多用户综合型计量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多用户综合型计量装置，其包括用于对多个用户的电流信号进行采样的电流互感电路、用于对多个用户的电压信号进行采样的电压互感电路、与电流互感电路相连接以分时选通电流信号的第一多路模拟选择开关、与电压互感电路相连接以分时选通电压信号的第二多路模拟选择开关、与第一多路模拟选择开关相连接的第一A/D转换器、与第二多路模拟选择开关相连接的第二A/D转换器、用于选通用户通道并对各个用户进行电能计量的FPGA、与FPGA相连接的显示模块、与FPGA相连接的存储模块、与FPGA相连接的通讯模块，第一多路模拟选择开关、第二多路模拟选择开关、第一A/D转换器、第二A/D转换器分别与FPGA相连接。本发明专利技术结构简单、可靠性高，设计方便。设计方便。设计方便。

【技术实现步骤摘要】
多用户综合型计量装置


[0001]本专利技术涉及电能计量领域，具体涉及一种多用户综合型计量装置。

技术介绍

[0002]当前，对于多用户电能的测量，其测量方案有两种：一是各路电能信号的采集和数据运算等仅由一个A/D转换器和一个CPU来处理的结构，多用户的电压和电流信号通过多路模拟转换开关、采样保持器和A/D转换器来采集。这种方式由CPU通过连续地分时选通每一用户的电压和电流信号，对测量值进行数字运算求得瞬时功率信号，经过多次采样取平均值再乘以巡测周期，来得到这一巡测周期的电能值。其优点是仪表硬件元件较少，但CPU处理的工作任务繁重，软件复杂，因为数据采集、计算、积分和通信等都是全部由数字电路来实现的，当出现系统“死机”等故障时，容易造成数据丢失，其可靠性难以保证。
[0003]二是各用户的电能测量用独立的电路，再将转换后的脉冲信号通过CPU来集中采集和计算，同时CPU也完成其它各项数据处理任务。这种方案的优势是以较多的硬件电路换取了更高的可靠性，并且己有多种功能强、体积小、价格低的电能测量集成电路出现，使得整体结构功能大大优化，是当前较常用的方法。
[0004]随着上述第二种方案的日益成熟，以及CPU和存储器技术的进步，其计算能力越来越强，存储容量越来越大，且单位计算能力和单位存储容量的成本大幅下降，使得第一种方案原有的缺陷有望被弥补，同时其硬件结构相对简单的优势日益凸显。因此，基于第一种方案而设计新型的电能计量装置很有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种硬件结构简单、可靠性较高的多用户综合型计量装置。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种多用户综合型计量装置，用于对多个用户进行电能计量，所述多用户综合型计量装置包括用于对多个用户的电流信号进行采样的电流互感电路、用于对多个用户的电压信号进行采样的电压互感电路、与所述电流互感电路相连接以分时选通所述电流信号的第一多路模拟选择开关、与所述电压互感电路相连接以分时选通所述电压信号的第二多路模拟选择开关、与所述第一多路模拟选择开关相连接的第一A/D转换器、与所述第二多路模拟选择开关相连接的第二A/D转换器、用于选通用户通道并对各个用户进行电能计量的FPGA、与所述FPGA相连接并用于显示各个用户的电能计量信息的显示模块、与所述FPGA相连接并用于存储各个用户的电能计量信息的存储模块、与所述FPGA相连接并用于进行双向通讯的通讯模块，所述第一多路模拟选择开关、所述第二多路模拟选择开关、所述第一A/D转换器、所述第二A/D转换器分别与所述FPGA相连接。
[0007]所述FPGA中内嵌软核CPU，所述FPGA包括Avalon总线，所述软核CPU悬挂在所述Avalon总线上。
[0008]所述FPGA还包括悬挂在所述Avalon总线上的A/D控制器、显示控制器、存储控制器和通讯控制器，所述第一A/D转换器和所述第二A/D转换器与所述A/D控制器相连接，所述显示模块与所述显示控制器相连接，所述存储模块与所述存储控制器相连接，所述通讯模块与所述通讯控制器相连接。
[0009]所述FPGA还包括悬挂在所述Avalon总线上的FFT模块、PLL模块、FIR模块、定时模块、第一输入输出模块、EPCS控制器、SDRAM控制器、第一SPI控制器、第二SPI控制器、UART模块、第二输入输出模块。
[0010]所述软核CPU实现电能计量的有功电能计量模块包括用于对所述电流信号进行降速采集的第一CIC抽取滤波器、用于对所述电压信号进行降速采集的第二CIC抽取滤波器、与所述第一CIC抽取滤波器相连接的第一IIR高通滤波器、与所述第二CIC抽取滤波器相连接的第二IIR高通滤波器、分别与所述第一IIR高通滤波器和所述第二IIR高通滤波器相连接从而计算得到功率数据的乘法器、与所述乘法器相连接的FIR低通滤波器、与所述FIR低通滤波器相连接并用于对无功功率进行过滤的DFC数字频率变换器。
[0011]所述第一IIR高通滤波器、所述第二IIR高通滤波器均为椭圆型滤波器。
[0012]所述电流互感电路、所述电压互感电路均包括超微晶铁芯。
[0013]所述第一A/D转换器、第二A/D转换器均包括A/D转换芯片、设置于所述A/D转换芯片输入端的一阶RC滤波器。
[0014]所述存储模块包括SDPAR和FLASH；所述显示模块包括LCD显示屏；所述通讯模块包括RS485总线。
[0015]所述多用户综合型计量装置还包括电源模块。
[0016]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术结构简单、可靠性高，设计方便。
附图说明
[0017]附图1为本专利技术的多用户综合型计量装置的总体架构图。
[0018]附图2为本专利技术的多用户综合型计量装置的硬件方案图。
[0019]附图3为本专利技术的多用户综合型计量装置中有功电能计量模块的结构框图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。
[0021]实施例一：如附图1所示，一种用于对多个用户进行电能计量的多用户综合型计量装置，包括电流互感电路、电压互感电路、第一多路模拟选择开关、第二多路模拟选择开关、第一A/D转换器、第二A/D转换器、FPGA、显示模块、存储模块、通讯模块、按键模块。电流互感电路与多个用户相连接，用于对多个用户的电流信号进行采样。电压互感电路与多个用户相连接，用于对多个用户的电压信号进行采样。第一多路模拟选择开关与电流互感电路相连接，用于分时选通所需用户的电流信号并输出。第二多路模拟选择开关与电压互感电路相连接，用于分时选通所需用户的电压信号并输出。第一A/D转换器与第一多路模拟选择开关相连接，用于将所选通的电流信号对应转换为电流数字信号。第二A/D转换器与第二多路模拟选择开关与第二多路模拟选择开关相连接，用于将所选通的电压信号对应转换为电压
数字信号。FPGA分别与第一A/D转换器、第二A/D转换器的、第一A/D转换器、第二A/D转换器相连接，用于控制第一多路模拟选择开关和第二多路模拟选择开关进行分时选通，并基于第一A/D转换器和第二A/D转换器送来的所选通的用户通道的电流和电压对各个用户进行电能计量。显示模块与FPGA相连接，用于显示各个用户的电能计量信息。存储模块与FPGA相连接，用于存储各个用户的电能计量信息。通讯模块与FPGA相连接，用于进行双向通讯。
[0022]如附图2所示，本专利技术中的FPGA方案如下：FPGA中内嵌软核CPU，其包括Avalon总线，软核CPU即悬挂在Avalon总线上，其还包括悬挂在Avalon总线上的A/D控制器、显示控制器、存储控制器、通讯控制器、FFT模块、PLL模块、FIR模块、定时模块Timer、第一输入输出模块、EPCS控制器、SDRAM控制器、第一SPI控制器、第二SPI控制器、UART模块、第二输入输出模块，则第一A/D转换器和第二A/D转换器与A/D控制器相连接，显示模块与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多用户综合型计量装置，用于对多个用户进行电能计量，其特征在于：所述多用户综合型计量装置包括用于对多个用户的电流信号进行采样的电流互感电路、用于对多个用户的电压信号进行采样的电压互感电路、与所述电流互感电路相连接以分时选通所述电流信号的第一多路模拟选择开关、与所述电压互感电路相连接以分时选通所述电压信号的第二多路模拟选择开关、与所述第一多路模拟选择开关相连接的第一A/D转换器、与所述第二多路模拟选择开关相连接的第二A/D转换器、用于选通用户通道并对各个用户进行电能计量的FPGA、与所述FPGA相连接并用于显示各个用户的电能计量信息的显示模块、与所述FPGA相连接并用于存储各个用户的电能计量信息的存储模块、与所述FPGA相连接并用于进行双向通讯的通讯模块，所述第一多路模拟选择开关、所述第二多路模拟选择开关、所述第一A/D转换器、所述第二A/D转换器分别与所述FPGA相连接。2.根据权利要求1所述的多用户综合型计量装置，其特征在于：所述FPGA中内嵌软核CPU，所述FPGA包括Avalon总线，所述软核CPU悬挂在所述Avalon总线上。3.根据权利要求2所述的多用户综合型计量装置，其特征在于：所述FPGA还包括悬挂在所述Avalon总线上的A/D控制器、显示控制器、存储控制器和通讯控制器，所述第一A/D转换器和所述第二A/D转换器与所述A/D控制器相连接，所述显示模块与所述显示控制器相连接，所述存储模块与所述存储控制器相连接，所述通讯模块与所述通讯控制器相连接。4.根据权利要求3所述的多用户综合型计量装置，其特征在于：所述FPGA还包括悬挂在所述Avalo...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，朱丹，李敏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，
类型：发明
国别省市：