專利名稱：一種多功能電表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電表，具體涉及到一種具有諧波測量功能的高精 度電表。
背景技術：
諧波是衡量電能質量的一個重要參數(shù)。隨著非線性負荷用戶日益增 加，產(chǎn)生諧波的危害也在增加，它們造成電氣設備(含電網(wǎng)設備和用戶設 備)慢性損壞、千擾通訊設備、造成繼電保護及自動裝置誤動或不動，嚴 重影響用戶及電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運行。而由于諧波治理設備價格較 高且供電部門沒有相關的技術手段遏制諧波超標，用戶也不能自覺地進行 諧波治理工作，諧波監(jiān)控為供電部門提供了防止用戶諧波超標的技術手 段，督促用戶進行諧波治理工作，達到保護電網(wǎng)安全、保護用戶設備、提 高電能質量的目的。目前大部分的電能質量監(jiān)測設備都在實時在線應用方 面考慮較少，有些具有實時在線監(jiān)測功能，但這些設備往往電路復雜、成 本高卻功能單一，不能滿足功能多元化需求。

實用新型內容
針對現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型所要解決的問題是提供一種具有電 能諧波在線監(jiān)測和高精度計量的、電路比較簡單、成本相對低廉的多功能 的電表。
根據(jù)以上需解決的問題，本實用新型采取的技術方案是提供一種電 表，包括中央處理器CPU及與CPU連接的數(shù)據(jù)采集模塊、負荷控制模塊、 通訊模塊、按鍵、顯示模塊。
所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的三相電壓和電流采樣電路、16位 AD接口芯片、DSP數(shù)字信號處理器、SRAM數(shù)據(jù)存儲器，該模塊通過SUART 或SPI串行接口連接CPU。
所述負荷控制模塊包括拉合閘電路和檢測報警電路。所述通訊模塊包括CAN通訊接口電路、紅外通訊接口電路、RJ45以太 網(wǎng)接口及光纖通訊接口電路。
所述的中央處理器CPU至少具有四個異步串行通訊接口和容量大于 64K的FLASH程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。
該電表進一步包括與CPU相連的負荷曲線存儲單元和SD卡單元；所 述負荷曲線存儲單元可外部設置其記錄模式和記錄起始時間。
該電表進一步包括與CPU相連的輔助開關量輸入電路。
該電表進一步包括與CPU相連的電壓監(jiān)測及看門狗電路。
該電表進一步包括用于驗表或與RTU設備連接的六路脈沖輸出電路， 所述六路分別為輸入有功、輸出有功、四象限無功脈沖輸出電路。
該電表進一步包括與CPU相連的實時時鐘電路。
本實用新型通過在原電表電路基礎上增加帶DSP的數(shù)字采集模塊，使 其不但具有原電表各種計量功能，還可以實時測量電網(wǎng)諧波數(shù)據(jù)，為電力 部門諧波治理提供依據(jù)，以保護用戶設備、電網(wǎng)安全，提高電能質量；且 相對于現(xiàn)有諧波監(jiān)測設備來說，成本低、易實現(xiàn)。


圖1是本實用新型原理組成示意框圖；圖2是數(shù)據(jù)采集模塊組成示意 框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做詳細說明
如圖1、圖2，本實用新型包括中央處理器CPU及與CPU連接的數(shù)據(jù) 采集模塊、負荷控制模塊、通訊模塊、按鍵、顯示模塊，還可以進一歩包 括與CPU相連的負荷曲線存儲單元和SD卡單元、輔助開關量輸入電路、 脈沖輸出電路、實時時鐘電路。
為了保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所述表中CPU部分內帶程序存儲器和數(shù) 據(jù)存儲器，這樣不但可以減少硬件開銷、降低成本，還可以降低功耗、減 少硬件的故障點，提高表計工作的可靠性。為了實現(xiàn)電表豐富的功能以及 程序遠程下載，采用內部帶FLASH程序存儲器，存儲器容量至少在64k以 上。并且CPU應該至少具有50個I0引腳，以便和實時時鐘、點陣液晶顯示器、4鍵鍵盤、輔助開關量輸入及負荷控制等硬件電路接口。
CPU的選擇還必須滿足速度要求，以完成與DSP的高速通信及大量繁
雜的數(shù)據(jù)運算處理和多協(xié)議轉換。
為了保證CPU程序在干擾造成死機的情況下，能夠重新進入到正常的 運行狀態(tài)，CPU內部還應具備看門狗電路。
所述數(shù)據(jù)采集模塊采用DSP數(shù)字信號處理技術，選用高性能的16位 AD接口芯片對三相電壓、三相電流進行采樣，然后進行相應的快速傅氏變 換，對所采信號進行分析處理，從而得出所需要的各種電量參數(shù)。該采集 模板通過SUART或SPI接口與CPU相連，將計算所得的數(shù)據(jù)傳送給CPU, 為CPU的顯示、數(shù)據(jù)遠傳、存儲以及控制提供必要的信息。
輔助開關量輸入是為采集相關的開關量信號而設置的電路，根據(jù)用戶 的需要而確定其具體的意義。
所述負荷控制模塊包括拉合閘電路和檢測報警電路。
所有的開關量輸入、拉合閘輸出電路均經(jīng)過光電隔離連接CPU,以消 除干擾。
通信功能強大和靈活是該電表的一大特色。通過在通訊模塊中設計相 應的通信接口電路，使表計可以方便地與其它各種裝置或系統(tǒng)接口 。
所述通訊模塊包括CAN通訊接口電路、用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設備通訊或 校表的紅外通訊接口電路、用于與電力部門控制主站通訊的RJ45以太網(wǎng) 接口及光纖通訊接口電路。所述紅外接口可以設置成吸附式紅外通信接 口，以便于校表。通信口的切換通過非接觸式觸點的動作與否來進行。當 有吸附式紅外光電頭吸附在電表上時，觸點動作，通信接口切換至紅外通 信狀態(tài)，否則一般的CAN總線通信方式。
所述負荷曲線存儲單元為一個FLASH存儲器，可由外部設備通過RS485
接口或紅外接口設置其記錄模式和記錄起始時間。
電表通過SD卡單元用于數(shù)據(jù)備份，能進行最近7個月的月統(tǒng)計數(shù)據(jù)、
損耗電能、各相、各元件不分時電能、諧波電能、基波電能、諧波電量及 最近發(fā)生的100個事件記錄的數(shù)據(jù)備份。
在需要讀出電表的備份數(shù)據(jù)時，將存儲卡從電表中拔出，利用相應的 讀取設備可從數(shù)據(jù)備份卡中讀到原電表當前和歷史數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)備份卡插入新表或其它替代的電表上，通過通信口的權限確認 后，可以將數(shù)據(jù)備份卡的數(shù)據(jù)備份至新表或將表內數(shù)據(jù)拷貝至數(shù)據(jù)備份卡 上。
本實用新型設置了4個操作按鍵左移鍵、右移鍵、取消鍵、確認鍵。 其中左移鍵、右移鍵表示液晶顯示屏上的光標的左右移動或在設置菜單中 表示數(shù)字的加減；取消鍵表示取消本次的設置或從本級菜單退回至上一級 菜單；確認表示確認本次的設置或從本級菜單進入下一級菜單。
4個鍵鍵盤接口直接采用MCU的4個10 口，通過在主程序中循環(huán)掃 描來采集按鍵狀態(tài)。在檢測到某個按鍵按下時，通過軟件消抖處理，從而 完成按鍵的確認過程。結合液晶顯示所在的菜單位置，可以確定該按鍵的 鍵值。當確定好鍵值后，即可進行相應的顯示、處理工作。
本實用新型的電源通過電力線路直接取電，經(jīng)過處理后給CPU及其它 各功能模塊供電。
本實用新型的諧波測量過程為所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到三相電壓、 電流信號經(jīng)過AD轉化后傳送到數(shù)字信號處理器DSP， DSP對電流和電壓信 號實時進行256點快速傅氏變換處理，得出2-21次電壓、電流諧波分量 的幅值、相位、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率等等，再通過串行 接口將這些信息傳送給CPU，諧波幅值精度為5%，相位精度為士1 2度。
所有的諧波信息通過CPU控制存儲在內部存儲器和數(shù)據(jù)備份卡中，并 可在液晶顯示屏上顯示，也可通過通信接口將相關的諧波數(shù)據(jù)讀出。
權利要求1、一種多功能電表，包括中央處理器CPU及與CPU連接的數(shù)據(jù)采集模塊、負荷控制模塊、通訊模塊、按鍵、顯示模塊，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的三相電壓和電流采樣電路、16位AD接口芯片、DSP數(shù)字信號處理器、SRAM數(shù)據(jù)存儲器，該模塊通過SUART或SPI串行接口連接CPU；所述負荷控制模塊包括拉合閘電路和檢測報警電路；所述通訊模塊包括CAN通訊接口電路、紅外通訊接口電路、RJ45以太網(wǎng)接口及光纖通訊接口電路。
2、 根據(jù)權利要求1所述的多功能電表，其特征在于所述的中央處 理器CPU至少具有四個異步串行通訊接口和容量大于64K的FLASH程序存 儲器和數(shù)據(jù)存儲器。
3、 根據(jù)權利要求2所述的多功能電表，其特征在于進一步包括與 CPU相連的負荷曲線存儲單元和SD卡單元；所述負荷曲線存儲單元可外部 設置其記錄模式和記錄起始時間。
4、 根據(jù)權利要求3所述的多功能電表，其特征在于進一歩包括與 CPU相連的輔助開關量輸入電路。
5、 根據(jù)權利要求4所述的多功能電表，其特征在于進一步包括與 CPU相連的電壓監(jiān)測及看門狗電路。
6、 根據(jù)權利要求5所述的多功能電表，其特征在于進一步包括用于驗表或與RTU設備連接的六路脈沖輸出電路，所述六路分別為輸入有功、 輸出有功、四象限無功脈沖輸出電路。
7、 根據(jù)權利要求6所述的多功能電表，其特征在于進一步包括與 CPU相連的實時時鐘電路。
專利摘要本實用新型涉及一種具有諧波測量和電量計量功能的電表。該電表包括中央處理器CPU及與CPU連接的數(shù)據(jù)采集模塊、負荷控制模塊、通訊模塊、按鍵、顯示模塊、負荷曲線存儲單元和SD卡單元、輔助開關量輸入電路等。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的三相電壓和電流采樣電路、16位AD接口芯片、DSP數(shù)字信號處理器、SRAM數(shù)據(jù)存儲器，該模塊通過SUART或SPI串行接口連接CPU。所述負荷控制模塊包括拉合閘電路和檢測報警電路。本實用新型不但具有原電表各種計量功能，還可以實時測量電網(wǎng)諧波數(shù)據(jù)，為電力部門諧波治理提供依據(jù)，以保護用戶設備、電網(wǎng)安全，提高電能質量；且相對于現(xiàn)有諧波監(jiān)測設備來說，成本低、易實現(xiàn)。
文檔編號G01R23/00GK201233427SQ200820050320
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權日2008年7月4日
發(fā)明者玨 胡 申請人:廣東東方電訊科技有限公司;胡 玨