所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于在所述的扩展通讯单元(4)中，GPRS通讯接ロ，RS485，RS232, Modem共用一个串行通讯端ロ。
6.根据权利要求I或2所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述核心エ控板(2 )通过USB ロ连接有用于三相电カ波形数据及电能质量指标存储的固态硬盘(6 )。
7.根据权利要求I或2所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述核心エ控板(2)通过IO接ロ分别连接有开关量输出单元和开关量输入光耦。
8.根据权利要求I或2所述的多回路电能质量在线监测装置，其特征在于所述核心エ控板(2)通过并行总线连接有用于重要參数保存以及数据停电转存的NAND FLASH芯片和铁电存储芯片。
专利摘要本实用新型是一种多回路电能质量在线监测装置，核心工控板(2)通过SPI总线连接有一至六个交采单元(1)；所述的交采单元(1)包括DSPBF518高速定点三十二位数字处理器，所述DSPBF518高速定点三十二位数字处理器分别连接有AD7606采样芯片和flash芯片，AD7606采样芯片连接有电压互感器和电流互感器；核心工控板(2)通过并行排线连接有前面板显示单元(3)。集合了多回路电能质量监测技术与单回路电能质量监测技术的优点，能够同时对多个电力线回路进行高精度地电能质量指标分析以及动态录波，减少用户一次性投资成本。
文档编号G01R31/00GK202453437SQ20122006195
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者吴章宪, 吴震, 张奔, 蒋剑跃, 陈杰 申请人:烟台东方威思顿电气有限公司