一种电能质量综合监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术设计电力设备的监测装置，其目的在于提供一个基于ＤＳＰ（数字信号处理器）和ＣＰＬＤ（复杂可编程逻辑器件）的电能质量综合监测装置，克服和解决现有的电能质量监测装置通用性差、检测时间慢等缺陷。其结构包括设置在机壳外侧的液晶显示屏、键盘阵列、电源接口、三相电压采样端口和三相电流采样端口，上述元件与设置在机壳内的电路板连接，所述电路板的电路结构主要包括电源模块、Ａ／Ｄ转换模块、ＤＳＰ电路模块和ＣＰＬＤ电路模块，电源模块与其它模块连接，Ａ／Ｄ转换模块、ＤＳＰ电路模块和ＣＰＬＤ电路模块依次连接。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Power quality comprehensive monitoring device

The monitoring device of the utility model design of power equipment, the purpose is to provide a based on DSP (digital signal processor) and CPLD (complex programmable logic device) comprehensive power quality monitoring device, overcome and solve the existing defects of general electric power quality monitoring device of the detection time, slow. The structure includes a port and three-phase current sampling on the LCD screen, the outer side of the casing keyboard array, power supply interface, three-phase voltage sampling port, the elements are connected with a circuit board arranged in the casing, the circuit structure of the circuit board includes a power supply module, A / D conversion module, DSP module and CPLD module and the power supply module is connected with other modules, A / D conversion module, DSP module circuit and CPLD circuit module are sequentially connected.

【技术实现步骤摘要】

本技术设计电力设备的监测装置，更具体的说是一种电能质量综合监 测装置。
技术介绍
电能质量表征电网公司供电的质量水平，也是用电用户用电状况的反映， 是电力市场化发展过程中衡量电能的质量水平的重要指标。电能质量监测装置 根据实时地检测或监测电网(电网側或负荷侧)的电压、电流的质量参数(包 括幅值、相位和频率，谐波，以及电压暂降、骤升等短暂扰动)，以实现对检测 点电能质量水平的评估。为了保证检测结果的实时性和准确性，，要求电压、电 流的检测速度和各参数的计算结果要尽可能缩短。但是，目前国内生产的各种电能质量检测装置存在以下缺陷1)电能质量检测功能单一，不能满足对电能 质量的综合评估的需要，因而实用性差；2)检测算法采用傅立叶算法和常规的 瞬时无功功率理论算法，检测所需时间长；3)基于顺序结构来设计软件平台， 软件系统的稳定性、扩展性、维护性差。基于现有硬件结构的传统顺序结构的软件设计方法，由于单片微型计算机 的程序一般与硬件资源结合比较紧密，则软件的稳定性、安全性和移植性都受 到很大限制，其中比较突出的问题是各个任务之间的时序配合和对硬件资源的 独占和释^:控制。传统顺序结构的程序流程模式是程序从一个主函数开始， 经过对石更件进行各种初始化后，进入一个死循环。在这个死循环中，必须对上 述各个常规任务的执行顺序、执行时间和对硬件资源的占有、释放进行严格的 安排，任何时序配合失误或硬件资源分配失误都会导致系统的崩溃。即便实现 了较好的时序配合和硬件资源分配，由于无可避免存在各种中断和异常处理问 题，预先设计好的程序流程必然被打乱，此时整个软件的时序配合和硬件资源 分配就很有可能失控，从而导致系统的崩溃。此外，任何新的任务(新功能需 求)的加入，都会对原程序流程和中断处理的时序配合和资源分配造成很大的 影响，甚至导致系统的不稳定。本技术的目的在于提供一个基于DSP (数字信号处理器)和CPLD (复 杂可编程逻辑器件)的电能质量综合监测装置，克服和解决现有的电能质量监 测装置通用性差、4全测时间慢等缺陷。本技术采用以下技术手段实现上述目的。本设计为一种电能质量综合监测装置，包括设置在机壳外侧的液晶显示屏、 键盘阵列、电源接口、三相电压采样端口和三相电流采样端口，上述元件与设 置在机壳内的电路板连接，所述电路板的电路结构主要包括电源模块、A/D转 换模块、DSP电路模块和CPLD电路模块，电源模块与其它模块连接，A/D转 换模块、DSP电路模块和CPLD电路模块依次连接。本技术在装置的硬件 设计和程序开发上，充分考虑本技术技术对各种供电系统接线方式的适应 能力、电压电流的检测速度、电能质量评估参数的算法设计、程序设计结构等 各综合因素。为增加本技术的控制功能和适应能力，设计出能满足各种不 同的供电系统接线方式、各种不同的负载特性和应用场合的硬件系统及相应的 功能软件模块。众多的功能模块及控制算法确保本监测装置的强适应性能和快 速响应性能，还可以根据不同的使用场合需要增添或修改合适的控制策略模块， 实现产品的快速开发和升级。具体的电路结构是所述DSP电路模块包括DSP主电路、驱动模块、通信模 块、存储模块和实时时钟电路，DSP主电路、驱动模块、存储模块和实时时钟 电路连接，驱动模块与通信模块连接。驱动模块包括驱动电路、连接A/D转换 模块的通信接口和连接液晶显示屏的LCD接口 ，驱动电路与上述接口和通信模 块连接。通信模块包括异步串口通信电路、RS232通信接口 、 RS485接口和USB 接口，异步串口通信电路与驱动模块、RS232通信接口、 RS485接口和USB接 口连接，RS232通信接口、 RS485接口和USB接口设置在机壳外侧。存储模块 包括与DSP主电路连接的I2C存储电路、SRAM存储电路和FLASH存储电路。 CPLD电路模块包括CPLD电路、键盘接口 、 PLL电路和看门狗电路，CPLD电 路与键盘接口、 PLL电路和看门狗电路连接，4建盘接口连接键盘阵列。A/D转 换模块包括A/D转换电路、电压互感器、电流互感器、连接DSP电路模块的通 信接口和同步方波产生电路，A/D转换电路与电压互感器、电流互感器、连接DSP电路模块的通信接口 ；连接DSP电路模块的通信接口和同步方波产生电路 连接，电压互感器连接三相电压采样端口，电流互感器连接三相电流采样端口。 电源模块包括与A/D转换模块连接的供电电源调整电路、与DSP电路模块连接 的电源调整电路，上述调整电路依次与电源接口连接。电路结构分成两块电路 板印刷，DSP电路模块、CPLD电路模块和电源调整电路印刷在主电路DSP板 上，A/D转换模块和供电电源调整电路印刷在数据采集AD板上，主电路DSP 板和数据采集AD板通过电源接口及通信接口连接。DSP电路模块和CPLD电 路模块分别设有JTAG接口 。基于上述的硬件结构，在软件方面，采用TI专门为TMS320C6000tm、 TMS320C5000 和TMS320C28x DSP平台而i殳计的可伸缩实时多任务内 核DSP/BIOS 。由于采用了 DSP/BIOS实时内核，程序员的软件i殳计只需针对 产品的功能需求来设计各种任务代码，而无需对硬件系统、任务调度和任务的 时序配合等问题进行专门设计，这些工作可以由DSP/BIOS来统一调度处理。在 任务实时性方面，程序员只需给各任务分配不同的优先级，DSP/BIOS可自行才艮 据任务优先级来调度任务，以确保优先级最高的任务可以最先执^f亍，优先级最 低的任务最后执行。将DSP/BIOS应用于电能质量监测仪上，不但能够缩短DSP 应用程序的设计开发周期，而且因为DSP/BIOS的多线程机制使得应用程序的功 能得到了彻底的分化,所以在这种情况下，当原程序增加新的功能时也不会影响 到程序的实时响应特性，增强了程序的可维护性。另夕卜,DSP/BIOS包含的实时分 析工具集成于TI的Code Composer Studio开发环境当中，该分析工具在不打断 DSP正常工作的情况下，捕捉并显示有关线程执行顺序、执行效率及CPU总负载 量等方面的信息，简化了对程序调试和优化的过程。从功能需求角度来分析，本电能质量监测装置的软件模块可划分为AD采 样任务、数值读取任务、电力参数计算任务、通信任务、液晶显示任务和4建盘 扫描任务等。在进行本监测装置的软件设计时，需要在某一个时间间隔(程序 执行周期)内执行完各种常规任务；此外，中断等特殊任务(如AD采样中断) 是需要实时处理的，而常规任务必须等待特殊任务完成后才能予以执行。当特 殊任务发生时，软件系统必须把正在执行的常规任务暂时挂起，并立即处理特 殊任务，待特殊任务完成后才接着处理被挂起的常规任务。本技术与现有技术相比有如下优点和有益效果1) 监测策略丰富，充分考虑各种现场情况，并相应地设定了合适的策略， 能满足多种不同供电接线方式的需要，通用性强；2) 计算方法快速、有效，远小于常规采用傅立叶算法，在实时完成电能质 量 的检测和计算；3 )主要软件系统基于DSP/BIOS来设计，突破了采用传统顺序结构的软件 设计方式来设计软件系统的缺陷，有效地避免了误动、软件崩溃等情况的出现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量综合监测装置，包括设置在机壳外侧的液晶显示屏、键盘阵列、电源接口、三相电压采样端口和三相电流采样端口，上述元件与设置在机壳内的电路板连接，其特征是所述电路板的电路结构主要包括电源模块、Ａ／Ｄ转换模块、ＤＳＰ电路模块和ＣＰＬＤ电路模块，电源模块与其它模块连接，Ａ／Ｄ转换模块、ＤＳＰ电路模块和ＣＰＬＤ电路模块依次连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：房宇雄，欧阳森，余涛，
申请(专利权)人：广东集明电力工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]