配电负荷测控终端制造技术

配电负荷测控终端，由硬件及软件程序两部分构成，硬件部分包括有：数字信号处理器ＤＳＰ、微控制器ＭＣＵ、双端口数据存储器ＲＡＭ、非易失性数据存储器ＮＶＲＡＭ、电流、电压、温度摸拟量采样输入及Ａ／Ｄ转换器、开关量输入端口及输入、输出回路、复位电路ＷＤＴ、串行通讯扩展口ＣＯＭ、远程在线升级通讯口ＪＴＧＡ、实时时钟芯片ＲＥＡＬ　　ＴＩＭＥＲ及键盘和显示器，上述硬件中，数字信号处理器ＤＳＰ和Ａ／Ｄ转换器、非易失性数据存储器ＮＶＲＡＭ、双口ＲＡＭ，时钟芯片、键盘、显示器、开关量输入／输出回路及总线串行通讯扩展口ＣＯＭ通过数字信号处理器总线双向连接，微控制器ＭＣＵ和双口ＲＡＭ通过微控制器ＭＣＵ总线双向连接。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及配电系统的监控终端，特别是一种用于变配电变压器的配电负荷测控终端。
技术介绍
及时了解公共配电变压器的运行情况，减少无功损耗，降低线路损失，提高经济效益，了解电网谐波、电压、三相不平衡等电能质量状况，提高电压合格率，保证用户的供电质量是供电部门所关心的问题。但传统的公共配变电台区一般没有监测设备，配变的负荷监测主要靠人工巡检，不仅费时费力，而且数据不具有实时和同步的特点，使得数据的分析和管理意义大打折扣。近几年，随着科技的发展以及国家电网建设与改造力度和深度的加大，国内一些厂家纷纷投入配电在线监测这一领域，出现了以单片机控制为基础，能够实时监测配变电压、电流，有功及无功功率的配电监测仪。但此类监测仪由于采样点数较少，不能监测包括谐波、负序、闪变、电压波动等指标在内的电能质量状况，不能保证在有谐波和频率波动的情况下的精确度，不具备分相无功补偿控制和谐波滤波控制功能。因此，无法满足供电部门随时了解电能质量状况的需求。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述不足，提供一种集配电负荷监控、电能质量监控、分相无功功率补偿和谐波滤波控制功能于一体，并可利用PDA掌上电脑采集、监控，利用有线或无线通讯方式就地或远方采集、监控的配电负荷测控终端。本技术的上述目的是这样实现的配电负荷测控终端，由硬件及支持硬件的软件程序两部份构成，其特征是硬件部分包括有数字信号处理器DSP、微控制器MCU、双端口数据存储器RAM、非易失性数据存储器NVRAM、电流、电压、温度摸拟量采样输入及A/D转换器、开关量输入端口及输入、输出回路、复位电路WDT、串行通讯扩展口COM、远程在线升级通讯口JTGA、实时时种芯片REAL TIMER及键盘和显示器，上述硬件中，数字信号处理器DSP和A/D转换器、非易失性数据存储器NVRAM、双口RAM，时钟芯片、键盘、显示器、开关量输入/输出回路及总线串行通讯扩展口COM通过数字信号处理器总线双向连接，微控制器MCU和双口RAM通过微控制器MCU总线双向连接。电流、电压输入采用交流采样、采样频率为6.4KHZ、128点/周波。模拟量由互感器隔离后，经运算放大器整形、放大后输入至A/D转换器，开关量输入/输出回路后设有光电隔离电路。三相电源经整流、滤波、合成后加限幅电路输入开关电源。本技术的优点及效果(1)采用高速数字信号处理DSP和高频密集采样技术，保证了监测参数的准确性和控制的实时性；(2)高度集合了配电负荷监控、电能质量监控、分相无功功率补偿和谐波滤波控制等多相功能，使得一机多用，节约用户投资、方便管理；(3)完备的数据采集和通讯功能，支持多种通讯方式和协议，实现了“三遥功能”，可直接将数据传入各级配电自动化系统；(4)无功补偿控制使用了的Δ+Y复合模式，适应了电网三相负荷不平衡的现实。附图说明图1是本实新型电路原理方框图；图2是数字信号处理器及片外数据区、复位电路的电气原理图；图3是数字信号处理器的总线扩展部分和微控制器电气原理图；图4是A/D采样回路、输入/输出回路和电源部分电气原理图；图5是本技术之外壳面板布置图。具体实施方式附图1中，本技术由数字信号处理器101(DSP)、微控制器112(MCU)、A/D转换器、电压/电流输入107、温度输入108、非易失性数据存储器114(NVRAM)、双口RAM113、实时时钟芯片115(REAL TIMER)、键盘104(KEYBOARD)、液晶显示器103(LCD)、开关量输入/输出端口及输出回路109、输入回路110、光电隔离电路106、串行通信口102(COM1)、119(COM2.DSP自有口)、111(COM3.MCU自有口)、复位电路118(WDT)、同步串行口117(SYNH)、远程在线升级口116(JTAG)、以及其他外围器件等组成。在电路框图中可以看出，数字信号处理器和A/D转换器、非易失性数据存储器、双口RAM、实时时钟芯片、键盘、液晶显示器、输入/输出控制回路及总线扩展串行口COM1通过数字信号处理器总线双向连接，成为电路的主要部分。微控制器和双端口数据存储器通过微控制器的总线连接，微控制器主用于通信或多机间的协调。本技术通过A/D转达换器实现对电压、电流、温度等模拟量的采集和转换，相关计算由数字信号处理器完成；通过输入/输出端口、输入回路、输出回路实现对外部开关量的采集和对外控制输出；数字信号处理器和微控制器之间通过双口RAM实现数据交换和协调；非易失性数据存储器实现历史记录的保存；实时时钟由实时时钟芯片提供；键盘和液晶显示器是人机交互通道，用于反映动态住处和对技术的控制。附图2中，“DSP BUS”表示数字信号处理器TMS320F206PZA的总线，“MCU BUS”表示微控制器W77E58的总线，双口RAM IDT7132拥有两套I/O口，因此可以作为数字信号处理器和微控制器之间的交互通道，数字信号处理器和微控制器的复位电路WDT使用带电压监测和复位时间可调的DS1232。附图3主要包含译码电路EPM7132LC44、微控制器和数字信号处理器的部分总线扩展电路。微控制器W77E58内置32K EEPROM，因此总线上不外扩程序区；译码电路EPM7132LC44承担系统所有译码；数字信号处理器总线上键盘、输入/输出端口通过74HC245、74HC273实现，时钟芯片DS12887提供系统实时时钟；附图4是A/D采样部分电路图、电源部分电路图、输入/输出回路电路图。模拟量由互感器L隔离后以及温度传感器T输出，经运放TL072整形、放大，输入A/D转换器MAX125；电源采用三相先经硅桥整流，再合成，并加限幅电路后输入开关电源K，使在仅有一相有电的情况下能正常工作；开关量输入/输出回路都必须经过TLP521/6N137光电隔离。由于本技术产品要求具有谐波分析和滤波控制功能，传统的直流采样难以完成，必须采用交流采样技术。按照奎耐斯特采样原理，采样频率必须大于信号频率的2们(工程上取10倍)，才能精密地还原原始信号，其过程是由系统二次电路来的电压(或电流)信号，经过二次PT(或CT)等变送到A/D适合的电压后，由CPU控制A/D以一定的采样频率进行模数转换，获得离散的采样数据，经过离散傅立叶变换(DFT)，计算出基波有效值及各次谐波值。我们采用6.4KHZ(128点/周波)的采样频率，在20毫秒内同时采集A、B、C三相电压、三相电流六路交流信号，利用FFT理论可计算出电压、电流的有效值和各次谐波含量以及功率因数，利用精密定时器可计算出每秒内各相有功功率和无功功率。现在普遍采用的单片机很难在短时间内完成对三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、谐波的处理，并影响到实时控制，而且对电量的累计误差增大。所以必须选择一种运算速度更快的CPU。经过调查、分析我们选择了数字信号处理器(DSP)TMS320F206作为CPU来完成数据的采集、变换、滤波、计算等功能。TMS320F206是TI公司生产16位定点DSP芯片，用静态CMOS集成电路工艺制造而成，采用TQFP封装，四条边上各有25个引脚。由于该芯片采用了先进的哈佛结构(程序存储器和数据存储器具有各自的总线)、多级流水线、片内外设本文档来自技高网...

【技术保护点】
配电负荷测控终端，由硬件及支持硬件的软件程序两部份构成，其特征是硬件部分包括有：数字信号处理器ＤＳＰ、微控制器ＭＣＵ、双端口数据存储器ＲＡＭ、非易失性数据存储器ＮＶＲＡＭ、电流、电压、温度摸拟量采样输入及Ａ／Ｄ转换器、开关量输入端口及输入、输出回路、复位电路ＷＤＴ、串行通讯扩展口ＣＯＭ、远程在线升级通讯口ＪＴＧＡ、实时时钟芯片ＲＥＡＬ　ＴＩＭＥＲ及键盘和显示器，上述硬件中，数字信号处理器ＤＳＰ和Ａ／Ｄ转换器、非易失性数据存储器ＮＶＲＡＭ、双口ＲＡＭ，时钟芯片、键盘、显示器、开关量输入／输出回路及总线串行通讯扩展口ＣＯＭ通过数字信号处理器总线双向连接，微控制器ＭＣＵ和双口ＲＡＭ通过微控制器ＭＣＵ总线双向连接。

【技术特征摘要】
1.配电负荷测控终端，由硬件及支持硬件的软件程序两部份构成，其特征是硬件部分包括有数字信号处理器DSP、微控制器MCU、双端口数据存储器RAM、非易失性数据存储器NVRAM、电流、电压、温度摸拟量采样输入及A/D转换器、开关量输入端口及输入、输出回路、复位电路WDT、串行通讯扩展口COM、远程在线升级通讯口JTGA、实时时种芯片REAL TIMER及键盘和显示器，上述硬件中，数字信号处理器DSP和A/D转换器、非易失性数据存储器NVRAM、双口RAM，时钟芯片、键盘、显示器、开关量输入/输出回路及总线串行通讯扩展口COM通过数字信号处理器总线双...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高锋，蔡忠伟，赵剑锋，唐豪华，
申请(专利权)人：南京谷峰电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]