專利名稱：具有g(shù)ps授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電變量測量裝置，特別是一種具有GPS授時定位功能的便攜式多 功能諧波分析儀。
背景技術(shù)：
隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電能質(zhì)量測量點位置分散，時間難以統(tǒng) 一，不便于電廠、電站對電力系統(tǒng)運行監(jiān)控和事故后的故障分析。目前，通用諧波分析儀表 或設(shè)備采用內(nèi)部自身提供的時鐘，由于各時鐘產(chǎn)品質(zhì)量的差異，導致時間精度上存在一定 的偏差，而且測量點實際地理位置難以準確確定。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有諧波分析儀時鐘不準確以及無法精確定位的問題，本實用新型提出了 一種具有GPS授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀。一種具有GPS授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀，它包括測量信號處理模 塊、DSP模塊、ARM模塊、遠程通信模塊、數(shù)據(jù)存儲、IXD驅(qū)動與顯示裝置、鍵盤、電源模塊，其 特征在于還包括GPS模塊，GPS模塊接收衛(wèi)星信號，從GPS模塊中取得待測點三維位置信 息經(jīng)度、緯度、海拔和國際標準時間，通過授時通道向ARM模塊提供該時刻測量點的實際位置。本實用新型采用GPS模塊來確定測量點的時間和位置，有效地解決了現(xiàn)有諧波分 析儀時鐘不準確以及無法精確定位的問題。

圖1是本實用新型組成框圖圖2是本實用新型GPS授時定位框圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述。一種具有GPS授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀，如附圖1所示，它包括測 量信號處理模塊、DSP模塊、ARM模塊、遠程通信模塊、數(shù)據(jù)存儲、IXD驅(qū)動與顯示裝置、鍵盤、 電源模塊，其特征在于還包括GPS模塊。輸入信號由測量信號處理模塊連接到DSP模塊進 行運算，測量點地理位置由GPS模塊得到，再由LCD驅(qū)動與顯示裝置顯示出電力參數(shù)和地理 位置。本實用新型采用DSP模塊+ARM模塊的設(shè)計框架，前端采集和處理采用TI的數(shù)字 信號處理器(DSP)TMS320F2812，保證了前端的采樣和運算速度，后端人機界面部分采用的 是高性能的芯片ARM處理器，軟件采用基于多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)(WINCE)，性能穩(wěn)定， 實時性強。
3[0011]采用高精度電壓/電流互感器進行信號隔離和轉(zhuǎn)換。前端采樣部分采用16位高 精度高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD73360，其內(nèi)部擁有6個獨立通道用于采樣三電壓三電流數(shù)據(jù)，保證 了實時采樣的精度和速度。諧波計算利用頻域分析的方法，DSP對前端A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進行處 理，運用快速傅立葉算法(FFT)，可以測量三相電壓UA、UB、UC的分次諧波電壓、分次電壓諧 波含量及總的電壓諧波含量；還可以測量三相電流IA、IB、IC的分次諧波電流、分次電流諧 波含量及總的電流諧波含量。首先對電壓電流輸入信號進行數(shù)據(jù)采樣和RC濾波網(wǎng)絡(luò)濾波，然后進行A/D轉(zhuǎn)換。 A/D轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)子程序中讀出每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，作為數(shù)字低通濾波的 輸入。DSP的輸入是A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號，DSP對輸入的數(shù)字信號進行處理，并經(jīng)過 一定的計算和轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的能量。諧波測量采用頻域分析法，通過采樣16個周期的1280個點，取其中1024點作為 計算樣本，每個周期采用移相1/5周期，然后采用相位差校正法計算得到諧波分量。由于序 列長度較大，采用快速傅里葉變換(FFT)，通過FFT在DSP中的應(yīng)用，計算出N次諧波分量。本實用新型授時定位的原理框圖如附圖2所示。諧波分析儀進行時鐘授時及測量 點定位的過程是GPS模塊接收衛(wèi)星信號，從GPS模塊中取得待測點三維位置信息經(jīng)度、緯 度、海拔和國際標準時間，通過授時通道(RS232)向ARM模塊提供該時刻測量點的實際位 置。GPS模塊的數(shù)據(jù)通信采用串口進行通信，串行外輸?shù)臄?shù)據(jù)格式使用美國國家海洋 電子協(xié)會(NMEA)的NMEA183標準，GPS模塊每秒鐘向外發(fā)出一個PPS秒脈沖和一串定位、 時鐘等信息。GPS模塊型號為BR-355，使用SiRF Star III芯片組加上內(nèi)建的主動型陶瓷天線 使得定位更為精準；接收機高靈敏度(_159dBm)使得即使在衛(wèi)星訊號微弱的情況下，第一 次定位仍十分快速。接收機內(nèi)設(shè)置超大電容，可儲存快速取得的衛(wèi)星訊號數(shù)據(jù)。GPS模塊 的編程介紹如下初始化模塊實現(xiàn)對串口的初始化及把所有的標志位置歸零；控制模塊是 根據(jù)上位機的命令來執(zhí)行相應(yīng)的操作，比如采集GPS數(shù)據(jù)，發(fā)送當前狀態(tài)等；數(shù)據(jù)獲取模塊 的就是通過與串口相連接的GPS模塊獲取當前的GPS信息；在程序中用的是GPRMC定位語 句，將忽略其它信息。提取GPRMC語句的方法是設(shè)置一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，把接收到的GPS數(shù)據(jù) 都放入這個緩沖區(qū)，當緩沖區(qū)滿了的時候就在緩沖區(qū)中查找是否接受到GPRMC定位語句， 如果沒有接收到則重新接收GPS數(shù)據(jù)。如果找到了 GPRMC定位語句則還要判斷該語句在緩 沖區(qū)中的位置離緩沖區(qū)的最大字節(jié)數(shù)是否大于62個字節(jié)。用戶界面模塊就是把GPS數(shù)據(jù)、 狀態(tài)數(shù)據(jù)等在觸摸屏上顯示出來，同時還要可以響應(yīng)觸摸屏上的中斷，以便實現(xiàn)通過觸摸 屏操作的功能。本實用新型的ARM采用S3C2440B微處理器，該處理器是一款由Samsung半導體公 司推出的高性能、低功耗、高集成度微處理器。配合5. 6英寸液晶屏，WINCE5. 0操作系統(tǒng)。 觸摸屏能夠直觀、生動地顯示運行參數(shù)和運行狀態(tài)，而且通過觸摸屏畫面可以直接修改系 統(tǒng)運行參數(shù)，人機交互性好。觸摸屏與DSP采用串口通訊，Modbus協(xié)議。Modbus協(xié)議是美國Modicon公司推出 的，一種有效支持控制器之間以及控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))與其他設(shè)備之間進行通信
4的協(xié)議。 電源選用2400mAH7. 2V高容量可充電鋰電池。 ARM和計算機的接口有2個，一是USB數(shù)據(jù)接口，一個是RS485接口。
權(quán)利要求一種具有GPS授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀，它包括測量信號處理模塊、DSP模塊、ARM模塊、遠程通信模塊、數(shù)據(jù)存儲、LCD驅(qū)動與顯示裝置、鍵盤、電源模塊，其特征在于還包括GPS模塊，GPS模塊接收衛(wèi)星信號，從GPS模塊中取得待測點三維位置信息經(jīng)度、緯度、海拔和國際標準時間，通過授時通道向ARM模塊提供該時刻測量點的實際位置。
專利摘要為解決現(xiàn)有諧波分析儀時鐘不準確以及無法精確定位的問題，本實用新型提出了一種具有GPS授時定位功能的便攜式多功能諧波分析儀。它包括測量信號處理模塊、DSP模塊、ARM模塊、遠程通信模塊、數(shù)據(jù)存儲、LCD驅(qū)動與顯示裝置、鍵盤、電源模塊，其特征在于還包括GPS模塊，GPS模塊接收衛(wèi)星信號，從GPS模塊中取得待測點三維位置信息經(jīng)度、緯度、海拔和國際標準時間，通過授時通道向ARM模塊提供該時刻測量點的實際位置。本實用新型采用GPS模塊來確定測量點的時間和位置，有效地解決了現(xiàn)有諧波分析儀時鐘不準確以及無法精確定位的問題。
文檔編號G01S19/42GK201749153SQ201020290960
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者嚴俊, 周朝猛, 孟敏, 徐一新, 沈小青, 陸新剛, 陳德明 申請人:中國人民解放軍63680部隊