专利名称：基于双cpu的电能质量在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统中的电能质量监测，具体涉及ー种基于双CPU的电能质量在线监测仪。
背景技术：
现有的电能质·量的监测方式主要有三种设备入网前的专门检测、设备使用中的定期或不定期检测以及在线监測。由于电能质量问题的特殊性，前两种监测方式的监测数据不能全面和准确的反映出电カ系统电网的电能质量信息，只有采用分布式在线监测的方式，结合综合的高级电能质量分析和评估系统，才能真实反映电能质量情況，并查找出污染源，制定出对应的解决方案。目前，能综合测量多种电能质量的在线监测仪还比较少，这些监测装置在实际应用中往往存在以下缺陷1)CPU不仅需要负担数据处理，同时也要实现通讯及人机交互等功能，负担较重，往往以牺牲电能质量监测指标的实时性和精确性为代价；2)电能质量监测功能比较单一，不能将多项指标测量综合在一起，无法满足对电能质量综合评估的需要，实用性差；3)通讯方式単一，具体应用中在某些特殊监测点不利于实现电能质量的网络化监测。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种基于双CPU的电能质量在线监测仪，可提高对电能质量的监测能力。为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下一种基于双CPU的电能质量在线监测仪，包括用于采集转换外部三相电压电流信号的数据采集模块、用于对采集转换的信息按电能质量指标分析计算的数据处理分析�？�、双ロ RAM、外围控制�？�、CPLD电路�？�、外围�？椋鐾馕？榘ㄓ糜诖娲⒓嗖馐莸氖荽娲⒛？�、用于上传监测数据的通讯模块和用于显示监测数据的显示�？椋鍪莶杉？�、数据处理分析模块、双ロ RAM、外围控制�？�、CPLD电路�？橐来蜗嗔鯟PLD电路�？榉直鹩胧荽娲⒛？�、通讯�？�、显示�？橄嗔凰鍪荽矸治瞿？楹屯馕Э刂颇？槟诜直鹁哂懈髯远懒⒌腃PU芯片，通过数据采集�？椴杉⒆煌獠咳嗟缪沟缌餍藕牛墒荽矸治瞿？槎懒⒔蟹治黾扑愫蠡竦眉嗖饨Y果，并将检测结果存入双ロ RAM中，外围控制�？槎寥∷� RAM中的监测结果再通过CPLD电路�？槎懒⒖刂仆馕？槭凳毕煊�。本实用新型所述数据采集�？榘ǹ够斓瞬ㄆ�、A/D转换器、过零比较电路、选相电路、锁相倍频电路；外部三相电压电流信号经过抗混叠滤波器滤波后输出，该抗混叠滤波器的输出端一路依次连接A/D转换器、数据处理分析�？椋硪宦芬来瘟庸惚冉系缏�、选相电路、锁相倍频电路，所述锁相倍频电路控制A/D转换器输出的采样信号，所述选相电路还通过数据处理分析模块控制A/D转换器输出的采样信号。[0008]本实用新型所述通讯�？榘ǚ直鹩隒PLD电路�？橄嗔腞S232通讯单元、RS485通讯单元、以太网接ロ单元。本实用新型所述通讯�？榛拱℅PRS通讯单元,该GPRS通讯单元通过RS232通讯单元与CPLD电路�？橄嗔Ｓ胂钟屑际跸啾龋臼涤眯滦途哂腥缦掠诺鉏)采用独立CPU単独计算分析采样数据，可实现对电能质量多种指标的综合监测,并且满足实时性,完整性和精确性的要求；2)采用独立CPU単独处理人机交互、通讯和存储等功能，不占用数据处理芯片资源，响应速度快； 3)采用大規模可编程器件CPLD，減少大量外围电路，提高系统的可靠性，同时增强了系统的灵活性；4)支持多种通讯方式，适用于各种现场情况，能满足多种不同供电接线方式的需要，通用性强，并且便于远程监测和控制。
图I是本实用新型监测仪的�？榱邮疽馔迹煌�2是本实用新型数据采集�？榈牧邮疽馔迹煌�3是本实用新型数据处理分析模块、通讯�？�、存储�？榈牧邮疽馔迹煌�4是本实用新型的数据处理分析模块的工作流程图；图5为本实用新型监测仪工作流程图。图中1、三相电压电流信号，2、数据采集�？椋�3、数据处理分析�？椋�4、双ロ RAM，
5、外围控制�？椋�6、CPLD电路模块，7、显示模块，8、存储�？椋�9、通讯�？椋�10、GPS通讯模块，1URAM, 12、EEPR0M 铁电，13, FLASH 存储芯片，14、CH376 芯片，15, SD 卡接ロ，16、USB 接ロ，17、RTL8019芯片，18、TL16C552串ロ扩展芯片，19、RS232通讯单元，20、RS485通讯单元，21、以太网接ロ模块，22、看门狗复位电路，23、实时时钟电路，24、抗混叠滤波器，25、电源系统，26、A/D转换器，27、过零比较电路，28、选相电路，29、锁相倍频电路。
具体实施方式
如图I所示的基于双CPU的电能质量在线监测仪，它包括用于采集转换外部三相电压电流信号I的数据采集�？�2、用于对采集转换的信息按电能质量指标分析计算的数据处理分析�？�3、双ロ RAM4、外围控制模块5、CPLD电路模块6、外围�？椋馕？榘ㄓ糜诖娲⒓嗖馐莸氖荽娲⒛？�8、用于上传监测数据的通讯�？�9和用于显示监测数据的显示�？�7，数据采集模块、数据处理分析模块、双ロ RAM、外围控制�？�、CPLD电路�？橐来蜗嗔珻PLD电路�？榉直鹩胧荽娲⒛？�、通讯模块、显示�？橄嗔皇荽矸治瞿？楹屯馕Э刂颇？槟诜直鹁哂懈髯远懒⒌腃PU芯片，通过数据采集�？椴杉⒆煌獠咳嗟缪沟缌餍藕牛墒荽矸治瞿？槎懒⒔蟹治黾扑愫蠡竦眉嗖饨峁⒔觳饨峁嫒胨� RAM中，外围控制�？槎寥∷� RAM中的监测结果再通过CPLD电路�？槎懒⒖刂仆馕？槭凳毕煊Γ赐ü鼵PLD实现对监测结果数据储存、通讯和显示的控制。通过这种方式不仅为CPU提供了更多的利用空间，实现快速实时的数据分析，同时也不影响人机交互，及时上传和存储监测数据，方便用于监测的软件的升级以及功能�？榈睦┱埂Ｈ缤�2所示，数据采集�？榘ǹ够斓瞬ㄆ�24、A/D转换器26、过零比较电路27、选相电路28、锁相倍频电路29 ;外部三相电压电流信号经过抗混叠滤波器滤波后输出，该抗混叠滤波器的输出端一路依次连接A/D转换器、数据处理分析�？椋硪宦芬来瘟庸惚冉系缏�、选相电路、锁相倍频电路，锁相倍频电路控制A/D转换器输出的采样信号，选相电路还通过数据处理分析�？榭刂艫/D转换器输出的采样信号。具体地，数据采集�？楹褪荽矸治瞿？橛傻缭聪低�25提供电源，外部电压电流互感器转换的三相电压电流信号经抗混叠滤波器滤除测量范围外的高次谐波，防止频谱混叠造成的谐波误差，再将处理后的信号传给16位的A/D转换器(采用ADS8364芯片)进行数据转换；其中A/D转换器的采样信号由锁相倍频电路或数据处理分析�？榭刂疲唤瞬ê蟮牡缪沟缌餍藕啪惚冉系缏返玫酵德实姆讲ㄐ藕牛倬∠嗟缏芬来味韵嗟缪菇信卸希粲些`相存在输入则将过零比较电路得到的方波信号输入锁相倍频电路，由锁相倍频电路控制采样信号，否则选相电路发送中断信号给数据处理分析�？椋挥墒荽矸治瞿？槎ㄊ笨刂撇裳�。如图3所示，数据处理�？榈腃PU采用TI公司的TMS320F2812芯片，外围控制�？榈腃PU采用TI公司的TMS320VC5402芯片，双ロ RAM采用IDI70V24，通过双ロ RAM的数据总线和地址总线分别连接数据处理�？榈腃PU和外围控制�？榈腃PU。看门狗复位电路22与数据处理�？樾酒母次还芙畔嗔嗍覶MS320F2812芯片的运行程序；实时时钟电路23与外围控制�？橹苯酉嗔籆PLD电路�？椴捎肊PM7218AETC100芯片，显示�？槲壕允酒�。通讯�？榘ǚ直鹩隒PLD电路�？橄嗔腞S232通讯单元19、RS485通讯单元20、以太网接ロ单元21以及GPRS通讯单元10，其中RS232通讯单元的通讯接ロ、RS485通讯单元的通讯接ロ由TL16C552串ロ扩展芯片18驱动，以太网接ロ模块的接ロ由RTL8019芯片17驱动，TL16C552和RTL8019再通过CPLD电路�？橛胪馕Э刂颇？榱樱珿PRS通讯单元通过RS232串ロ扩展，GPRS通讯单元通过RS232通讯单元与CPLD电路模块相连。以太网通讯不仅可用于上层分析软件的联网访问，也可通过普通网络浏览器访问内置个性化HTML网页服务器。储存模块8包括RAM 11、EEPROM铁电12、FLSH存储芯片13、SD卡接ロ 15和USB接ロ 16。其中SD卡接ロ 15和USB接ロ 16采用CH376芯片14驱动，既可做移动拷贝也可作为固定储存空间；RAM 11采用64KB的ISSI61LV6416芯片，并且可扩展64KB内存，在监测仪运行中主要用作监测程序的运行空间；FLSH存储芯片13采用256KB的SST39VF400，用以存放程序代码和监测数据；EEPR0M铁电12采用AT24LC64，可通过IIC电路直接与外围控制�？榱樱靡源娲⑸柚脜⑹Ｆ渲校荽矸治瞿？榈腃PU芯片还可结合IQmath智能化函数库的调用，快速精确的对采样信号进行计算分析，以实现包括稳态和非稳态在内的多种电能质量监测指、标。并且本监测仪获得的电能质量数据可采用IEEE1159新规定的ー种通用的PQDIF转换格式，使数据具有良好的兼容性，便于实现不同监测系统间数据共享。图4为本实用新型的数据处理分析�？榈墓ぷ髁鞒掏迹咛宓乃担炯嗖庖强脊ぷ骱螅紫瘸跏蓟布低澈拖低匙哉锒希诮邮盏绞莶杉？榈闹卸闲藕胖螅笆倍寥〔杉畔ⅲ菔菥托鞅曛九卸喜裳菔欠袢÷粑慈÷蚣绦却卸闲藕哦寥∈荩裨蚪敫飨畹缒苤柿恐副攴治黾扑悖⒔嗖饨峁湃胫付ǖ刂返乃� RAM中。图5为本监测仪工作流程图，装置开始工作后，首先初始化硬件系统，读取铁电12中的设置參数，初始化变量；在双ロ RAM 4中有数据更新时，读取数据并作统计分析；然后保存设置參数或显示监测信息；在有待存储数据事件吋，首先把数据放入缓存，当数据满128Kbit时再写入指定存储地址中；在有待处理通讯数据事件时，根据所选用通讯接ロ进行通讯处理。本实用新型的实施方式不限于此，在本实用新型上述基本技术思想前提下，按照 本领域的普通技术知识和惯用手段对本实用新型内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均在本实用新型权利保护范围之内。
权利要求1.一种基于双CPU的电能质量在线监测仪，其特征在于包括用于采集转换外部三相电压电流信号的数据采集�？�、用于对采集转换的信息按电能质量指标分析计算的数据处理分析�？�、双ロ RAM、外围控制�？椤PLD电路�？椤⑼馕？椋鐾馕？榘ㄓ糜诖娲⒓嗖馐莸氖荽娲⒛？�、用于上传监测数据的通讯�？楹陀糜谙允炯嗖馐莸南允灸？椋鍪莶杉？�、数据处理分析�？椤⑺� RAM、外围控制�？�、CPLD电路模块依次相连，所述CPLD电路�？榉直鹩胧荽娲⒛？�、通讯�？椤⑾允灸？橄嗔凰鍪荽矸治瞿？楹屯馕Э刂颇？槟诜直鹁哂懈髯远懒⒌腃PU芯片，通过数据采集�？椴杉⒆煌獠咳嗟缪沟缌餍藕牛墒荽矸治瞿？槎懒⒔蟹治黾扑愫蠡竦眉嗖饨Y果，并将检测结果存入双ロ RAM中，外围控制模块读取双ロ RAM中的监测结果再通过CPLD电路�？槎懒⒖刂仆馕？槭凳毕煊�。
2.根据权利要求I所述的基于双CPU的电能质量在线监测仪，其特征在于所述数据采集模块包括抗混叠滤波器、A/D转换器、过零比较电路、选相电路、锁相倍频电路；外部三相电压电流信号经过抗混叠滤波器滤波后输出，该抗混叠滤波器的输出端一路依次连接A/D转换器、数据处理分析�？椋硪宦芬来瘟庸惚冉系缏�、选相电路、锁相倍频电路，所述锁相倍频电路控制A/D转换器输出的采样信号，所述选相电路还通过数据处理分析�？榭刂艫/D转换器输出的采样信号。
3.根据权利要求I所述的基于双CPU的电能质量在线监测仪，其特征在于所述通讯�？榘ǚ直鹩隒PLD电路�？橄嗔腞S232通讯单元、RS485通讯单元、以太网接ロ单元。
4.根据权利要求3所述的基于双CPU的电能质量在线监测仪，其特征在于所述通讯�？榛拱℅PRS通讯单元，该GPRS通讯单元通过RS232通讯单元与CPLD电路�？橄嗔�。
专利摘要本实用新型公开了一种基于双CPU的电能质量在线监测仪，包括用于采集转换外部三相电压电流信号的数据采集�？�、用于对采集转换的信息按电能质量指标分析计算的数据处理分析�？�、双口RAM、外围控制�？�、CPLD电路�？�、外围�？椋鐾馕？榘ㄓ糜诖娲⒓嗖馐莸氖荽娲⒛？�、用于上传监测数据的通讯�？楹陀糜谙允炯嗖馐莸南允灸？椋鍪莶杉？�、数据处理分析�？�、双口RAM、外围控制�？椤PLD电路�？橐来蜗嗔鯟PLD电路�？榉直鹩胧荽娲⒛？椤⑼ㄑ赌？�、显示�？橄嗔凰鍪荽矸治瞿？楹屯馕Э刂颇？槟诜直鹁哂懈髯远懒⒌腃PU芯片。本实用新型可提高对电能质量的监测能力。
文档编号G01R31/00GK202433447SQ201120530199
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者余涛, 叶建新, 叶柱辉, 周启荣, 姚伟强, 曾江, 朱淦祥, 欧阳森, 莫灼钦, 陈伟樑, 陈茂荣, 香柱平, 黄健豪, 黄德华 申请人:广东电网公司东莞供电局
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