一种基于DSP的电能质量监测与控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于电力系统领域，涉及一种基于DSP的电能质量监测与控制装置。包括控制器、电压电流信号采样模块、锁相环模块、液晶显示及触摸屏模块、Flash存储模块、通信接口模块及时钟信号产生模块。各模块连接关系为：DSP实现电压电流信号采样、数据处理及显示的功能，单片机负责数据采集、统计及存储，电压电流信号采样模块将采集信号滤波后传到DSP，锁相环模块保证采样同步性，通信接口模块实现DSP和单片机电路匹配，时钟信号产生模块提供时基，液晶显示及触摸屏模块显示DSP计算结果，并对其实行中断控制，Flash存储模块存放数据。本实用新型专利技术以DSP为控制器核心，单片机为数据存储系统，采用三相共补和补相补偿方式将电能质量检测与动态无功补偿结合在一起。

A power quality monitoring and control device based on DSP

The utility model belongs to the field of power system, and relates to a power quality monitoring and controlling device based on DSP. It includes the controller, the voltage and current signal sampling module, the phase locked loop module, the liquid crystal display and the touch screen module, the Flash storage module, the communication interface module and the clock signal generating module. The connection of each module is as follows: DSP realizes the function of sampling, processing and displaying voltage and current signal. The MCU is responsible for data collection, statistics and storage. The sampling module of voltage and current signal passes the acquisition signal to DSP. The PLL module ensures sampling synchronism, and the communication interface module realizes the DSP and the MCU circuit piece. The clock signal generation module provides time base, the LCD display and the touch screen module display the DSP calculation results, and carry out the interrupt control, and the Flash storage module stores the data. The utility model takes DSP as the core of the controller, and the single chip is a data storage system. The power quality detection and dynamic reactive compensation are combined with three phase common complement and complementary phase compensation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的电能质量监测与控制装置
本技术属于电力系统领域，特别涉及一种基于DSP的电能质量监测与控制装置。
技术介绍
现有的电能质量检测与控制装置都是分别以检测装置和控制装置两种形式出现的，如电力系统故障录波仪和TSC无功补偿装置等。随着电力系统的发展，单一功能系统的缺点是明显的：一是体积大、成本高、占地面积大、安装空间受限；二是电能质量检测与控制分离，检测信息不能实时有效利用，控制效果也不能较好的反映和验证。因此集电能质量检测与电能质量控制为一体的电力系统装置就成为未来的一个发展趋势。但电能质量检测与控制综合系统比单一功能系统复杂许多，它涉及到系统结构优化设计、数据的快速处理和存储、数据的传输以及实时控制，这些问题目前仍未有效地解决。为此，本文尝试以DSP为控制系统核心、单片机为数据存储系统，通过三相共补和分补相结合的办法实现动态无功补偿，从而将电能质量检测与动态无功补偿技术有机地结合在一起。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于DSP的电能质量监测与控制装置，通过以下技术方案来实现：硬件部分：主要包括控制器、电压电流信号采样模块、锁相环模块、液晶显示及触摸屏模块、Flash存储模块、通信接口模块及时钟信号产生模块。各模块之间的连接关系为：DSP实现电压电流信号采样、数据处理及显示的功能，单片机负责数据采集、统计及存储，电压电流信号采样模块将采集信号滤波后传到DSP，锁相环模块保证采样同步性，通信接口模块实现DSP和单片机电路匹配，时钟信号产生模块提供时基，液晶显示及触摸屏模块显示DSP计算结果，并对其实行中断控制，Flash存储模块存放数据。所述的控制器以DSP为整个系统的控制中心，MCS51单片机为辅助进行数据存储，并与PC机相连，实现PC间的数据传输，所述的电压电流信号采样模块主要采集消弧线圈TV二次侧的电压、电流信号，并将其传递到DSP中。所述的锁相环模块利用倍频技术控制采样的定时和速率，从而用硬件保证采样的同步性。所述的液晶显示及触摸屏模块中液晶显示器采用MSC-G12864，触摸屏控制器为ADS7846。所述的Flash存储模块选用并行Flash存储芯片K9F1G08U0M。所述的通信接口模块中DSP与单片机间采用光耦电路实现电平的匹配，PC与单片机间采用串口芯片MAX232实现匹配。所述的时钟信号产生模块采用时钟芯片PCF8583提供时基。软件部分：本装置软件分DSP程序和单片机程序两部分。DSP主程序部分采用C语言编写，主要实现电压电流信号的采集、液晶显示及触摸屏的控制、与单片机的通信连接以及接受时钟信号的控制。程序使用模块化的设计思路，使得整个程序的构架清晰，增加了程序的可读性，同时也方便功能的扩展，DSP软件功能模块图2所示。单片机程序主要分为Flash存储芯片的读写、串口中断处理、时钟芯片闹钟终端等3个模块，采用C语言编写。其软件模拟空闲总线多级通讯模式的程序流程图如图3所示。本技术的有益效果为：将电能质量的监测与控制有机结合在一起，有效解决了单一系统监测与控制分离、信息得不到有效利用等诸多缺点，这种集电能质量监测与电能质量控制为一体的电力系统装置将会是未来发展的趋势。附图说明图1是所述电能质量监测与控制装置功能框图。图2是所述电能质量监测与控制装置的DSP软件功能模块图。图3是所述电能质量监测与控制装置软件模拟空闲总线多机通讯模式图具体实施方式本技术提供了一种基于DSP的电能质量监测与控制装置功能框图。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。图1所示为所述电能质量监测与控制装置的功能框图，主要包括控制器、电压电流信号采样模块、锁相环模块、液晶显示及触摸屏模块、Flash存储模块、通信接口模块及时钟信号产生模块。所述控制器采用DSP+单片机的双CPU结构，其中DSP作为主控制器负责信号的采集、数据的实时处理、液晶显示、触摸屏输入信号处理以及输出驱动信号控制电容投切，单片机作为辅助CPU通过串口和DSP实现实时数据传输，主要负责电网数据的采集、统计及存储，并为PC机提供通信接口，实现该装置与PC机控制软件间的数据传输。所述电压电流信号采样模块是直接使用电压、电流传感器采样电网的三相电压和电流，电压信号经过过压保护电路后，由电压传感器送入系统，电压和电流信号在进入控制器前，要经过二阶低通滤波器滤掉高次谐波。所述的锁相环模块利用频率倍增技术控制采样的定时和速率，由于在电网数据实时采集中，N个等间隔采样点并不恰好均匀落在电网的一个整周波内，这将带来测量的误差，锁相环可以从硬件上保证采样的同步性，从而根本上消除因采样不同而造成的误差。所述的液晶显示和触摸屏模块作为输入和显示设备，液晶显示器采用MSC-G12864，模块点阵数为64行*128列，能直接与DSP、单片机等控制器接口，触摸屏采用四线电阻式触摸屏，触摸屏控制器为ADS7846，当有触摸时，ADS7846向DSP提出中断请求，根据读取ADS7846的转换结果得到触摸点的位置。所述的Flash存储模块选用并行Flash存储芯片K9F1G08U0M，该芯片具有128M字节的存储容量，可以实现2K数据的整页写入和整页擦出功能，读写可擦写10万次，存储时间长达10年，并有硬件数据保护功能，能可靠地保护数据。所述的通信接口模块是为了实现DSP、单片机、PC机三者实时的数据传输，在DSP于单片机间添加光耦电路实现电平匹配，在PC机与单片机间使用12V-5V的串口芯片MAX232实现匹配。所述的时钟信号产生模块选用时钟芯片PCF8583提供时基。PCF8583是一种串行日历芯片，带有256bit*8bit的静态RAM，它可以和各种CPU直接接口，并有秒、分、时、日、月、年等计时功能。图2所示为所述电能质量监测与控制装置的DSP软件功能模块图。其中包括信号采集和处理模块、投切控制模块、液晶显示模块、触摸屏中断处理模块、串口通讯模块以及时钟芯片控制模块。图3所示为所述电能质量监测与控制装置软件模拟空闲总线多机通讯模式图。模拟块启动后，通过发送地址码判断DSP是否唤醒，若无唤醒的反馈信号则却仍错误处理，若DSP已被唤醒，则发送命令字，并接收DSP发送的数据结束程序。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP的电能质量监测与控制装置，其特征在于：包括控制器、电压电流信号采样模块、锁相环模块、液晶显示及触摸屏模块、Flash存储模块、通信接口模块及时钟信号产生模块；各模块的连接关系为：DSP实现电压电流信号采样、数据处理及显示的功能，单片机负责数据采集、统计及存储，电压电流信号采样模块将采集信号滤波后传到DSP，锁相环模块保证采样同步性，通信接口模块实现DSP和单片机电路匹配，时钟信号产生模块提供时基，液晶显示及触摸屏模块显示DSP计算结果，并对其实行中断控制，Flash存储模块存放数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的电能质量监测与控制装置，其特征在于：包括控制器、电压电流信号采样模块、锁相环模块、液晶显示及触摸屏模块、Flash存储模块、通信接口模块及时钟信号产生模块；各模块的连接关系为：DSP实现电压电流信号采样、数据处理及显示的功能，单片机负责数据采集、统计及存储，电压电流信号采样模块将采集信号滤波后传到DSP，锁相环模块保证采样同步性，通信接口模块实现DSP和单片机电路匹配，时钟信号产生模块提供时基，液晶显示及触摸屏模块显示DSP计算结果，并对其实行中断控制，Flash存储模块存放数据。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的电能质量监测与控制装置，其特征在于：控制器以DSP为整个系统的控制中心，MCS51单片机为辅助进行数据存储。3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的电能质量监测与控制装置，其特征在于：电压电流信号采样模块主要采集消弧线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫国，吉雅坤，王宏旭，杨洪达，陈艳，刘骁，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11