电能质量在线分析监控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电能质量监控装置，尤其是用于电力用户配电网的电能质量在线分析与监控装置。它包括三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号、按键信号、程序存储器、ＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ存储器、单个高性能数字信号处理器、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ模块、ＲＳ４８５模块、继电器输出、模拟量输出和液晶显示。所述的三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号、按键信号、程序存储器、ＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ存储器、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ模块、ＲＳ４８５模块、继电器输出、液晶显示、模拟量输出分别与数字信号处理器相连。本实用新型专利技术采用单数字信号处理芯片，减少了系统复杂程度，降低了成本，可以大范围推广应用；首次带有Ｐｒｏｆｉｂｕｓ接口，同时带有基于ＲＳ４８５的ＭＯＤＢＵＳ／ＤＮＰ３．０通讯接口，可以方便地接入现有的各种配电系统。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电能质量监控装置，尤其是用于电力用户配电网的电能质量在线分析与监控装置。
技术介绍
电能质量是电力系统运行的重要指标，对电网和用户都具有十分重要的作用，随着国民经济的迅速发展，对电能质量的要求也日趋提高，当前大部分的电能质量监控产品都在实时在线应用方面考虑的较少，虽有一些监测设备能实现在线监测功能，如中国专利号CN01257838.X”电能质量在线监控装置“，但它在处理器方面采用的是双数字信号处理器，谐波也只能计算到25次，其A/D转换部分也是采用的外接电路，结构比较复杂；在信号输入方面也仅限于三相电压电流输入和按键输入，在通讯方面采用的是单一的RS485通讯方式，功能比较简单、传输速度也较慢。因此不能满足日益增长的复杂的电能质量检测要求。
技术实现思路
本技术克服了现有技术的不足，提供了一种结构简单、功能齐全的电能质量在线分析监控装置。它采用单个高性能数字信号处理器(DSP)，引入了Profibus通讯，可以就地监控、显示相关电能质量参数，同时通过通讯把数据实时传送到监控中心，实现远方实时监控。本技术包括信号输入单元、处理单元、存储单元、通讯单元和输出单元。输入信号单元包括三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号和按键信号；存储单元包括程序存储器、RAM和Flash存储器；处理单元是单个高性能数字信号处理器(DSP)；通讯单元包括Profibus模块和RS485模块；输出单元包括继电器输出、模拟量输出和液晶显示。所述的三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号、按键信号、程序存储器、RAM、Flash存储器、Profibus模块、RS485模块、继电器输出、液晶显示、模拟量输出分别与数字信号处理器相连。本技术采用高性能单数字信号处理芯片，谐波计算可达到63次，其内部自带A/D转换器，减少了系统复杂程度，降低了成本，可以大范围推广应用；首次带有Profibus接口，同时带有基于RS485的MODBUS/DNP3.0通讯接口，可以方便的接入现有的各种配电系统。附图说明图1为本技术的原理框图。图2为本技术的实施电路图。图3为本技术的主程序工作流程图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述本技术如图1和图2所示，输入信号单元包括三相电压电流信号1、直流量信号3、数字量信号4和按键输入5，其中三相电压电流信号1、直流量信号3与DSP7的ADC输入管脚相连，数字量信号4通过光电隔离电路401连接于DSP7的IO端口，按键信号5直接输入到DSP7的IO端口；存储单元6包括Flash存储器61、NVRam62和程序存储器63，其中Flash存储器61通过SPI接口与DSP7相连，NVRam62、程序存储器63通过数据总线与DSP相连；通讯单元包括Profibus模块8和RS485模块9，其中Profibus模块8通过数据总线与DSP7相连，RS485模块9通过光电隔离电路901与DSP7相连；输出单元包括继电器输出10、液晶显示11和模拟量输出12，其中继电器输出10通过继电器驱动电路101连接于DSP7的IO端口，液晶显示11通过数据总线与DSP7相连，模拟量输出12连接于DSP7的IO端口。电力系统母线上的电压、电流通过其自带的PT、CT转换为三相电压电流信号1后输入到仪表，仪表内部PT/CT2作为隔离并把信号再次缩小后通过调理电路14调理后输入到处理器(采用DSP56F827)7的ADC端口进行处理，直流量信号3经过调理后输入到DSP的ADC端口进行处理，数字量信号4通过光电隔离电路401后输入到DSP的IO端口，这样可以隔离外部的干扰信号，使设备达到更高的抗干扰性能，按键信号5直接输入DSP的IO端口。存储单元6用来存储数据，它包括Flash存储器61、NVRam62和程序存储器63，Flash存储器61采用256M串行的大容量DATAFlash，可以存储大量的历史数据，包括波形数据、电压波动曲线数据、电能参数趋势图数据等等。由于Flash写入速度较慢，对于波形采集以及一些其他的高速应用不能适应，因此本装置采用了带有后备电池的低功耗Ram(简称NVRam)与之配合使用，通过DS1218实现对后备电池的切换，这样在意外失电时可以保证当前状态，再次上电可以恢复原有的数据。在采用NVRam后，实时波形采样等功能通过NVRam的缓冲可以有效保证波形采样的高速不间断采集保存。DSP7根据内部A/D变换得来的数据采用积分算法，实时计算三相电压、三相电流、正序电压、负序电压、正序电流、负序电流、零序电压、零序电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、累计有功电量、累计无功电量、四象限无功、有功电度累计、分时电度累计、直流量有效值，并通过FFT计算出三相电压、电流信号的1～63次谐波分量的幅值和相位，具有故障录波功能和一定的保护功能并能够完成数据的就地显示、存储、比较、控制、通讯以及系统参数设置。通讯单元包括Profibus模块8和RS485模块9。Profibus模块8是一种成熟的总线系统，数据传输速度很快并可以很容易接入现有的系统中，在工业现场应用比较广泛，但目前国外设备应用较广而国内应用的比较少，在本技术中，Profibus模块8采用西门子的ASIC专用控制芯片SPC3，该芯片可以实现Profibus-DP的协议标准。采用这种方案可以实现最高12M的现场通讯速率，既保证了通讯的高速性又对现场已有的总线设备具有很好的兼容性。继电器输出10提供了10A/250AC的容量，这样可以在需要时直接控制外部报警或断路器的工作。在大部分情况下不需要外接中间继电器，简化了外部接线、安装的复杂程度。液晶显示11能够就地的显示，完成显示上述电能指标参数及实时波形、频谱、状态信息、仪表现场设置等工作，便于现场观察，同时保证仪表在不组网状态下可以单独运行。模拟量输出12通过DSP7斩波输出，经过低滤波产生0～5V或4～20mA信号。DSP7具有16位的PWM斩波输出，经过低通滤波后可以线性的输出。图3是本技术的主程序工作流程图。具体地说，装置开始工作后，先初始化硬件系统，系统自诊断，根据设置系统配置的参数，初始化各个采样测量以及限值寄存器。初始化完成后，系统进入主循环，开始进行通讯应用层处理、谐波计算处理、部分实时参数计算、数据存储处理和按键显示处理。整个监控装置的工作过程是这样的采样电路将母线上经过其自带的PT、CT变换的电压电流信号1再经过内部PT/CT2隔离并滤除信号线上的有害信号并确保不损失有效测量信号，然后经过信号调理电路14调整成适合DSP 7内部AD采样处理的信号。由于前端信号经过PT/CT2隔离，不存在共模信号，信号采用单端放大，这样可以解决差分电路电阻阻值匹配问题，有效提高了测量精度以及一致性，简化了加工生产的复杂度。高性能处理器DSP7通过内部ADC把模拟信号转换成数字信号，采用积分算法实时计算电压、电流、功率、功率因数、电压波动闪变、电压不平衡率、负序电压、正序电压、零序电压、负序电流、正序电流、零序电流、电流不平衡率、频率等，并高速缓存采样数据，实时监测电压电流状态，在符合预设条件下启动相应的动作包括故障录波、继电器输出、实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量在线分析监控装置，包括输入信号单元、处理单元、存储单元、通讯单元和输出单元，输入信号单元包括三相电压电流信号、按键信号，存储单元包括程序存储器，ＲＡＭ，Ｆｌａｓｈ存储器，通讯单元为一ＲＳ４８５模块，输出单元为液晶显示，其特征在于所述的输入信号单元还包括直流量信号和数字量信号；所述的处理单元是单个高性能数字信号处理器；所述的通讯单元另有一Ｐｒｏｆｉｂｕｓ模块；所述的输出单元还包括继电器输出、模拟量输出；所述的三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号、按键信号、程序存储器、ＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ存储器、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ模块、ＲＳ４８５模块、继电器输出、液晶显示、模拟量输出分别与高性能数字信号处理器相连。

【技术特征摘要】
1.一种电能质量在线分析监控装置，包括输入信号单元、处理单元、存储单元、通讯单元和输出单元，输入信号单元包括三相电压电流信号、按键信号，存储单元包括程序存储器，RAM，Flash存储器，通讯单元为一RS485模块，输出单元为液晶显示，其特征在于所述的输入信号单元还包括直流量信号和数字量信号；所述的处理单元是单个高性能数字信号处理器；所述的通讯单元另有一Profibus模块；所述的输出单元还包括继电器输出、模拟量输出；所述的三相电压电流信号、直流量信号、数字量信号、按键信号、程序存储器、RAM、Flash存储器、Profibus模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠宏，
申请(专利权)人：珠海派诺电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]