一种电力谐波检测系统的制作方法

本发明涉及电力建设领域，尤其是一种电力谐波检测系统。

背景技术：

基于fft算法的电力系统谐波检测装置，大多采用dsp芯片设计，运算能力很强，速度很快；但是其顺序执行的模式限制了其进行fft运算的速度，而现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray,fpga)在近年来获得了突飞猛进的发展，目前已成为实现数字系统的主流平台之一，与dsp相比，fpga最大的优势就是可以进行并行计算，使用fpga为原型平台运行算法时，它不仅能够对硬件的真实情况进行仿真，还能够自动生成硬件实现所需要的硬件描述语言代码，因此采用fpga进行全新的电力谐波检测系统的设计dsp可以大幅度减少工作量，缩短开发周期。

本发明就是为了解决以上问题而进行的改进。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供减少工作量，提高工作效率，缩短开发周期的一种电力谐波检测系统。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电力谐波检测系统，包括采样电路和fpga，所述采样电路包含a-a/d转换电路、b-互感器及滤波电路和c-锁相倍频电路；

所述fpga包含d-控制单元、e-fft模块、f-fifo模块和g-时钟；

进一步的，所述待测信号经b-互感器及滤波电路转换成低压信号，转换成的低压信号然后进入a-a/d转换电路，同时c-锁相倍频电路跟踪b-互感器及滤波电路转换成的低压信号的频率变化；

更进一步的，所述d-控制单元由状态机实现；

所述检测系统中还设置有开发板，所述开发板和采样电路之间通过n-exp接口进行通信；

具体的，所述fpga安装在开发板上，所述开发板上还设置有基振、存储器、串口、jtag口，fpga与基振、存储器、串口、jtag口相互通讯，基振、存储器、串口、jtag口再将信号传输给l-上位机；

所述g-时钟由fpga对开发板上的时钟分频后提供；

所述a-a/d转换电路由k-max125模数转换器和m-电平转换电路构成；

b-互感器及滤波电路由h-电压电流互感器、i-调理电路、g-滤波电路构成；

c-锁相倍频电路由cd4046集成电路构成；

所述g-滤波电路分别将信号传递给cd4046集成电路和k-max125模数转换器，cd4046集成电路在将信号传递给n-exp接口，k-max125模数转换器通过m-电平转换电路与n-exp接口之间相互通信；

其中，待测电压、电流信号经互感器调理电路转化成便于采样的低压信号，经滤波器滤除检测范围外的高次谐波、高频干扰信号和噪声，然后进入a/d转换电路，电压、电流的模拟信号转换成可以用于计算的数字信号；锁相倍频电路用于跟踪待测信号的频率变化，以实现对信号的整周期采样；

控制单元主要由状态机的形式实现，当接收到锁相倍频电路送来的倍频信号时，驱动a/d转换器进行采样。a/d转换器完成一次采样，先将数据送入到fifo模块暂存，当数据达到进行fft计算所需点数后，状态机控制fifo模块将数据送入fft模块进行计算。为保证数据由a/d转换电路进入fpga时的同步，a/d转换电路中的时钟由fpga对开发板上的时钟分频后提供。

本发明的有益效果在于：采用fpga进行全新的电力谐波检测系统的设计dsp可以大幅度减少工作量，fpga可进行并列运算，提高了工作效率，缩短了开发周期。

附图说明

图1是本发明提出的一种电力谐波检测系统的结构框图。

图2是本发明提出的一种电力谐波检测系统的硬件组成框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

参照图1、图2所示，该一种电力谐波检测系统，包括采样电路1和fpga2，所述采样电路1包含a-a/d转换电路、b-互感器及滤波电路和c-锁相倍频电路；

所述fpga2包含d-控制单元、e-fft模块、f-fifo模块和g-时钟；

进一步的，所述待测信号经b-互感器及滤波电路转换成低压信号，转换成的低压信号然后进入a-a/d转换电路，同时c-锁相倍频电路跟踪b-互感器及滤波电路转换成的低压信号的频率变化；

更进一步的，所述d-控制单元由状态机实现；

所述检测系统中还设置有开发板3，所述开发板3和采样电路1之间通过n-exp接口进行通信；

具体的，所述fpga2安装在开发板3上，所述开发板3上还设置有基振、存储器、串口、jtag口，fpga与基振、存储器、串口、jtag口相互通讯，基振、存储器、串口、jtag口再将信号传输给l-上位机；

所述g-时钟由fpga对开发板3上的时钟分频后提供；

所述a-a/d转换电路由k-max125模数转换器和m-电平转换电路构成；

b-互感器及滤波电路由h-电压电流互感器、i-调理电路、g-滤波电路构成；

c-锁相倍频电路由cd4046集成电路构成；

所述g-滤波电路分别将信号传递给cd4046集成电路和k-max125模数转换器，cd4046集成电路在将信号传递给n-exp接口，k-max125模数转换器通过m-电平转换电路与n-exp接口之间相互通信；

其中，待测电压、电流信号经互感器调理电路转化成便于采样的低压信号，经滤波器滤除检测范围外的高次谐波、高频干扰信号和噪声，然后进入a/d转换电路，电压、电流的模拟信号转换成可以用于计算的数字信号；锁相倍频电路用于跟踪待测信号的频率变化，以实现对信号的整周期采样；

控制单元主要由状态机的形式实现，当接收到锁相倍频电路送来的倍频信号时，驱动a/d转换器进行采样。a/d转换器完成一次采样，先将数据送入到fifo模块暂存，当数据达到进行fft计算所需点数后，状态机控制fifo模块将数据送入fft模块进行计算。为保证数据由a/d转换电路进入fpga时的同步，a/d转换电路中的时钟由fpga对开发板上的时钟分频后提供。

采用fpga进行全新的电力谐波检测系统的设计dsp可以大幅度减少工作量，fpga可进行并列运算，提高了工作效率，缩短了开发周期。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：

技术总结
一种电力谐波检测系统，包括采样电路和FPGA，所述采样电路包含A‑A/D转换电路、B‑互感器及滤波电路和C‑锁相倍频电路；所述FPGA包含D‑控制单元、E‑FFT模块、F‑FIFO模块和G‑时钟；进一步的，所述待测信号经B‑互感器及滤波电路转换成低压信号，转换成的低压信号然后进入A‑A/D转换电路，同时C‑锁相倍频电路跟踪B‑互感器及滤波电路转换成的低压信号的频率变化；采用FPGA进行全新的电力谐波检测系统的设计DSP可以大幅度减少工作量，FPGA可进行并列运算，提高了工作效率，缩短了开发周期。

技术研发人员：陆峰;郁云忠;李飞伟
受保护的技术使用者：嘉善恒兴电力建设有限公司;嘉兴恒创电力设计研究院有限公司嘉善分公司;国网浙江嘉善县供电公司
技术研发日：2017.08.29
技术公布日：2018.03.09