技术领域本发明涉及电气检测技术领域，特别涉及一种动态电能质量检测装置。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，电力电子器件及设备在电力系统中大量使用，从而导致电网中电能质量日益恶化；另一方面，现代工业、商业、农业及居民用户的用电设备对电能质量越来越敏感，对供电质量提出了更高的要求，因此提高电能质量具有重要的意义。传统的8位、16位单片机的电能质量检测装置存在处理速度慢、硬件结构不够完善等缺点；目前的电能质量检测装置大多采用定点DSP来实现，DSP具有强大的数据处理能力，但DSP程序串行运行，当涉及到大批量数据计算任务时，其实时计算方面略显不足，即不能满足大量设备的多种状态参数进行检测。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种动态电能质量检测装置。技术方案：本发明涉及一种动态电能质量检测装置，该装置包括信号同步采样模块、信号调理模块、硬件锁相环模块、FPGA逻辑计算模块、ARM主处理器模块和人机界面显示模块；信号同步采样模块输入端接入三相电网电流/电压，输出端分别与信号调理模块和硬件锁相环模块连接，硬件锁相环模块输出端与信号调理模块连接，FPGA逻辑计算模块的输入端与信号调理模块连接，输出端与ARM主处理器模块相互连接，人机界面显示模块与ARM主处理器模块相互连接。信号同步采样模块将输入的模拟电压电流信号转为数字信号，同时实现对电网信号频率的同步跟踪以及电信号的同步采样，信号调理模块对采样的电压电流信号进行滤波和电压值调整，并将信号送入FPGA逻辑计算模块，FPGA逻辑计算模块负责完成对基本电力参数、谐波等参量的计算分析，最后通过人机界面显示模块动态显示电能质量检测结果。所述信号同步采样模块采用差动输入交流耦合电路，优先采用可编程A/D转换器型号为AD73360。所述信号调理模块由顺序连接的高阻抗调理电路、输入箝位保护电路、二阶抗混叠滤波器和输入缓冲电路组成。所述硬件锁相环模块主要由CD4046构成的核心电路和CD4046构成的分频器两部分组成。所述FPGA逻辑计算模块优先采用Altera公司的EP4CE15F17C8芯片。所述ARM主处理器模块优先采用ARM公司的LPC2292芯片。所述人机界面显示模块的通信方式采用RS485，RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器组合。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、本发明装置采用FPGA+ARM结构，其处理速度较快、计算精度高，且硬件结构较简单，能够快速精准地实现对电能质量动态监测。2、本发明装置功能全面、实时性强、性能可靠、测量精准、体积小、成本低，可用于电网端实时在线监控，具有广泛的应用空间及市场空间。附图说明图1为本发明的系统结构示意图。图2为本发明中信号同步采样模块的电路原理图。图3为本发明中信号调理模块的原理框图。图4为本发明中硬件锁相环模块的电路原理图。图5为本发明中人机界面显示模块的电路原理图。具体实施方式下面结合附图及实施例进一步说明本发明的技术方案。如图1所示，一种动态电能质量检测装置，该装置包括信号同步采样模块、信号调理模块、硬件锁相环模块、FPGA逻辑计算模块、ARM主处理器模块和人机界面显示模块；信号同步采样模块输入端接入三相电网电流/电压，输出端分别与信号调理模块和硬件锁相环模块连接，硬件锁相环模块输出端与信号调理模块连接，FPGA逻辑计算模块的输入端与信号调理模块连接，输出端与ARM主处理器模块相互连接，人机界面显示模块与ARM主处理器模块相互连接。信号同步采样模块将输入的模拟电压电流信号转为数字信号，同时实现对电网信号频率的同步跟踪以及电信号的同步采样，信号调理模块对采样的电压电流信号进行滤波和电压值调整，并将信号送入FPGA逻辑计算模块，FPGA逻辑计算模块负责完成对基本电力参数、谐波等参量的计算分析，最后通过人机界面显示模块动态显示电能质量检测结果。如图2所示，所述信号同步采样模块采用差动输入交流耦合电路，优先采用可编程A/D转换器型号为AD73360；REFOUT为AD73360产生的基准输出，该基准可经过编程来适应3V或5V的电源工作；C1、C2是耦合电容，其值可取为0.1μF；R1和C3、R2和C4共同构成一阶低通滤波器，可以起着反混叠的作用；R3、R4起着偏置模拟输入端的电平的作用；其中的x可以为6路通道中的任一路。如图3所示，所述信号调理模块由顺序连接的高阻抗调理电路、输入箝位保护电路、二阶抗混叠滤波器和输入缓冲电路组成，主要对采样的电压电流信号进行滤波和电压值调整。如图4所示，所述硬件锁相环模块主要由CD4046构成的核心电路和CD4046构成的分频器两部分组成；图中左侧是CD4046核心电路部分，其中引脚1是用来显示CD4046的工作状态，如果锁相环对输入信号处于锁定状态，该引脚为高电平，否则为低电平；右侧是由CD4046构成的分频器，获得信号周期及频率，同时将倍频脉冲作为同步采样脉冲。如图5所示，所述人机界面显示模块的通信方式采用RS485，RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器组合；其抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好，其最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mb/s，可将电能质量数据传输到远距离的上位机。