一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，它以數(shù)據(jù)處理器為核心，若干光纖以太網(wǎng)通信接口依次通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器的DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，F(xiàn)LASH?ROM存儲器和DDR內(nèi)存都與DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，DSP數(shù)字信號處理器的輸出端口與OMAPL138芯片的ARM處理器的輸入端口，ARM處理器的輸出端口分別與鍵盤、LCD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串行通信接口和文件存儲系統(tǒng)連接；若干光纖以太網(wǎng)通信接口與智能變電站系統(tǒng)連接。
【專利說明】一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于智能變電站的電能質(zhì)量檢測裝置，特別適用于電力系統(tǒng)智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測及分析。
【背景技術(shù)】
[0002]當電網(wǎng)中存在電壓、電流或頻率的偏差時，會造成用電設(shè)備的負載能力及性能下降，甚至?xí)?dǎo)致用電設(shè)備不能正常工作。現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測裝置缺乏對動態(tài)電能質(zhì)量進行監(jiān)測及分析的能力，實時性不高，數(shù)據(jù)處理能力不強，也無法對多個電能質(zhì)量指標進行綜合分析計算；隨著基于IEC61850標準的智能變電站的投運，急需符合智能變電站接入標準的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，它可以連續(xù)、快速地監(jiān)測動態(tài)電能質(zhì)量，并能通過光纖接入智能變電站，與智能站主服務(wù)器組成動態(tài)電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)和電力用戶配電網(wǎng)的動態(tài)電能質(zhì)量狀態(tài)進行連續(xù)全面的實時監(jiān)測及分析。
[0004]本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，它包括數(shù)據(jù)處理器，并且以數(shù)據(jù)處理器為核心，數(shù)據(jù)處理器為DSP+ARM的處理器架構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理器的外圍設(shè)有若干光纖以太網(wǎng)通信接口、FPGA模塊、FLASHROM存儲器、DDR內(nèi)存、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、LCD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)，若干光纖以太網(wǎng)通信接口依次通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器的DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，F(xiàn)LASHROM存儲器和DDR內(nèi)存都與DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，DSP數(shù)字信號處理器的輸出端口與OMAPLl38芯片的ARM處理器的輸入端口，ARM處理器的輸出端口分別與鍵盤、LCD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)連接；若干光纖以太網(wǎng)通信接口與智能變電站系統(tǒng)連接，光纖以太網(wǎng)通信接口用于實時采集智能變電站系統(tǒng)中電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)，通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換后送入DSP數(shù)字信號處理器進行處理，DSP數(shù)字信號處理器用于接收電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，運行FFT算法，實現(xiàn)各類電能質(zhì)量指標如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等的高精度檢測，ARM處理器用于接收DSP數(shù)字信號處理器計算得到的數(shù)據(jù)，ARM處理器根據(jù)計算得到的數(shù)據(jù)實時分析和評估電力網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量的水平，計算分析的結(jié)果存儲到文件存儲系統(tǒng)，鍵盤用于對輸入ARM處理器輸入指令，LCD液晶顯示器用于顯示計算分析結(jié)果相關(guān)的圖形和文字信息，USB通信接口用于實現(xiàn)USB設(shè)備的接入，以太網(wǎng)通信接口和串口實現(xiàn)通信功能。
[0005]所述的數(shù)據(jù)處理器設(shè)置為0MAPL138芯片。所述的0MAPL138芯片上連接有電源單元，電源單元用于為整個0MAPL138芯片提供電源。所述的以太網(wǎng)通信接口能直接接收智能變電站的光纖數(shù)字信號，配 合以以太網(wǎng)通信接口的以太網(wǎng)通信電路，通過光電轉(zhuǎn)化和協(xié)議解析轉(zhuǎn)化，得到電能質(zhì)量所需的瞬時采樣數(shù)據(jù)。所述的若干光纖以太網(wǎng)通信接口與FPGA模塊之間為雙向連接。所述的ARM處理器分別與鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)為雙向連接。所述的DSP數(shù)字信號處理器上連接有看門狗和B碼對時電路，看門狗和B碼對時電路與DSP數(shù)字信號處理器單向連接。所述的串口 RS485串口或RS232串口。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:采用了以上技術(shù)方案后，本發(fā)明以光纖以太網(wǎng)通信取代了傳統(tǒng)的PT、CT模擬信號，能直接接收數(shù)字化變電站的光纖數(shù)字信號，接入時不會對信號產(chǎn)生干擾，結(jié)構(gòu)及應(yīng)用簡單，本發(fā)明通過光纖以太網(wǎng)與智能變電站系統(tǒng)連接，通過變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)存儲測量數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計管理，光纖以太網(wǎng)能直接接收數(shù)字化變電站的光纖數(shù)字信號，配合以太網(wǎng)通信電路，通過光電轉(zhuǎn)化和協(xié)議解析轉(zhuǎn)化，得到電能質(zhì)量所需的瞬時采樣數(shù)據(jù)，送入主芯片進行處理，從而可以連續(xù)、快速地監(jiān)測動態(tài)電能質(zhì)量，并能通過光纖接入智能變電站，與智能站主服務(wù)器組成動態(tài)電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)和電力用戶配電網(wǎng)的動態(tài)電能質(zhì)量狀態(tài)進行連續(xù)全面的實時監(jiān)測及分析。采用了以上技術(shù)方案后，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠，功能強大，智能性好，信息處理速度快，可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)和電力用戶配電網(wǎng)的動態(tài)電能質(zhì)量狀態(tài)進行連續(xù)全面的實時監(jiān)測及分析，同時本發(fā)明能夠就地顯示電能質(zhì)量參數(shù):三相電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)；三相2-50次諧波電壓、電流、功率；三相電壓波動與閃變、短時電壓閃變值、長時電壓閃變值；三相電壓電流不平衡度。并進行計算分析結(jié)果的顯示，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存儲于本地數(shù)據(jù)存儲器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0008]圖2為本發(fā)明的電路連接框圖。
[0009]圖3為本發(fā)明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0010]實施例一，在圖1、圖2和圖3中，本發(fā)明提供了一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，它包括數(shù)據(jù)處理器，并且以數(shù)據(jù)處理器為核心，所述的數(shù)據(jù)處理器設(shè)置為0MAPL138芯片，所述的0MAPL138芯片上連接有電源單元，電源單元用于為整個0MAPL138芯片提供電源，數(shù)據(jù)處理器為DSP+ARM的處理器架構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理器的外圍設(shè)有四個光纖以太網(wǎng)通信接口、FPGA模塊、FLASHROM存儲器、DDR內(nèi)存、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)，本實施例設(shè)有四個光纖以太網(wǎng)通信接口，四個光纖以太網(wǎng)通信接口依次通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器的DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，四個光纖以太網(wǎng)通信接口與FPGA模塊之間為雙向連接，F(xiàn)LASHROM存儲器和DDR內(nèi)存都與DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，DSP數(shù)字信號處理器的輸出端口與0MAPL138芯片的ARM處理器的輸入端口，ARM處理器的輸出端口分別與鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)連接，DSP數(shù)字信號處理器上還連接有看門狗和B碼對時電路，看門狗和B碼對時電路與DSP數(shù)字信號處理器單向連接，ARM處理器分別與鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串口和文件存儲系統(tǒng)為雙向連接，串口 RS485串口或RS232串口 ；四個光纖以太網(wǎng)通信接口與智能變電站系統(tǒng)連接，光纖以太網(wǎng)通信接口用于實時采集智能變電站系統(tǒng)中電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)，通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換后送入DSP數(shù)字信號處理器進行處理，所述的以太網(wǎng)通信接口能直接接收智能變電站的光纖數(shù)字信號，配合以以太網(wǎng)通信接口的以太網(wǎng)通信電路，通過光電轉(zhuǎn)化和協(xié)議解析轉(zhuǎn)化，得到電能質(zhì)量所需的瞬時采樣數(shù)據(jù)，DSP數(shù)字信號處理器用于接收電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，運行FFT算法，實現(xiàn)各類電能質(zhì)量指標如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等的高精度檢測，ARM處理器用于接收DSP數(shù)字信號處理器計算得到的數(shù)據(jù)，ARM處理器根據(jù)計算得到的數(shù)據(jù)實時分析和評估電力網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量的水平，計算分析的結(jié)果存儲到文件存儲系統(tǒng)，鍵盤用于對輸入ARM處理器輸入指令，IXD液晶顯示器用于顯示計算分析結(jié)果相關(guān)的圖形和文字信息，USB通信接口用于實現(xiàn)USB設(shè)備的接入，以太網(wǎng)通信接口和串口實現(xiàn)通信功能。本發(fā)明的0MAPL138芯片上還連接有SPI通信接口和SCI通信接口，本發(fā)明能夠就地顯示電能質(zhì)量參數(shù):三相電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)；三相2-50次諧波電壓、電流、功率；三相電壓波動與閃變、短時電壓閃變值、長時電壓閃變值；三相電壓電流不平衡度。并進行計算分析結(jié)果的顯示，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存儲于本地數(shù)據(jù)存儲器，OMAPL138是TI推出的DSP+ARM雙核架構(gòu)的高性能處理器，其主頻最高可達456MHz，支持浮點運算，不僅具有DSP超強的數(shù)字信號處理能力，又面向應(yīng)用，具備ARM的豐富外設(shè)接口的特點。DSP模塊和ARM模塊通過片內(nèi)共享內(nèi)存區(qū)域進行相互通信。
【權(quán)利要求】
1.一種基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征它包括數(shù)據(jù)處理器，并且以數(shù)據(jù)處理器為核心，數(shù)據(jù)處理器為DSP+ARM的處理器架構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理器的外圍設(shè)有若干光纖以太網(wǎng)通信接口、FPGA模塊、FLASHROM存儲器、DDR內(nèi)存、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串行通信接口和文件存儲系統(tǒng)，若干光纖以太網(wǎng)通信接口依次通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器的DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，F(xiàn)LASHROM存儲器和DDR內(nèi)存都與DSP數(shù)字信號處理器的輸入端口連接，DSP數(shù)字信號處理器的輸出端口與0MAPL138芯片的ARM處理器的輸入端口，ARM處理器的輸出端口分別與鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串行通信接口和文件存儲系統(tǒng)連接；若干光纖以太網(wǎng)通信接口與智能變電站系統(tǒng)連接，光纖以太網(wǎng)通信接口用于實時采集智能變電站系統(tǒng)中電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)，通過FPGA模塊和A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換后送入DSP數(shù)字信號處理器進行處理，DSP數(shù)字信號處理器用于接收電力網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，運行FFT算法，實現(xiàn)各類電能質(zhì)量指標如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等的高精度檢測，ARM處理器用于接收DSP數(shù)字信號處理器計算得到的數(shù)據(jù)，ARM處理器根據(jù)計算得到的數(shù)據(jù)實時分析和評估電力網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量的水平，計算分析的結(jié)果存儲到文件存儲系統(tǒng)，鍵盤用于對輸入ARM處理器輸入指令，LCD液晶顯示器用于顯示計算分析結(jié)果相關(guān)的圖形和文字信息，USB通信接口用于實現(xiàn)USB設(shè)備的接入，以太網(wǎng)通信接口和串行通信接口實現(xiàn)通信功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的數(shù)據(jù)處理器設(shè)置為0MAPL138芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的OMAPL138芯片上連接有電源單元，電源單元用于為整個0MAPL138芯片提供電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的以太網(wǎng)通信接口能 直接接收智能變電站的光纖數(shù)字信號，配合以以太網(wǎng)通信接口的以太網(wǎng)通信電路，通過光電轉(zhuǎn)化和協(xié)議解析轉(zhuǎn)化，得到電能質(zhì)量所需的瞬時采樣數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的若干光纖以太網(wǎng)通信接口與FPGA模塊之間為雙向連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的ARM處理器分別與鍵盤、IXD液晶顯示器、USB通信接口、實時時鐘電路、以太網(wǎng)通信接口、串行通信接口和文件存儲系統(tǒng)為雙向連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的DSP數(shù)字信號處理器上連接有看門狗和B碼對時電路，看門狗和B碼對時電路與DSP數(shù)字信號處理器單向連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征是所述的串行通信接口 RS485串行通信接口或RS232串行通信接口。
【文檔編號】G01R31/00GK103901293SQ201310645128
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】彭祖輝, 翟學(xué)鋒, 王紅星, 陳歆技, 馮天祎, 何菲, 張澄, 錢銳 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇方天電力技術(shù)有限公司, 江蘇省電力公司泰州供電公司