專利名稱：基于雙cpu的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，具體涉及ー種基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電能質(zhì)·量的監(jiān)測(cè)方式主要有三種設(shè)備入網(wǎng)前的專門檢測(cè)、設(shè)備使用中的定期或不定期檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)。由于電能質(zhì)量問題的特殊性，前兩種監(jiān)測(cè)方式的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能全面和準(zhǔn)確的反映出電カ系統(tǒng)電網(wǎng)的電能質(zhì)量信息，只有采用分布式在線監(jiān)測(cè)的方式，結(jié)合綜合的高級(jí)電能質(zhì)量分析和評(píng)估系統(tǒng)，才能真實(shí)反映電能質(zhì)量情況，并查找出污染源，制定出對(duì)應(yīng)的解決方案。目前，能綜合測(cè)量多種電能質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)儀還比較少，這些監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)際應(yīng)用中往往存在以下缺陷1)CPU不僅需要負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)處理，同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)通訊及人機(jī)交互等功能，負(fù)擔(dān)較重，往往以犧牲電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)性和精確性為代價(jià)；2)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能比較單一，不能將多項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量綜合在一起，無(wú)法滿足對(duì)電能質(zhì)量綜合評(píng)估的需要，實(shí)用性差；3)通訊方式単一，具體應(yīng)用中在某些特殊監(jiān)測(cè)點(diǎn)不利于實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，可提高對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)能力。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下一種基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，包括用于采集轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊、用于對(duì)采集轉(zhuǎn)換的信息按電能質(zhì)量指標(biāo)分析計(jì)算的數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙ロ RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊、外圍模塊，所述外圍模塊包括用于存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、用于上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通訊模塊和用于顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙ロ RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊依次相連，所述CPLD電路模塊分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、顯示模塊相連；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊和外圍控制模塊內(nèi)分別具有各自獨(dú)立的CPU芯片，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集并轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)，由數(shù)據(jù)處理分析模塊獨(dú)立進(jìn)行分析計(jì)算后獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將檢測(cè)結(jié)果存入雙ロ RAM中，外圍控制模塊讀取雙ロ RAM中的監(jiān)測(cè)結(jié)果再通過CPLD電路模塊獨(dú)立控制外圍模塊實(shí)時(shí)響應(yīng)。本實(shí)用新型所述數(shù)據(jù)采集模塊包括抗混疊濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、過零比較電路、選相電路、鎖相倍頻電路；外部三相電壓電流信號(hào)經(jīng)過抗混疊濾波器濾波后輸出，該抗混疊濾波器的輸出端一路依次連接A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理分析模塊，另一路依次連接過零比較電路、選相電路、鎖相倍頻電路，所述鎖相倍頻電路控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)，所述選相電路還通過數(shù)據(jù)處理分析模塊控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)。[0008]本實(shí)用新型所述通訊模塊包括分別與CPLD電路模塊相連的RS232通訊單元、RS485通訊單元、以太網(wǎng)接ロ單元。本實(shí)用新型所述通訊模塊還包括GPRS通訊單元,該GPRS通訊單元通過RS232通訊單元與CPLD電路模塊相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)I)采用獨(dú)立CPU単獨(dú)計(jì)算分析采樣數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量多種指標(biāo)的綜合監(jiān)測(cè),并且滿足實(shí)時(shí)性,完整性和精確性的要求；2)采用獨(dú)立CPU単獨(dú)處理人機(jī)交互、通訊和存儲(chǔ)等功能，不占用數(shù)據(jù)處理芯片資源，響應(yīng)速度快； 3)采用大規(guī)?？删幊唐骷﨏PLD，減少大量外圍電路，提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性；4)支持多種通訊方式，適用于各種現(xiàn)場(chǎng)情況，能滿足多種不同供電接線方式的需要，通用性強(qiáng)，并且便于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

圖I是本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)儀的模塊連接示意圖；圖2是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集模塊的連接示意圖；圖3是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)處理分析模塊、通訊模塊、存儲(chǔ)模塊的連接示意圖；圖4是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理分析模塊的工作流程圖；圖5為本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)儀工作流程圖。圖中1、三相電壓電流信號(hào)，2、數(shù)據(jù)采集模塊，3、數(shù)據(jù)處理分析模塊，4、雙ロ RAM，
5、外圍控制模塊，6、CPLD電路模塊，7、顯示模塊，8、存儲(chǔ)模塊，9、通訊模塊，10、GPS通訊模塊，1URAM, 12、EEPR0M 鐵電，13, FLASH 存儲(chǔ)芯片，14、CH376 芯片，15, SD 卡接ロ，16、USB 接ロ，17、RTL8019芯片，18、TL16C552串ロ擴(kuò)展芯片，19、RS232通訊單元，20、RS485通訊單元，21、以太網(wǎng)接ロ模塊，22、看門狗復(fù)位電路，23、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，24、抗混疊濾波器，25、電源系統(tǒng)，26、A/D轉(zhuǎn)換器，27、過零比較電路，28、選相電路，29、鎖相倍頻電路。
具體實(shí)施方式
如圖I所示的基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，它包括用于采集轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)I的數(shù)據(jù)采集模塊2、用于對(duì)采集轉(zhuǎn)換的信息按電能質(zhì)量指標(biāo)分析計(jì)算的數(shù)據(jù)處理分析模塊3、雙ロ RAM4、外圍控制模塊5、CPLD電路模塊6、外圍模塊，外圍模塊包括用于存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊8、用于上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通訊模塊9和用于顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示模塊7，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙ロ RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊依次相連，CPLD電路模塊分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、顯示模塊相連；數(shù)據(jù)處理分析模塊和外圍控制模塊內(nèi)分別具有各自獨(dú)立的CPU芯片，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集并轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)，由數(shù)據(jù)處理分析模塊獨(dú)立進(jìn)行分析計(jì)算后獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將檢測(cè)結(jié)果存入雙ロ RAM中，外圍控制模塊讀取雙ロ RAM中的監(jiān)測(cè)結(jié)果再通過CPLD電路模塊獨(dú)立控制外圍模塊實(shí)時(shí)響應(yīng)，即通過CPLD實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、通訊和顯示的控制。通過這種方式不僅為CPU提供了更多的利用空間，實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)也不影響人機(jī)交互，及時(shí)上傳和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便用于監(jiān)測(cè)的軟件的升級(jí)以及功能模塊的擴(kuò)展。如圖2所示，數(shù)據(jù)采集模塊包括抗混疊濾波器24、A/D轉(zhuǎn)換器26、過零比較電路27、選相電路28、鎖相倍頻電路29 ;外部三相電壓電流信號(hào)經(jīng)過抗混疊濾波器濾波后輸出，該抗混疊濾波器的輸出端一路依次連接A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理分析模塊，另一路依次連接過零比較電路、選相電路、鎖相倍頻電路，鎖相倍頻電路控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)，選相電路還通過數(shù)據(jù)處理分析模塊控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)。具體地，數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊由電源系統(tǒng)25提供電源，外部電壓電流互感器轉(zhuǎn)換的三相電壓電流信號(hào)經(jīng)抗混疊濾波器濾除測(cè)量范圍外的高次諧波，防止頻譜混疊造成的諧波誤差，再將處理后的信號(hào)傳給16位的A/D轉(zhuǎn)換器(采用ADS8364芯片)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；其中A/D轉(zhuǎn)換器的采樣信號(hào)由鎖相倍頻電路或數(shù)據(jù)處理分析模塊控制；將濾波后的電壓電流信號(hào)經(jīng)過零比較電路得到同頻率的方波信號(hào)，再經(jīng)過選相電路依次對(duì)相電壓進(jìn)行判斷，若有ー相存在輸入則將過零比較電路得到的方波信號(hào)輸入鎖相倍頻電路，由鎖相倍頻電路控制采樣信號(hào)，否則選相電路發(fā)送中斷信號(hào)給數(shù)據(jù)處理分析模塊，轉(zhuǎn)交由數(shù)據(jù)處理分析模塊定時(shí)控制采樣。如圖3所示，數(shù)據(jù)處理模塊的CPU采用TI公司的TMS320F2812芯片，外圍控制模塊的CPU采用TI公司的TMS320VC5402芯片，雙ロ RAM采用IDI70V24，通過雙ロ RAM的數(shù)據(jù)總線和地址總線分別連接數(shù)據(jù)處理模塊的CPU和外圍控制模塊的CPU?？撮T狗復(fù)位電路22與數(shù)據(jù)處理模塊芯片的復(fù)位管腳相連，監(jiān)視TMS320F2812芯片的運(yùn)行程序；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路23與外圍控制模塊直接相連；CPLD電路模塊采用EPM7218AETC100芯片，顯示模塊為液晶顯示屏。通訊模塊包括分別與CPLD電路模塊相連的RS232通訊單元19、RS485通訊單元20、以太網(wǎng)接ロ單元21以及GPRS通訊單元10，其中RS232通訊單元的通訊接ロ、RS485通訊單元的通訊接ロ由TL16C552串ロ擴(kuò)展芯片18驅(qū)動(dòng)，以太網(wǎng)接ロ模塊的接ロ由RTL8019芯片17驅(qū)動(dòng)，TL16C552和RTL8019再通過CPLD電路模塊與外圍控制模塊連接，GPRS通訊單元通過RS232串ロ擴(kuò)展，GPRS通訊單元通過RS232通訊單元與CPLD電路模塊相連。以太網(wǎng)通訊不僅可用于上層分析軟件的聯(lián)網(wǎng)訪問，也可通過普通網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問內(nèi)置個(gè)性化HTML網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器。儲(chǔ)存模塊8包括RAM 11、EEPROM鐵電12、FLSH存儲(chǔ)芯片13、SD卡接ロ 15和USB接ロ 16。其中SD卡接ロ 15和USB接ロ 16采用CH376芯片14驅(qū)動(dòng)，既可做移動(dòng)拷貝也可作為固定儲(chǔ)存空間；RAM 11采用64KB的ISSI61LV6416芯片，并且可擴(kuò)展64KB內(nèi)存，在監(jiān)測(cè)儀運(yùn)行中主要用作監(jiān)測(cè)程序的運(yùn)行空間；FLSH存儲(chǔ)芯片13采用256KB的SST39VF400，用以存放程序代碼和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；EEPR0M鐵電12采用AT24LC64，可通過IIC電路直接與外圍控制模塊連接，用以存儲(chǔ)設(shè)置參數(shù)。其中，數(shù)據(jù)處理分析模塊的CPU芯片還可結(jié)合IQmath智能化函數(shù)庫(kù)的調(diào)用，快速精確的對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，以實(shí)現(xiàn)包括穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)在內(nèi)的多種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)指、標(biāo)。并且本監(jiān)測(cè)儀獲得的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)可采用IEEE1159新規(guī)定的ー種通用的PQDIF轉(zhuǎn)換格式，使數(shù)據(jù)具有良好的兼容性，便于實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。圖4為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理分析模塊的工作流程圖，具體的說(shuō)，本監(jiān)測(cè)儀開始工作后，首先初始化硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)自診斷，在接收到數(shù)據(jù)采集模塊的中斷信號(hào)之后，及時(shí)讀取采集信息，井根據(jù)數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志判斷采樣數(shù)據(jù)是否取滿，若未取滿則繼續(xù)等待中斷信號(hào)讀取數(shù)據(jù)，否則進(jìn)入各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)分析計(jì)算，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果放入指定地址的雙ロ RAM中。圖5為本監(jiān)測(cè)儀工作流程圖，裝置開始工作后，首先初始化硬件系統(tǒng)，讀取鐵電12中的設(shè)置參數(shù)，初始化變量；在雙ロ RAM 4中有數(shù)據(jù)更新時(shí)，讀取數(shù)據(jù)并作統(tǒng)計(jì)分析；然后保存設(shè)置參數(shù)或顯示監(jiān)測(cè)信息；在有待存儲(chǔ)數(shù)據(jù)事件吋，首先把數(shù)據(jù)放入緩存，當(dāng)數(shù)據(jù)滿128Kbit時(shí)再寫入指定存儲(chǔ)地址中；在有待處理通訊數(shù)據(jù)事件時(shí)，根據(jù)所選用通訊接ロ進(jìn)行通訊處理。本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，在本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，按照 本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于包括用于采集轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊、用于對(duì)采集轉(zhuǎn)換的信息按電能質(zhì)量指標(biāo)分析計(jì)算的數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙ロ RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊、外圍模塊，所述外圍模塊包括用于存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、用于上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通訊模塊和用于顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙ロ RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊依次相連，所述CPLD電路模塊分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、顯示模塊相連；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊和外圍控制模塊內(nèi)分別具有各自獨(dú)立的CPU芯片，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集并轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)，由數(shù)據(jù)處理分析模塊獨(dú)立進(jìn)行分析計(jì)算后獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將檢測(cè)結(jié)果存入雙ロ RAM中，外圍控制模塊讀取雙ロ RAM中的監(jiān)測(cè)結(jié)果再通過CPLD電路模塊獨(dú)立控制外圍模塊實(shí)時(shí)響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊包括抗混疊濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、過零比較電路、選相電路、鎖相倍頻電路；外部三相電壓電流信號(hào)經(jīng)過抗混疊濾波器濾波后輸出，該抗混疊濾波器的輸出端一路依次連接A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理分析模塊，另一路依次連接過零比較電路、選相電路、鎖相倍頻電路，所述鎖相倍頻電路控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)，所述選相電路還通過數(shù)據(jù)處理分析模塊控制A/D轉(zhuǎn)換器輸出的采樣信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述通訊模塊包括分別與CPLD電路模塊相連的RS232通訊單元、RS485通訊單元、以太網(wǎng)接ロ單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述通訊模塊還包括GPRS通訊單元，該GPRS通訊單元通過RS232通訊單元與CPLD電路模塊相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于雙CPU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀，包括用于采集轉(zhuǎn)換外部三相電壓電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊、用于對(duì)采集轉(zhuǎn)換的信息按電能質(zhì)量指標(biāo)分析計(jì)算的數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙口RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊、外圍模塊，所述外圍模塊包括用于存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、用于上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通訊模塊和用于顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊、雙口RAM、外圍控制模塊、CPLD電路模塊依次相連，所述CPLD電路模塊分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通訊模塊、顯示模塊相連；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊和外圍控制模塊內(nèi)分別具有各自獨(dú)立的CPU芯片。本實(shí)用新型可提高對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)能力。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202433447SQ201120530199
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者余濤, 葉建新, 葉柱輝, 周啟榮, 姚偉強(qiáng), 曾江, 朱淦祥, 歐陽(yáng)森, 莫灼欽, 陳偉樑, 陳茂榮, 香柱平, 黃健豪, 黃德華 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司東莞供電局