專利名稱：瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種可應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站、廠礦等企業(yè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測的裝
置，涉及電能質(zhì)量檢測與控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，尤其是近二十年來，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、精密機械技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)、集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導技術(shù)等高新技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展。這一背景和形勢，不斷地向電能質(zhì)量監(jiān)測提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、靈敏度更高、穩(wěn)定性更好、使用更方便、成本更低廉等。目前，電能質(zhì)量監(jiān)測向著計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能化的方向迅速發(fā)展，而且由于大量采用高新科學技術(shù)的研究成果、跨學科的綜合設(shè)計、高精尖的制造技術(shù)與嚴格科學的實際應(yīng)用，因而使得它還正朝著更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象全方位信息的方向闊步前進?？梢钥闯?，高科技化不但是現(xiàn)代電能質(zhì)量監(jiān)測的主要特征，也是新世紀電能質(zhì)量監(jiān)測的發(fā)展主流。電能質(zhì)量監(jiān)測產(chǎn)品的高科技化，日益成為電能質(zhì)量監(jiān)測科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。 與此同時，計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動化技術(shù)、集成電路技術(shù)以及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為發(fā)展高性能電能質(zhì)量監(jiān)測裝置提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，也為儀器儀表企業(yè)開發(fā)高性能電能質(zhì)量監(jiān)測裝置提供了機遇。

發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型的目的是提出一種基于TMS320F28335和AT91RM9200的瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置，可以對發(fā)電廠、變電站、廠礦等企業(yè)的電能質(zhì)量進行在線監(jiān)測，提供真實可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，減少因電能質(zhì)量問題造成的巨大損失。 技術(shù)方案采用DSP+ARM的處理器架構(gòu)，DSP芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、電能質(zhì)量檢測算法等功能，以DSP芯片TMS320F28335浮點處理器為處理核心的平臺能夠滿足數(shù)據(jù)的高速處理，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的實時性和準確性。ARM芯片主要完成數(shù)據(jù)匯總、顯示(LCD液晶顯示)、存儲、通訊等功能，其軟件功能較為豐富，如多任務(wù)管理、數(shù)據(jù)庫存儲、網(wǎng)絡(luò)通訊等，以ARM芯片AT91RM9200為處理核心的平臺支持多種嵌入式操作系統(tǒng)。DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之間通過SPI通訊及雙口 RAM傳送數(shù)據(jù)。另外引入GPS芯片，可以實現(xiàn)多臺電能質(zhì)量監(jiān)測裝置間的數(shù)據(jù)的同步采樣和分析處理。[0006] 該在線監(jiān)測裝置以DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200為核心，外圍連接了雙口 RAM、SPI通訊、SCI通訊、電壓傳感器、電流傳感器、信號調(diào)理電路、AD8364采樣電路、CPLD電路、GPS電路、LCD液晶顯示電路、網(wǎng)絡(luò)芯片、文件存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊、上位機顯示；其中，DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之間通過雙口 RAM以及SPI通訊連接，DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片通過SCI通訊連接；ARM芯片AT91RM9200外圍連接LCD液晶顯示電路、網(wǎng)絡(luò)芯片、文件存儲系統(tǒng)；電壓傳感器和電流傳感器將外部電壓和電流轉(zhuǎn)換為弱電信號，傳送至信號調(diào)理電路處理后送至AD8364芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后傳送給DSP芯片TMS320F28335進行分析處理。 GPS芯片 一 方面通過SCI通訊(5)將當前的時間信息傳輸給DSP芯片TMS320F28335進行采樣數(shù)據(jù)定標，另一方面輸出同步秒脈沖通過CPLD電路對AD采樣脈沖進行同步。 DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之間在電壓、電流正常時通過SPI通訊傳輸數(shù)據(jù)，在電壓、電流出現(xiàn)異常時通過雙口 RAM傳輸數(shù)據(jù)。 有益效果本實用新型可很好的滿足電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域中對監(jiān)測結(jié)果的實時性和準確性的要求，通用于電能質(zhì)量監(jiān)測的各種應(yīng)用場合，節(jié)約了開發(fā)成本，加快了開發(fā)周期；鍵盤、液晶顯示器等外圍設(shè)備使人機界面友好；豐富的輸入輸出口能滿足能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域的各種要求；ARM中移植的Li皿x操作系統(tǒng)使編程簡化并使程序優(yōu)化。

圖1是瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)圖， 圖2是電源接口電路， 圖3是鎖相倍頻電路， 圖4是DSP和ARM間的連接接口電路， 圖5是信號采集電路， 圖6是TMS320F28335與ADS8364的接口電路， 圖7是GPS和TMS320F28335、 CPLD的接口電路， 圖8是瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置網(wǎng)絡(luò)接口電路， 圖9是瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置LCD控制器接口電路， 圖10是瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式整個裝置采用DSP+ARM的雙處理器結(jié)構(gòu)。DSP采用TI公司的TMS320SF28225， ARM采用ATMEL公司的AT91RM9200。 6輸入16位的高速采樣控制芯片D8364完全能夠滿足電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域中對AD精度與實時性的要求。DSP芯片主要完成數(shù)據(jù)采集與同步、電能質(zhì)量檢測算法等功能，ARM芯片主要完成數(shù)據(jù)匯總、顯示(LCD液晶顯示)、存儲、通訊等功能。[0021] 以DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200為核心，外圍連接了雙口 RAM、SPI通訊4、 SCI通訊5、電壓傳感器6、電流傳感器7、信號調(diào)理電路8、 AD8364采樣電路9、CPLD電路10、GPS電路11、 LCD液晶顯示電路12、網(wǎng)絡(luò)芯片13、文件存儲系統(tǒng)14、網(wǎng)絡(luò)通訊15、上位機顯示16 ;其中，DSP芯片TMS320F28335和ARM芯片AT91RM9200之間通過雙口 RAM以及SPI通訊4連接，DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片11通過SCI通訊5連接；ARM芯片AT91RM9200外圍連接LCD液晶顯示電路12、網(wǎng)絡(luò)芯片13、文件存儲系統(tǒng)14 ;電壓傳感器6和電流傳感器7將外部電壓和電流轉(zhuǎn)換為弱電信號，傳送至信號調(diào)理電路8處理后送至AD8364芯片9轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后傳送給DSP芯片TMS320F28335進行分析處理。在電壓、電流正常時通過SPI通訊傳輸數(shù)據(jù)，在電壓、電流出現(xiàn)異常時通過雙口RAM傳輸數(shù)據(jù)，以滿足快速檢測各種瞬態(tài)電能質(zhì)量問題的要求。[0022] DSP芯片TMS320F28335和GPS芯片11通過SCI通訊5連接；GPS芯片11 一方面通過SCI通訊5將當前的時間信息傳輸給DSP芯片TMS320F28335進行采樣數(shù)據(jù)定標，另一方面輸出同步秒脈沖通過CPLD電路10對AD采樣脈沖進行同步。 ARM芯片AT91RM9200分別連接LCD液晶顯示電路12將監(jiān)測數(shù)據(jù)在本地顯示、連接網(wǎng)絡(luò)芯片13將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C上進行分析處理、連接文件存儲系統(tǒng)14存儲Li皿x操作系統(tǒng)控制系統(tǒng)運行。 本裝置的輸入電壓傳感器6和電流傳感器7和信號調(diào)理電路8相連接，將外部電壓和電流轉(zhuǎn)換為弱電信號，傳送至信號調(diào)理電路8，信號調(diào)理電路8和AD8364芯片9相連接，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，AD8364芯片9連接DSP芯片TMS320F28335，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行分析處理。
權(quán)利要求一種瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置，其特征在于以DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)為核心，外圍連接了雙口RAM(3)、SPI通訊(4)、SCI通訊(5)、電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)、信號調(diào)理電路(8)、AD8364采樣電路(9)、CPLD電路(10)、GPS電路(11)、LCD液晶顯示電路(12)、網(wǎng)絡(luò)芯片(13)、文件存儲系統(tǒng)(14)、網(wǎng)絡(luò)通訊(15)、上位機顯示(16)；其中，DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)之間通過雙口RAM(3)以及SPI通訊(4)連接，DSP芯片TMS320F28335(1)和GPS芯片(11)通過SCI通訊(5)連接；ARM芯片AT91RM9200(2)外圍連接LCD液晶顯示電路(12)、網(wǎng)絡(luò)芯片(13)、文件存儲系統(tǒng)(14)；電壓傳感器(6)和電流傳感器(7)將外部電壓和電流轉(zhuǎn)換為弱電信號，傳送至信號調(diào)理電路(8)處理后送至AD8364芯片(9)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后傳送給DSP芯片TMS320F28335(1)進行分析處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置，其特征在于GPS芯片(11) 一方面通過SCI通訊(5)將當前的時間信息傳輸給DSP芯片TMS320F28335(1)進行采樣數(shù)據(jù)定標，另一方面輸出同步秒脈沖通過CPLD電路(10)對AD采樣脈沖進行同步。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置，其特征在于DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200 (2)之間在電壓、電流正常時通過SPI通訊(4)傳輸數(shù)據(jù)，在電壓、電流出現(xiàn)異常時通過雙口 RAM(3)傳輸數(shù)據(jù)。
專利摘要瞬態(tài)電能質(zhì)量的快速檢測裝置以DSP芯片TMS320F28335(1)和ARM芯片AT91RM9200(2)為核心，外圍連接了雙口RAM(3)、SPI通訊(4)、SCI通訊(5)、電壓傳感器(6)、電流傳感器(7)、信號調(diào)理電路(8)、AD8364采樣電路(9)、CPLD電路(10)、GPS電路(11)、LCD液晶顯示電路(12)、網(wǎng)絡(luò)芯片(13)、文件存儲系統(tǒng)(14)、網(wǎng)絡(luò)通訊(15)、上位機顯示(16)；可以對發(fā)電廠、變電站、廠礦等企業(yè)的電能質(zhì)量進行在線監(jiān)測，提供真實可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，減少因電能質(zhì)量問題造成的巨大損失。
文檔編號G01R31/00GK201477170SQ200920234289
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者季振東, 王安林, 趙劍鋒, 錢敏慧, 黃華 申請人:東南大學