[实用新型]一种在线式电能质量监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电能测量，特别是涉及一种在线式电能质量监测装置。

背景技术

电力系统的非线性负荷与冲击性负荷，包括瞬变干扰如电网上的设备接通和雷击，用户现场同一回路上无功负载的操作等，往往会对连接在该线路上的装置和设备造成严重损害。由于瞬变干扰持续时间远小于20ms的供电周期，且瞬变电压数倍乃至几十倍于电力系统的额定电压，现有的电能质量装置采样速率为128、256点/周波，测量范围窄，即使是采样速率为512点/周波，其瞬变捕捉能力也只能达到80μs左右，因此，往往不能采集到瞬变信号或不能真实完整地记录当时的瞬变信号。如果电能质量装置全程都使用高采样速率，对于诸如电压偏差、频率偏差、谐波、闪变、不平衡等的常规电能质量指标的监测分析既无必要，且其软件实现难度太大，硬件成本也过高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种在线式电能质量监测装置。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种在线式电能质量监测装置，硬件平台包括由PC，以及与所述PC连接的数据存储、通信及人机交互模块组成的PC功能单元。

这种在线式电能质量监测装置的特点是：

所述硬件平台是嵌入式硬件平台，采用包括所述PC功能单元、与所述PC连接的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，缩略词为FPGA)功能单元，以及与所述FPGA功能单元连接的数字信号处理器(Digital Signal Processor，缩略词为DSP)功能单元的复杂架构，所述PC功能单元是通过增强的RISC性能优化(Performance Optimized With Enhanced RISC，缩略词为Power)PC功能单元，所述PowerPC功能单元与所述DSP功能单元相互独立，所述PowerPC功能单元通过所述FPGA功能单元中内部配置的双口RAM与所述DSP功能单元进行数据交互，用于对所述DSP功能单元上传的计算结果进行分析统计、管理存储、通信传输、人机交互，以及进行遥控遥信。

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述DSP功能单元包括依次连接的第一低通滤波器、低速模数转换(Analog To Digital Converter，缩略词为A/D)采集模块和DSP信号处理模块，所述第一低通滤波器与信号传感器组连接，用于采集一般性电能质量模拟信号，所述信号传感器组采集电能质量模拟信号，所述电能质量模拟信号包括外部的三相电压、零序电压、三相电流、零序电流和保护地电流共九种模拟信号，通过所述信号传感器衰减成A/D量程范围内的小信号模拟量，并通过模拟放大增益电路放大增益后，分成两路传送至所述低速A/D采集模块的两个不同通道。

所述第一低通滤波器是截止频率为12KHz的低通滤波器。

所述低速A/D采集模块是采样频率为25.6KHz的双六通道高精度16bit A/D芯片的低速A/D采集模块。

所述DSP信号处理模块用于对输入到所述低速A/D采集模块的两个不同通道的采集数据进行快速的电能质量算法分解、计算，包括计算捕捉超过15倍额定的冲击电流，以及记录电能质量暂态事件如暂升暂降、突变的原始波形，所述DSP信号处理模块还通过乒乓的方式从先入先出队列(First Input First Output，缩略词为FIFO)里面转移数据至外围的SDRAM中缓存。

所述FPGA功能单元包括频率跟踪模块、依次连接的第二低通滤波器、高速A/D瞬变捕捉模块，以及分别与所述频率跟踪模块、所述高速A/D瞬变捕捉模块连接的FPGA，所述频率跟踪模块还与所述低速A/D采集模块连接。

所述频率跟踪模块是采用基于FPGA的数字化频率跟踪采样技术的频率跟踪模块，用于对电网的系统频率进行实时跟踪，并进行512倍频，以控制所述低速A/D采集模块进行512点/周波的采样。

所述第二低通滤波器是截止频率为1MHz的低通滤波器，用于高速A/D采样前的抗混叠滤波。

所述高速A/D瞬变捕捉模块是采用采样频率为2MHz的可编程、多通道、低功耗、内置FIFO的12bit并行高速A/D转换芯片的高速A/D瞬变捕捉模块，捕捉电压瞬变信号最高频率为1MHz、峰值为1500V。