一种嵌入式电能质量监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种嵌入式电能质量监测系统，旨在提供一种调控手段高、实时响应灵敏迅速、对恶劣环境适应性强的嵌入式电能质量监测系统。本实用新型专利技术包括模拟信号交流采样部分（１）、高速模拟信号处理器（２）、人机接口处理器（３）、系统接口（４）、采样单元（１１）、模拟信号调理电路（１２）、Ａ／Ｄ信号转换电路（１３）、ＤＩ／ＤＯ电路（２１）、ＤＳＰ处理器（２２）、ＳＤＲＡＭ存储器（２３）、调试接口（３１）、ＡＲＭ芯片（３２）、扩展ＲＡＭ（３３）、ＬＣＤ接口（４１）、ＳＤ卡接口（４２）、以太网接口（４３）、ＵＳＢ接口（４４），上述电路间对应适配连接，本嵌入式设计在数据处理及检测控制领域里得到了很好的证实，可广泛应用于电力系统监测领域。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种嵌入式电能质量监测系统。
技术介绍
电能质量监测装置作为现代电网供电、用电参数的特殊监测装置，既有对实时数 据的采样、处理、分析的快速性要求，又有对系统数据的传输、显示、存储、通讯提出了更高 的要求，在这种情况下，系统处理的任务种类繁多，既有数据采样、各种计算等周期性任务， 又有通讯、人机交互等随机性事件，这就对实时性信号处理的要求不断提高。电力供应是现 代社会赖以生存的重要支柱，理想状态的公用电网应以恒定的频率、标准电压和正弦波形 对用户供电。但是电力系统中的发电机、变压器和线路等设备非线形或不对称，负荷性质 的随机性多变，加之调控手段不完善，运行操作、外来干扰和各种故障等原因，产生了电网 运行、电力设备以及供电环节中的各种问题。越来越迫切的要求有一种高性能的设计方案 与之相适应。将ARM技术和DSP技术结合起来应用于嵌入式系统中，将会充分发挥两者优 势以达到智能控制系统中对数据的实时性、高效性的通信要求。因此在硬件设计上，采用 ARM+DSP架构可满足系统实时响应，具有严格的时序性。其工作环境可能非常恶劣，如高温、 低温、潮湿等，所以系统还要求非常高的稳定性和适应性。 综上所述，现有技术中的电能质量监测系统尚不能满足目前技术进步的需要，还 存在此着调控手段不高、实时响应不灵敏迅速、对恶劣环境适应性不够的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种调控手段高、 实时响应灵敏迅速、对恶劣环境适应性强的嵌入式电能质量监测系统。 本技术所采用的技术方案是本技术包括模拟信号交流采样部分、高速 模拟信号处理器、人机接口处理器、系统接口，模拟信号交流采样部分包括采样单元、模拟 信号调理电路、A/D信号转换电路，所述采样单元所采集的信号经所述模拟信号调理电路处 理后输入A/D信号转换电路，所述高速模拟信号处理器包括DI/D0电路、DSP处理器、SDRAM 存储器，所述DSP处理器与所述DI/D0电路、SDRAM存储器电连接，所述人机接口处理器包 括调试接口 、ARM芯片、扩展RAM，所述ARM芯片与所述调试接口 、扩展RAM电连接，所述系统 接口包括LCD接口 、SD卡接口 、以太网接口 、USB接口 ，所述A/D信号转换电路连接所述DSP 处理器，所述DSP处理器与所述ARM芯片连接，所述ARM芯片与所述LCD接口 、 SD卡接口 、 以太网接口 、 USB接口对应适配连接。 所述采样单元装置在供电网络所需监测点上，对各种供电参数实时采集。 本技术的有益效果是本技术采用以上嵌入式电能质量监测装置的设 计，为嵌入式仪器仪表实现多重任务、方便有效的接入以太网提供了很好的解决方案，实现 了远程控制和实时性的数据传输。由于采用并行多任务技术处理该嵌入式系统复杂的外部 事件，以及控制软件系统的复杂性，保证了系统的实时性能。该嵌入式系统的软硬件配置精简，抗干扰能力符合环境要求；装配结构便于检修。这种嵌入式智能仪器系统的实现使嵌入 式设计在数据处理及检测控制领域里得到了很好的应用，所以是一种调控手段高、实时响 应灵敏迅速、对恶劣环境适应性强的嵌入式电能质量监测系统。附图说明图1是本技术电路结构方框图。具体实施方式如图1所示，本技术包括模拟信号交流采样部分1、高速模拟信号处理器2、人 机接口处理器3、系统接口4，模拟信号交流采样部分1包括采样单元11、模拟信号调理电路 12、A/D信号转换电路13，所述采样单元11所采集的信号经所述模拟信号调理电路12处理 后输入A/D信号转换电路13，所述高速模拟信号处理器2包括DI/D0电路21、 DSP处理器 22、SDRAM存储器23，所述DSP处理器22与所述DI/D0电路21 、SDRAM存储器23电连接，所 述人机接口处理器3包括调试接口 31、 ARM芯片32、扩展RAM 33，所述ARM芯片32与所述 调试接口 31、扩展RAM 33电连接，所述系统接口 4包括LCD接口 41、 SD卡接口 42、以太网 接口 43、 USB接口 44，所述A/D信号转换电路13连接所述DSP处理器22，所述DSP处理器 22与所述ARM芯片32连接，所述ARM芯片32与所述LCD接口 41、 SD卡接口 42、以太网接 口 43 、 USB接口 44对应适配连接。 所述采样单元11装置在供电网络所需监测点上，对各种供电参数实时采集。 本实施例中采用元器件及设计原理如下 1、模拟信号交流采样部分(ADS8364); 2、高速模拟信号处理器(DSP F2812+SDRAM); 3、人机接口处理器(ARM 2214); 4、系统接口 (LCD+SD+以太网+USB); ARM与DSP的接口设计 系统采用ARM+DSP的主从式并行处理系统，把人机交互和数据通讯的功能集中在 ARM的子系统中，由主机完成一切外设的控制。而DSP芯片主要完成对输入信号的捕捉、采 样、转换，实现多种信号处理算法，然后将处理后的数字信号传给ARM。再由ARM通过以太网控制器将数据传输到网络，实现了远程控制与监测。 ARM与LCD的接口设计 2214是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，CPU主频206MHz，标准配置为夏普256K色240x320/3. 5英寸TFT液晶屏，带触摸屏，支持Li皿x， WINCE和EP0C32。提供Linux内核下的符合IS07816和EMV2000的智能卡驱动模块和符合IS014443A/B和Mifare系列非接触智能卡驱动模块。其小体积、低功耗、高性能的特点为电网电能质量监测装置的设计提供了方便。本文中ARM系统主要实现基本控制单元的调度与控制，将数据进行统计、存储、通讯及人机对话等功能。 ARM与以太网控制器之间的通信设计 以太网通信功能由1片RTL8019AS实现，它对嵌入式处理器没有特殊要求，通用性 强。本设计中使用RTL8019AS的默认配置和一些管脚作为网卡的初始化方法，这样可以节省配置存储器，减小嵌入式硬件平台的体积。 DSP与数据采样的接口设计 ADS8364是一种高速、低功耗、六通道同步采样和转换的十六位模数转换器，采用 +5乂工作电压。80dB共模抑制的全差分输入通道。还包括六个4iis连续近似的模数转换 器，六个差分采样放大器，带REFIN和REFOUT引脚的内部+2. 5V参考电压，以及高速并行接 口 。六个模拟输入分为三组(A， B和C)，每个输入端有一个ADCs和保持信号用来保证几个通 道能同时进行采样和转换。差分输入范围可从-VREF到+VREF之间变化。采用ADS8364主 要是对电网的三相电压电流进行采样，并将采样数据送给DSP进行实时分析处理，ADS8364 的采样频率为6. 4KHz，每周波采样256个点。 本技术可广泛应用于电能质量监测领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式电能质量监测系统，其特征在于：它包括模拟信号交流采样部分（１）、高速模拟信号处理器（２）、人机接口处理器（３）、系统接口（４），所述模拟信号交流采样部分（１）包括采样单元（１１）、模拟信号调理电路（１２）、Ａ／Ｄ信号转换电路（１３），所述采样单元（１１）所采集的信号经所述模拟信号调理电路（１２）处理后输入Ａ／Ｄ信号转换电路（１３），所述高速模拟信号处理器（２）包括ＤＩ／ＤＯ电路（２１）、ＤＳＰ处理器（２２）、ＳＤＲＡＭ存储器（２３），所述ＤＳＰ处理器（２２）与所述ＤＩ／ＤＯ电路（２１）、所述ＳＤＲＡＭ存储器（２３）电连接，所述人机接口处理器（３）包括调试接口（３１）、ＡＲＭ芯片（３２）、扩展ＲＡＭ（３３），所述ＡＲＭ芯片（３２）与所述调试接口（３１）、所述扩展ＲＡＭ（３３）电连接，所述系统接口（４）包括ＬＣＤ接口（４１）、ＳＤ卡接口（４２）、以太网接口（４３）、ＵＳＢ接口（４４），所述Ａ／Ｄ信号转换电路（１３）连接所述ＤＳＰ处理器（２２），所述ＤＳＰ处理器（２２）与所述ＡＲＭ芯片（３２）连接，所述ＡＲＭ芯片（３２）与所述ＬＣＤ接口（４１）、ＳＤ卡接口（４２）、以太网接口（４３）、ＵＳＢ接口（４４）对应适配连接。...

【技术特征摘要】
一种嵌入式电能质量监测系统，其特征在于它包括模拟信号交流采样部分(1)、高速模拟信号处理器(2)、人机接口处理器(3)、系统接口(4)，所述模拟信号交流采样部分(1)包括采样单元(11)、模拟信号调理电路(12)、A/D信号转换电路(13)，所述采样单元(11)所采集的信号经所述模拟信号调理电路(12)处理后输入A/D信号转换电路(13)，所述高速模拟信号处理器(2)包括DI/DO电路(21)、DSP处理器(22)、SDRAM存储器(23)，所述DSP处理器(22)与所述DI/DO电路(21)、所述SDRAM存...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长树，何永祥，吴蓉，杨波，阮强，夏祚青，
申请(专利权)人：珠海泰坦自动化技术有限公司，西昌电业局，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]