[实用新型]便携式电力品质监测仪

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及电力品质监测技术领域，特别是一种便携式DSP电力谐波监测仪。

【技术背景】

电力品质是电力工业产品的重要指标，涉及发电、供电、用电各方面投资者、经营者的权益。保障电力品质是电力企业和用户共同的责任和义务，国家在电力法中已作了相应的要求。电力品质问题的产生可能来源于供电方的输配电系统，也可能来源于用户端的不合理用电，还可能来源于雷电等自然现象。因此，有必要加强对电力品质的管理和开展电力品质监测，查找出电力品质问题及其原因，并确定事故责任方，保障各方的合法权益。

随着我国工业经济飞速的增长，特别是冶金工业、电气化铁路、化学工业的发展及工业变频电源的普及，电力系统中的非线性、冲击性负荷快速增加，电力品质问题日趋严重。另一方面，电力品质敏感设备逐渐增多、要求不断提高，不仅包括传统的静态电力品质参数，如电网谐波、频率偏差、电压偏差和三相不平衡等，还包括电压骤升、骤降和短时断电、瞬态过电压等暂态电力品质参数。电力品质出现问题会使供电部门和电力用户蒙受了巨大的经济损失，几十毫秒的电压骤降就会导致一个半导体加工厂数百万美元的废品，还会引发继电保护误跳、电机烧损、变压器过热、电容器异常等，对电力系统的安全经济运行造成严重危害。每年因电力品质问题引起的经济损失高达300亿美元。而提高电力系统电力品质，可降低电力能源在电力线路和设备上的损耗，有利于节能和环保。

在国内，电力品质监测方面也取得了一定的成果，深圳中电、深圳领步、合肥振兴、保定方长、上海宝钢安大等公司都开发出一些具体产品，包括便携式分析仪、远程监测仪表。但其主要功能仍然局限于电压偏差、频率偏差、不平衡、谐波等传统的稳态电力品质参数监测，缺少暂态电力品质参数监测，且总体技术水平仍然较落后，不能很好满足当前电力品质监测的实际要求。

国外电力品质监测设备水平普遍较高，且种类繁多。但是由于仪表本身没有完善的界面，不易实现在各监测点的现场分析功能，而且测量精度不够高，价格非常昂贵高，在国内推广有一定的难度。

【发明内容】

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种便携式电力品质监测仪，能够全面反映监测对象的真实电力品质情况，并提高测量精度。

为实现上述目的，本实用新型专利提出了一种便携式电力品质监测仪，包括信号传感调理及A/D转换模块、FPGA模块、DSP系统和ARM嵌入式系统，所述信号传感调理及A/D转换模块和FPGA模块的输出端均通过双口RAM连接到DSP系统的输入端，DSP系统的输出端连接有ARM嵌入式系统。

作为优选，所述信号传感调理及A/D转换模块包括电压传感器、电流传感器、信号调理电路、通道选择控制电路和带采样保持功能的16位8通道高速A/D，所述电压传感器和电流传感器的输出端连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端分别连接到通道选择控制电路和16位8通道高速A/D，16位8通道高速A/D的输出端连接到双口RAM。

作为优选，所述FPGA模块包括自动选相控制、鲁棒锁相环及A/D转换控制和采样数据存储控制，所述自动选相控制的输出端连接到通道选择控制电路的输入端，鲁棒锁相环及A/D转换控制串联在通道选择控制电路与16位8通道高速A/D之间，采样数据存储控制输出端连接到双口RAM的输入端。

作为优选，所述DSP系统与ARM嵌入式系统之间通过HPI并行接口进行数据交换。

本实用新型专利的有益效果：本实用新型采用FPGA+DSP+ARM的系统结构方案。利用FPGA+DSP并行结构，并行实现多通道的高速同步采样与数据分析处理，采用FPGA纯硬件实现电力品质监测需要的多通道高速数据采集，并充分利用了DSP在高速数字计算上的优点，采用FFT、连续小波变换和自适应滤波相结合的方法，实现稳态和暂态电力品质参数的高精度分析计算。信号的采样和采样数据的保存完全由FPGA硬件控制实现，速度快。电力品质分析计算则由另外一块专门的高速DSP实现。两者之间通过双口RAM进行数据交互，在FPGA控制完成采集当前采样窗口数据时，高速DSP对上一个采样窗口数据进行分析处理，通过这种数据采样和电力品质分析的并行处理技术，消除了两组采样数据之间的时间间隔，从而实现不间断采样和处理各通道的每一周波电压电流信号，发现每一周波内的各种电力品质事件。能够全面反映监测对象的真实电力品质情况，大大提高了测量精度，并具有监测参数全、人机界面友好、数据管理方便、通讯便捷等优点。

【附图说明】

图1是本实用新型便携式电力品质监测仪的结构示意图。