专利名称：一种综合电力质量监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力检测设备，具体涉及一种对于电力质量检测和管理的装置。
背景技术：
在当今社会中，电力作为一种最为广泛使用的能源，其应用程度已经成为代表一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术的快速发展，人们对电力的需求量也日益增加，同时对电力质量的要求也越来越高。从技术角度分析，影响电力质量的因素主要有三个方面I.自然现象，例如雷击线路；2.电力设备及装置的正常使用和自动保护，例如刀闸操作、保护跳闸等；3.用户终端的非线性负荷、冲击性负荷等。近年来，随着电气化设备的发展,大量非线性负载如大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷使电网的非线性(谐波)、非对称性(负序)和波动性日趋严重，这些对电网的不利影响使电器设备寿命缩短，网损增大， 增加了电网发生谐波谐振的可能性，使继电保护装置和自动装置不能正常动作，导致仪表指示和电度计量不准等一系列问题出现。而伴随着工业规模的扩大和科技水平的发展，越来越多的性能好、效率高但对电源特性变化敏感或对供电系统注入干扰的新设备大量的使用，使电力质量问题更加凸显。恶劣的电力质量使电气设备不能够正常使用，直接影响到电网的正常运行，成为电网安全运行的隐患。因此，优质供电与电力质量检测已逐渐成为电力企业和用户共同关心的问题，解决电力质量问题的前提是能够对电力质量进行全面、实时、 准确的检测。在过去的几十年里，单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。但是随着计算机科学与技术、信号处理方法的迅速发展，对电测仪表的实时性和精度的要求也越来越高。而电力系统常用的单片机51系列和96系列等难以适应电力系统对实时性、数据量和计算要求的需要。存储空间�。怂闼俣嚷砉δ芙喜睿岩远淌奔淠谕瓿纱罅康氖荽恚荒苈愕缌ο低掣呤凳毙缘囊螅丫晌夜鼻胺⒄沟缌χ柿考嗖饧际醴⒄沟闹饕烟�。
发明内容针对现有电力系统使用的智能控制装置所存在的问题，本实用新型提供一种对各种电能质量参数进行数据统计分析、录波、保护、事件、故障SOE分析记录与预报的综合电力质量监测装置。解决上述技术问题的具体技术方案是一种综合电力质量监测装置，其特征是 是由数据采集单元、人机接口及通信单元组成，其连接关系是连接8路模拟信号的电流互感器、电压互感器输出接口连接AD7865高速A/D转换芯片的信号输入接口，取8路模拟信号中的任一相电压、电流信号经LM393比较器输出信号作为⑶4046锁相环芯片的输入信号构成频率跟踪电路连接AD7865高速A/D转换芯片的信号输入口，AD7865高速A/D转换芯片的信号输出接口连接TMS320F206中央处理器的接收口 ；AD780外部参考电压源芯片信号输出脚连接AD7865高速A/D转换芯片的基准输入脚；8路开关量输入信号经过1#光电隔离器中PS2701器件连接74H244驱动芯片输入端，74H244驱动芯片输出端连接TMS320F206 中央处理器；ADM690看门狗连接到TMS320F206中央处理器的复位脚；GAL16V8译码器和 CY7C1041数据存储器组成总线挂接在TMS320F206中央处理器的数据/地址总线引脚上； IDI7133双口 RAM芯片的接口分别连接到TMS320F206中央处理器和MC9S12DJ256B单片机的数据输出脚；频率采样模拟信号经过零比较器LM2211整形为基频方波信号，再经2#光电隔离器中PS2701器件输入到MC9S12DJ256B单片机的定时器捕获引脚；FM24C256非易失性存储器和FM31XX的时钟芯片的数据接口分别连接到MC9S12DJ256B单片机的IIC时钟总线�？榻涌� ; MC9S12DJ256B单片机内部的两路SCI模块引脚TXDO, RXDO和TXDU RXDl分别连接MAX238和MAX485通讯芯片各自的TXD引脚和RXD引脚上，MAX238通讯芯片和MAX485 通讯芯片的输出引脚分别连接以Modem信号和GPS信号；IXD显示器通过MAX232串口芯片与MC9S12DJ256B单片机SPI�？榱樱�6个控制按键连接74LS244总线驱动器的输入引脚， 74LS244总线驱动器的输出信号引脚连接到MC9S12DJ256B单片机的6个普通IO输入引脚； MC9S12DJ256B的I/O 口经通过3#光电隔离器输出开关量信号。本实用新型的有益效果本实用新型是一种基于DSP的电力质量检测装置，它主要针对我国电力系统在现场的主要和次要节点中缺少对电力质量监测的有效工具的现状设计而成。可广泛应用于电力系统检测、维修的现�。痛笮偷墓た笃笠稻用褡≌桃登鹊脱沟缤呐涞绶浚瓤傻ザ朗褂茫部梢杂爰扑慊壬璞噶鲜褂茫捎美醇嗖獯笮偷缌Φ缱由璞福绱笮驮只�、电弧炉等对电网的谐波干扰情况，为用户得到安全用电和电力系统监测用户对电网的污染提供了准确而有效的手段。
图I是本实用新型的结构示意框图；图2是图I中的MC9S12DJ256B单片机结构示意框图。
具体实施方式
结合附图详细说明本实用新型的结构。一种综合电力质量监测装置，如图I、图2所示，是由数据采集单元和人机接口及通信单元组成。本实用新型所采用的元器件均为市售商品元器件，其各器件的连接关系是8路模拟信号经传感器隔离变换后进入采样保持单元。为了保证采样的同步性，本实用新型采用倍频锁相技术，取一相电压、电流信号经LM393比较器输出跟踪电网的频率的方波信号作为CD4046锁相的输入信号，同时也是频率监测的方波信号经锁相环倍频后作为 LF398采样保持器采样保持和A/D转换的触发信号；模拟信号经运算放大单元后，接入数据处理芯片的A/D转换引脚，进行A/D转换和数据处理。DSP芯片是TI (德州仪器)公司的 TMS320F206单片机，它高性能的DSP内核和丰富的外设为装置功能的实现提供了极大的方便。采用的320X240点阵的高分辨率微彩液晶屏，它自带控制电路，并有常用字库，可以预置一页画面，并可随意调出与现场数据迭加输出显示，减少了软件编程的工作量，加快了输出速度。通信端口 RS232是用来传输仪器与PC机之间的数据和命令，便于将经DSP处理后的数据传输给PC机作进一步的分析处理。其中数据采集单元是采集8路模拟量和8路开关量，其中模拟量为三相电压、电流、功率、谐波分量；零序电压和电流；开关量为保护设备的出口信号、断路器跳合闸信号。由于将模拟量采集和开关量采集在同一个单元里实现， 提高了系统的集成度，减少了通信量，易于编程和调试。其各部件连接关系是8路外部供电线缆连接电压/电流互感器的信号输入接口，电流互感器(CT)、电压互感器(PT)的信号输出接口连接AD7865高速A/D转换芯片的信号输入接口，AD7865高速A/D转换芯片的信号输出口连接TMS320F206中央处理器的采样数据接收口 ；AD780外部参考电压源芯片信号输出脚连接AD7865高速A/D转换芯片的基准输入脚，每片AD7865高速A/D转换芯片有四路模拟量输入，3片AD7865高速A/D转换芯片实现12路模拟量输入。AD780外部参考电压源芯片用于提供AD7865高速A/D转换芯片在数模转换时所需的参考电压。AD7865高速 A/D转换芯片的采样脉冲有两个来源，一个是DSP的定时器发出的脉冲信号，另一个是将基波信号经锁相环倍频后的信号，可通过跳线选择。取8路模拟信号中的任一相电压、电流信号经LM393比较器和⑶4046锁相环芯片构成的频率跟踪电路连接AD7865高速A/D转换芯片的信号输入接口 ；经处理的多路模拟量输入信号经1#光电隔离器中PS2701器件连接 74H244驱动芯片输入端，74H244驱动芯片输出端连接TMS320F206中央处理器的输入端； ADM690看门狗连接到TMS320F206中央处理器的复位脚，ADM690看门狗的作用在于当外部干扰或内部故障使程序运行在不正常状态时强迫系统重启，使系统重新运行在正常状态， 防止电网对电力质量检测装置的干扰。GAL16V8译码器和CY7C1041数据存储器组成总线挂接在TMS320F206中央处理器的数据/地址总线引脚上，GAL16V8译码器为可编程逻辑器件(PLD)，用于产生外部芯片选通信号及读写信号。CY7C1041数据存储器容量为512K*16， 用来存放电力质量相关数据。中央处理器进行数据采集及对采样量化的数据进行分析计算，TMS320F206中央处理器指令周期为50ns，片内的32K*16的Flash用于存放程序，片内的4K*16的RAM用于存放程序运行中的一些中间转换数据。IDT7133双口 RAM芯片的接口分别同时连接到TMS320F206中央处理器的数据输出脚和MC9S12DJ256B单片机的数据输入脚；DRAM IDI7133，容量2K*16，是数据上传和数据下放的中转站，是联系数据采集单元与人机接口单元的通信枢纽。MC9S12DJ256B单片机是16位的处理器单元，主频为25MHz，片内的 256K*8的Flash用于存放程序，4K*8的EEPROM存放定值和参数，12K*8存放程序运行中的一些中间数据。主要用于判别按键、参数设置、通信控制、实时显示等操作，协调整个程序的运行，提供友好的人机界面，便于参数、波形的显示及控制，直观地、实时地反映当前电网的运行情况。频率采样模拟信号经过零比较器LM2211整形为基频方波信号，再经2#光电隔离器中PS2701器件输入到MC9S12DJ256B单片机的定时器捕获引脚，这种把模拟量经过零比较器整形并输入到单片机的定时器捕获引脚的方法可实现硬件测电网频率。FM24C256非易失性存储器和FM31XX的时钟芯片的数据接口分别连接到MC9S12DJ256B单片机的IIC模块接口，实时钟FM31XX为故障数据录波报文提供时标；MC9S12DJ256B单片机的内部两路SCI �？橐欧直鹆覯AX238通讯芯片和MAX485通讯芯片的TXD引脚和RXD引脚，MAX238通讯芯片和MAX485通讯芯片的输出引脚分别连接以太网信号和GPS信号，MAX238通讯芯片是实现TTL电平与RS232电平间的转换。LCD显示器通过MAX232串口芯片与MC9S12DJ256B单片机SPI模块连接；六键键盘连接74LS244总线驱动器的输入引脚，74LS244总线驱动器的输出信号引脚连接到MC9S12DJ256B单片机的6个普通IO输入引脚；MC9S12DJ256B的I/ 0 口经通过3#光电隔离器输出开关量信号；MC9S12DJ256B单片机内置BDM仿真接口，具有单线、后台调试功能。MC9S12DJ256B单片机内置CAN控制器，可外接CAN驱动器PCA82C250 实现与CAN网互联。本实用新型运用了先进的数字信号处理技术，设计了基于DSP芯片的数据采集及处理系统，发挥了数字信号处理技术在电力质量分析中的优势。这种电力质量检测装置利用先进的技术手段，采用了精确合理的计算方法，是一种功能齐全、性能优良、安装、使用方便的电力质量综合检测装置，它对于提高电力系统供电的安全可靠性和经济性，保证用电设备的正常工作和工农业生产的持续高效，都有十分重义。
权利要求1.一种综合电力质量监测装置，其特征是是由数据采集单元、人机接口及通信单元组成，其连接关系是连接8路模拟信号的电流互感器、电压互感器输出接口连接AD7865高速A/D转换芯片的信号输入接口，取8路模拟信号中的任一相电压、电流信号经LM393比较器输出信号作为CD4046锁相环芯片的输入信号构成频率跟踪电路连接AD7865高速A/ D转换芯片的信号输入口，AD7865高速A/D转换芯片的信号输出接口连接TMS320F206中央处理器的接收口 ；AD780外部参考电压源芯片信号输出脚连接AD7865高速A/D转换芯片的基准输入脚；8路开关量输入信号经过1#光电隔离器中PS2701器件连接74H244驱动芯片输入端，74H244驱动芯片输出端连接TMS320F206中央处理器；ADM690看门狗连接到TMS320F206中央处理器的复位脚；GAL16V8译码器和CY7C1041数据存储器组成总线挂接在TMS320F206中央处理器的数据/地址总线引脚上；IDT7133双口 RAM芯片的接口分别连接到TMS320F206中央处理器和MC9S12DJ256B单片机的数据输出脚；频率采样模拟信号经过零比较器LM2211整形为基频方波信号，再经2#光电隔离器中PS2701器件输入到 MC9S12DJ256B单片机的定时器捕获引脚；FM24C256非易失性存储器和FM31XX的时钟芯片的数据接口分别连接到MC9S12DJ256B单片机的IIC时钟总线模块接口 ； MC9S12DJ256B单片机内部的两路SCI�？橐臫XD0、RXD0和TXD1、RXD1分别连接MAX238和MAX485通讯芯片各自的TXD引脚和RXD引脚上，MAX238通讯芯片和MAX485通讯芯片的输出引脚分别连接以Modem信号和GPS信号；LCD显示器通过MAX232串口芯片与MC9S12DJ256B单片机SPI �？榱樱�6个控制按键连接74LS244总线驱动器的输入引脚，74LS244总线驱动器的输出信号引脚连接到MC9S12DJ256B单片机的6个普通IO输入引脚；MC9S12DJ256B的I/O 口经通过3#光电隔离器输出开关量信号。
专利摘要一种综合电力质量监测装置，是由数据采集单元和人机接口及通信单元组成，电流互感器(CT)、电压互感器(PT)连接7865高速A/D转换芯片，A/D转换芯片连接TMS320F206中央处理器；LM393比较器和CD4046锁相环芯片构成频率跟踪电路连接A/D转换芯片；开关量信号光隔输入及GAL16V8译码器和CY7C1041数据存储器连接中央处理器；IDT7133双口RAM芯片的接口分别连接中央处理器和MC9S12DJ256B单片机；FM24C256非易失性存储器、FM31XX的时钟芯片、MAX485通讯芯片及74LS244总线驱动器连接单片机。本实用新型是针对电力系统在现场的主要和次要节点中缺少对电力质量监测的有效工具的现状设计而成。应用于电力系统检测、维修的现�。没У玫桨踩玫绾偷缌ο低臣嗖庥没Ф缘缤奈廴咎峁┝俗既范行У氖侄�。
文档编号G01R31/00GK202351352SQ201120510950
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者张丹, 胡予滨, 苑智伟 申请人:丹东华通测控有限公司
专业数控铣床产品供应商
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