一种高频同步用电数据采集装置制造方法及图纸

一种高频同步用电数据采集装置。本发明专利技术一通过同步、滤波信号调理电路对采集回路电压、电流信号进行模拟信号前级调理；二通过可编程逻辑元件CPLD采用有限状态机方法同步控制两路高度分离收集AD采样芯片完成对电压、电流两路波形的同步128点离散化；三利用CPLD多逻辑元和VHDL语言多线程模块管理特性，设计RAM，使得信号采集数据输入和信号处理数据输出完全同步独立，互不干扰；四采用高速数字信号处理芯片，对RAM存储的高密度数据进行读取，并进行数据预处理；五对高密度采集数据进行特征比对、归类和特征成型；六最终成型特征对新采集点进行负荷分类统计，并通过高速物理层协议PHY片输出结果。本发明专利技术用于电数据采集装置。本发明专利技术用于电数据采集装置。本发明专利技术用于电数据采集装置。

【技术实现步骤摘要】
一种高频同步用电数据采集装置

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[0001]本专利技术涉及一种高频同步用电数据采集装置。

技术介绍
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[0002]随着电力改革的进行，配售分离日益成型化，售电市场的竞争日趋激烈。电力企业需要尽可能多的留住客户并通过自身用电管理能力的提高来吸引更多的电力客户。如何保留电力用户，提升电力用户价值的同时自身价值，以达到用户与企业的互利，成为了电力企业日益关心的问题。目前电力企业对电力用户的用电分析管理以及相关服务还处于初级阶段，对用户的大量的值得挖掘的用电信息并没有形成细致化的分析系统，因而并不能根据市场动向，进行销售方面的改进，依据市场需求更改自身的发展目标和发展战略。
[0003]目前，对电力公司用户的用电信息的采集模式比较传统，主要体现在两方面：
[0004]1、用户用电信息采集装置只有简单电能计量功能，该采集装置多为普通电表和智能电表，此类设备由于受到通讯链路资源限制，只能做到很低的采集频率，例如1天上传24个电量信息点，即使智能电表目前的采集频率也只能达到96点/天的上传频率，如此低密度的用电信息数据根本无法支撑对电力用户用电行为和特征的深度分析，导致高级分析策略受限于低质量的用电信息数据，无法做出有效的客户用电信息管理。
[0005]2、用户用电信息采集装置只能采集计量回路的总口信息，该信息只能反映该回路总体的电能消耗情况，该类信息只能描述用户级别的负荷水平，对于用户其他用电宏观和微观信息则根本无法反映，这也是导致目前客户用电信息管理及服务水平不高的重要原因之一。
[0006]采集装置采集密度低：目前用电信息采集装置多采用专用电能计量芯片方式实现，采集频率很低，只能达到日、小时或15分钟的采集密度。
[0007]采集装置采集数据项种类单一：目前用电信息采集装置只能采集用户级别总体耗能信息，该信息又在较低的采集频率下实现采集，只能用作简单计量。

技术实现思路
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[0008]本专利技术的目的是提供一种实现了高密度采集和负荷级用电信息的输出的一种高频同步用电数据采集装置。
[0009]上述的目的通过以下的技术方案实现：
[0010]一种高频同步用电数据采集装置，步骤一是通过同步、滤波信号调理电路对采集回路电压、电流信号进行模拟信号前级调理；
[0011]步骤二是通过可编程逻辑元件CPLD采用有限状态机方法同步控制两路高度分离收集AD采样芯片完成对电压、电流两路波形的同步128点离散化；
[0012]步骤三是利用可编程逻辑元件CPLD多逻辑元和超高速集成电路硬件描述语言VHDL语言多线程模块管理特性，设计高速物理层协议PHY片，使得信号采集数据输入和信号处理数据输出完全同步独立，互不干扰；
[0013]步骤四是采用高速数字信号处理芯片，对高速物理层协议PHY片存储的高密度数据进行读取，并进行数据预处理；
[0014]步骤五是对高密度采集数据进行特征比对、归类和特征成型；
[0015]步骤六是最终根据成型特征对新采集点进行负荷分类统计，并通过高速物理层协议PHY片输出结果。
[0016]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤一是首先获取采集回路的电压和电流信号，通过典型信号调理电路对两路信号进行相位、幅值的同步和滤波，并最终输入到两路同步控制两路高度分离收集AD采集芯片中。
[0017]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤二是选择高速同步控制两路高度分离收集AD采样芯片LTC1606对调理后的电压和电流信号进行同步采集，同步控制两路高度分离收集AD控制电路通常采用单片机MCU进行同步控制两路高度分离收集AD芯片的控制。
[0018]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤三，在可编程逻辑元件CPLD中设计了一软高速物理层协议PHY片，用来缓冲数据采集与处理之间产生的异步时差。
[0019]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤四，选用TMS320C5402作为算法处理芯片，通过并行总线从可编程逻辑元件CPLD中的高速物理层协议PHY片中读取实时数据，采用128点数字信号处理器FFT算法计算电压、电流有效值，并通过有效值计算有功、无功、相角、功率因数谐波等基本数据，为后续负荷细分算法提供基础数据。
[0020]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤五，通过对周波级的128点离散数据进行存储、去残点，对一次数据点进行不同时间窗口的聚类分析，得到不同波形的一次特征分类结果。
[0021]所述的一种高频同步用电数据采集装置，所述的步骤六，设备中已经含有特征库的前提下，会对新采集的周波数据和有效值数据进行甄别，每组数据会遍历特征库，如果满足特征库参数，其所行为所产生的结果则会被归类到该类负荷特性上，最终经过累计会得到分钟、小时、日、月、年的负荷级别的用电信息，其密度最小达到1分钟，该类信息通过高速需求方平台DSP驱动高速物理层协议PHY片DM9000上传到后台或主站进行用户行为分析高级应用。
[0022]有益效果：
[0023]1.本专利技术采用高速分离采集器件和多路控制器件对用电信息进行高密度采集，对一周波的数据进行128点的离散化电压和电流同步采集，通过高速板内总线将高密度数据输入高速运算芯片进行高级算法处理。
[0024]2.本专利技术采用高速运算芯片对前级的高密度采集数据进行周波级一次数据比对、归类、特征成型、负荷分类统计最终输出负荷级用电信息。
[0025]3.本专利技术通过两路分离高度采集芯片对电压、电流信号进行同步采集，分别利用CPLD在并行控制和线程管理的优势结合DSP芯片高速运算的特点分别实现了高密度采集和负荷级用电信息的输出。
附图说明：
[0026]附图1是本专利技术的硬件架构图。
[0027]附图2是本专利技术的采样控制电路图。
[0028]附图3是本专利技术的软件架构图。
[0029]附图4是本专利技术的LTC1606工作时序图。
[0030]附图5是本专利技术的采集进程状态转换图。
[0031]附图6是本专利技术的双口RAM结构图。
[0032]附图7是本专利技术的双口RAM程序流程图。
[0033]附图8是本专利技术的双口RAM进程仿真结果图。
[0034]附图9是本专利技术的DSP算法处理电路图。
[0035]附图10是本专利技术的负荷细分算法归类流程图。
[0036]附图11是本专利技术的负荷细分算法统计流程图。
具体实施方式：
[0037]下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0038]实施例1：
[0039]一种高频同步用电数据采集装置，步骤一是通过同步、滤波信号调理电路对采集回路电压、电流信号进行模拟信号前级调理；
[0040]步骤二是通过可编程逻辑元件CPLD采用有限状态机方法同步控制两路高度分离收集AD采样芯片完成对电压、电流两路波形的同步128点离散化；
[0041]步骤三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种高频同步用电数据采集装置，其特征是: 步骤一是通过同步、滤波信号调理电路对采集回路电压、电流信号进行模拟信号前级调理；步骤二是通过可编程逻辑元件CPLD采用有限状态机方法同步控制两路高度分离收集AD采样芯片完成对电压、电流两路波形的同步128点离散化；步骤三是利用可编程逻辑元件CPLD多逻辑元和超高速集成电路硬件描述语言VHDL语言多线程模块管理特性，设计高速物理层协议PHY片，使得信号采集数据输入和信号处理数据输出完全同步独立，互不干扰；步骤四是采用高速数字信号处理芯片，对高速物理层协议PHY片存储的高密度数据进行读取，并进行数据预处理；步骤五是对高密度采集数据进行特征比对、归类和特征成型；步骤六是最终根据成型特征对新采集点进行负荷分类统计，并通过高速物理层协议PHY片输出结果。2. 根据权利要求1所述的一种高频同步用电数据采集装置，其特征是: 所述的步骤一是首先获取采集回路的电压和电流信号，通过典型信号调理电路对两路信号进行相位、幅值的同步和滤波，并最终输入到两路同步控制两路高度分离收集AD采集芯片中。3. 根据权利要求1所述的一种高频同步用电数据采集装置，其特征是: 所述的步骤二是选择高速同步控制两路高度分离收集AD采样芯片LTC1606对调理后的电压和电流信号进行同步采集，同步控制两路高度分离收集AD控制电路通常采用单片机MCU进行同步控制两路高度分离收集AD芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骁，
申请(专利权)人：天津求实智源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：