[实用新型]一种基于ARM的微电网电能监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电网综合自动化技术领域，具体涉及一种基于ARM的微电网电能监测装置。

背景技术

目前，光伏发电、风能发电以及蓄电池储能等多种分布式能源组合接入微电网的技术还不成熟，不同种类、容量的电源在同一系统中融合会带来许多新的问题,如系统稳定性和可靠性的问题、电能质量问题等。

随着社会的进步和发展，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及供电可靠性的要求越来越高。目前关于电能质量，我国制订了五项标准，分别是：1)电能质量，公用电网谐波；2)电能质量，供电电压允许偏差；3)电能质量，电压允许波动和闪变；4)电能质量，电力系统频率允许偏差；5) 电能质量，三相电压允许不平衡度。电能质量要求微电网系统的电压、频率、谐波等参数能够符合要求。同时，微电网中发电设备主要由光伏发电、风能发电以及蓄电池储能等组成，这些设备存在着大量的电力电子器件，在运行和调度过程中会对微电网中电能质量造成重大影响。为了确保用户用电安全，有必要对电能质量进行监测,对数据的及时更新有较高的要求，这就要求数据传输的高速性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于ARM的微电网电能质量监测装置，可以实时测量微电网内的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、频率、谐波等微电网系统中的各项参数指标，并依靠工业以太网总线或CAN总线快速将数据传输给相关设备供其分析和处理，可以分析微电网电力系统中电能受污染的程度，是改善微电网系统电能质量的基础工作，为微电网电力调度提供了重要参考。

本实用新型通过下述方案予以实现:

一种基于ARM的微电网电能质量监测装置，包括信号处理电路、采样模块、嵌入式微处理器模块、通讯模块、存储器、显示设备；所述嵌入式微处理器分别与信号处理电路、通讯模块、存储器、显示设备连接；所述信号处理电路还与采样模块连接；所述采样模块实时测量微电网系统中的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、频率、谐波参数指标；所述信号处理电路对采样模块输出的信号进行隔离放大、滤波等处理；所述通讯模块用于实现嵌入式微处理器与外部设备之间的通信；所述显示设备用于显示检测到的微电网电压、电流、频率、谐波等信息；所述存储器用于存储数据信息。

所述的嵌入式微处理器为高性能ARM处理器，用于微电网数据采样、计算和处理，设有32位精简指令集、DSP扩展指令集、最高频率为200MHz，拥有220MIPS的运算性能及各种用于数据传输的外设接口。

    所述采样模块包括霍尔电压传感器和霍尔电流传感器，用于采集电压、电流信号（可测交直流电压、电流）；所述信号处理电路由运算放大器及相关电阻电容构成，用于对采样模块输出信号进行隔离放大、滤波处理，并将处理后的信号送到嵌入式微处理器模块AD采样专用端口。

所述的通信模块包括以太网通信方式模块和CAN通信模块，各模块之间相互独立与对应的外部设备连接。其中以太网通信模块为10/100M以太网通信模块，用于嵌入式微处理器模块与上层监控设备的以太网通信；CAN通信模块实现与其他微电网发电设备控制器之间数据通信。

所述的显示设备为触摸屏。

所述嵌入式微处理器模块采用一个适合实际使用的实时多任务操作系统。

所述嵌入式微处理器模块对信号处理电路输出的信号执行模数转换（AD 转换），并对AD 采样结果进行数字滤波处理，处理过的数字信号再分别进行快速傅立叶变换（FFT）、电压真有效值计算、电流真有效值计算、频率计算。同时将计算的结果送到显示设备进行实时显示，同时将数据经过通信模块输送到外部相关设备中。

所述存储器包括用于程序和数据储存的NAND FLASH(NAND型闪存 )、DATA FLASH（数据闪存）、EEPROM(电可擦写可编程只读存储器 )和用于程序运行的SDRAM(同步动态随机存储器)。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：

本实用新型结构简单，采用高速性能和具有丰富接口资源的32位ARM微处理器，利用其DSP指令对采集数据进行高速运算处理，具有集成度高，外部接口电路简单等优点；同时采用源代码公开的实时操作系统，降低了设备及其系统的成本。本系统还具有实时性强、稳定可靠等突出的优点，适合在环境比较恶劣的现场运行。

附图说明

图1为实施方式中的基于ARM的微电网电能质量监测装置示意图；

图2为实施方式中的微处理器AT91SAM9263-CU示意图；

图3为实施方式中的存储器的示意图；