一种电能质量在线监测系统技术方案

本发明专利技术涉及电能监测领域，尤其涉及一种电能质量在线监测系统，包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块，其中数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、电源模块、人机交互模块均与总线模块连接，实现各模块之间的互通互联；电源模块通过总线模块为其他功能模块供电；CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制I/O接口模块、电源模块、人机交互模块的第二CPU模块。本发明专利技术采用双处理器结构保证了快速、可靠的数字信号处理、逻辑处理能力，而且组网方便、具有海量存储空间、可靠性高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电能质量在线监测系统
本专利技术涉及电能监测领域，尤其涉及一种电能质量在线监测系统。
技术介绍
电力工业部在关于颁发《电网电能质量技术监督管理规定》的通知中写到：“电网供电电能质量是电力供电产品的重要指标，涉及发、供、用各方面投资者、经营者的权益，优良的电能质量对保证电网和广大用户的电气设备和各用电器具的安全运行、保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及提高人民生活质量具有重要意义。同时，电能质量有些指标受某些用电负荷干扰较大。全面保障电能质量是电力企业和用户共同的责任和义务。”在供电系统中，一方面，非线性负载，如静止变流器、工业交直流变换装置，冲击性、波动性负荷，如电力机车、电弧炉、大型轧钢机等在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动。闪变、三相不平衡日趋严重，不仅严重影响到设备自身的安全性能，而且干扰电网的经济运行，造成电网公害；另一方面，机场、银行、精密电子元器件制造业、计算机网络服务监控中心等电力质量要求高的场所，高精度装备对高质量的电能需求质量的需求考虑，加强对电能质量的监测，治理都是非常有必要的。现有的电能质量监测设备功能比较单一，数字信号处理能力以及逻辑处理能力较差，监测通道较少，抗干扰能力差，对使用的环境要求较高，导致适用范围更小。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种电能质量在线监测系统。一种电能质量在线监测系统，包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块，其中数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、电源模块、人机交互模块均与总线模块连接，实现各模块之间的互通互联；电源模块通过总线模块为其他功能模块供电；CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制I/O接口模块、电源模块、人机交互模块的第二CPU模块，第一CPU模块与第二CPU模块分别与总线模块连接；第一CPU模块与第二CPU模块之间单独连接，实现数据交互。进一步的，第一CPU模块通过PCIE串行点对点控制数据采集模块；第二CPU模块通过LVDS接口控制人机交互模块；第二CPU模块通过I2C总线控制I/O接口模块以及电源模块。进一步的，第一CPU模块包括FPGA、第一处理器以及双口RAM；第二CPU模块包括FPGA以及第二处理器；第二处理器通过总线模块控制I/O接口模块、电源模块、人机交互模块；第一CPU模块与第二CPU模块之间通过双口RAM连接，实现数据交互。进一步的，数据采集模块包括外部信号输入端、信号变送转换模块、FIFO模块以及FPGA,其中：外部电压电流信号经外部信号输入端进入，通过信号变送转换模块的转化后输出数字信号，数字信号经FIFO模块输送至FPGA，FPGA处理后的信号通过总线模块传输至第一CPU模块进行数据运算。进一步的，信号变送转换模块包括信号变送单元以及信号转换单元，信号变送单元将从外部信号输入端输入的外部电压电流信号变换为监测系统接受的弱电信号，信号转换单元将弱电信号转化为数字信号。进一步的，人机交互模块包括显示模块、指令输入模块以及警示模块，显示模块与指令输入模块均与总线模块连接。进一步的，还包括存储模块，存储模块由SD卡以及SATA硬盘组成，其中：SD卡与第一CPU模块连接，SATA硬盘与第二CPU模块连接。进一步的，还包括网络通讯模块，网络通信模块与第二CPU模块连接，通过以太网与外界进行通讯连接以及数据传送。进一步的，还包括ETH接口、USB接口以及对时模块，ETH接口、USB接口以及对时模块分别与第二CPU模块连接。进一步的，还包括机壳，数据存储模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块固定安装在机壳内。本专利技术的电能质量在线监测系统，具有以下有益效果：1、CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制I/O接口模块、电源模块、人机交互模块的第二CPU模块，双处理器结构保证了快速、可靠的数字信号处理、逻辑处理能力；2、多个数据采集模块可同时监测多路电压电流，扩大了电能质量在线监测系统的监测能力；3、网络通讯模块通过以太网与外界进行通讯连接以及数据传送，实现电能质量在线分析系统与外部通讯设备的信息交互；4、界面友好的人机交互模块通过显示模块、指令输入模块、警示模块实现监测信息的查看、运行配置、定值设定等功能。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为本专利技术实施例的一种电能质量在线监测系统功能框图(一)；图2为本专利技术实施例的一种电能质量在线监测系统功能框图(二)。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示为本专利技术实施例的一种电能质量在线监测系统，包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块，其中数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、电源模块、人机交互模块均与总线模块连接，实现各模块之间的高速互通互联；电源模块通过总线模块为其它功能模块供电，其中其它功能模块包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块以及人机交互模块；CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制I/O接口模块、电源模块、人机交互模块的第二CPU模块，第一CPU模块与第二CPU模块分别与总线模块连接；第一CPU模块与第二CPU模块之间单独连接，实现数据交互。设置第一CPU模块与第二CPU模块分别负责电能质量在线监测系统的数据运算功能与控制功能，保证了数据运算与控制指令的快速传输与处理。在本专利技术的一些实施例中，总线模块由传输线束、线路板以及若干模块接口组成，即印制线路板，根据数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、电源模块以及人机交互模块的连接关系以及传输协议在线路板上设置不同类型的模块接口以及传输线束轨迹，实现各模块之间的数据、控制信号等的高速互通互联。优选的，各功能模块与印制线路板之间连接方式为拔插的连接方式，方便检修更换器件或升级更换器件。在一些其它使用条件下，各功能模块亦可以通过焊接的形式与印制线路板连接，本专利技术不做具体限定。具体的，电源模块将外部提供的交、直流电源转换为监测系统工作所需的电压。在本专利技术的一些施例中，电源模块输入为交流220V或直流220/110V电，具体根据工作需要选用相应规格；电源模块输出为5V、24V直流电，通过总线模块为其他功能模块提供工作直流电源，其中输出的5V电压用于监测系统的数字器件工作，输出的24V电压主要用于监测系统的继电器的控制。电源模块通过I2C总线与总线模块连接，接收第二CPU模块输出的电源控制信号。在本专利技术的一些实施例中，I/O接口模块通过总线模块获取5V、24V的工作用直流电压，与总线模块通过I2C总线连接，I/O接口模块提供多路开入以及多路继电器报警输出，如4路开入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能质量在线监测系统，其特征在于，包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块，其中：所述数据采集模块、所述CPU模块、所述I/O接口模块、所述电源模块、所述人机交互模块均与所述总线模块连接，实现各模块之间的互通互联；所述电源模块通过所述总线模块为其它功能模块供电；所述CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制所述I/O接口模块、所述电源模块、所述人机交互模块的第二CPU模块，所述第一CPU模块与所述第二CPU模块分别与所述总线模块连接；所述第一CPU模块与所述第二CPU模块之间单独连接，实现数据交互。

【技术特征摘要】
1.一种电能质量在线监测系统，其特征在于，包括数据采集模块、CPU模块、I/O接口模块、总线模块、电源模块以及人机交互模块，其中：所述数据采集模块、所述CPU模块、所述I/O接口模块、所述电源模块、所述人机交互模块均与所述总线模块连接，实现各模块之间的互通互联；所述电源模块通过所述总线模块为其它功能模块供电；所述CPU模块包括用于数据运算的第一CPU模块和用于控制所述I/O接口模块、所述电源模块、所述人机交互模块的第二CPU模块，所述第一CPU模块与所述第二CPU模块分别与所述总线模块连接；所述第一CPU模块与所述第二CPU模块之间单独连接，实现数据交互。2.如权利要求1所述的电能质量在线监测系统，其特征在于，所述第一CPU模块通过PCIE串行点对点控制所述数据采集模块；所述第二CPU模块通过LVDS接口控制所述人机交互模块；所述第二CPU模块通过I2C总线控制所述I/O接口模块以及所述电源模块。3.如权利要求1所述的电能质量在线监测系统，其特征在于，所述第一CPU模块包括FPGA、第一处理器以及双口RAM；所述第二CPU模块包括FPGA以及第二处理器；所述第二处理器通过总线模块控制所述I/O接口模块、所述电源模块、所述人机交互模块；所述第一CPU模块与所述第二CPU模块之间通过所述双口RAM连接，实现数据交互。4.如权利要求1所述的电能质量在线监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括外部信号输入端、信号变送转换模块、FIFO模块以及FPGA,其中：外部电压电流信号经所述外部信号输入端进入，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道杰，高华，
申请(专利权)人：保定市斯麦尔电气有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13