[发明专利]一种新型结构的电能质量检测装置

说明书

技术领域

本发明装置涉及电气检测技术领域，特别涉及一种新型结构的电能质量检测装置。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的快速发展，电力电子装置在电力领域得到了广泛的应用，谐波、电压波动与闪变、三相不平衡、短时供电中断等电能质量问题变得更加突出。而传统的电能质量问题主要是电压偏差和频率偏差，其电能质量检测装置已无法满足要求，故需要一种实时性好、检测精度高、更加智能化的电能质量检测装置。

传统的电能质量检测装置，主要有基于微控制器(MCU)技术、基于数字信号处理(DSP)技术和DSP+MCU技术。其中单独MCU技术存在处理速度慢、精度很难达到要求；单独DSP技术不能提供良好的人机交互接口；而DSP+MCU虽然能解决速度慢、人机接口等问题，但DSP控制时序的能力差，不适合处理对速度要求高、运算结构相对比较简单的底层信息，而对A/D转换单元底层信息快速、准确的处理是整个电能质量检测装置精度提高的首要保证。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种新型结构的电能质量检测装置。

技术方案：本发明涉及一种新型结构的电能质量检测装置，该装置包括互感器+抗混叠滤波器模块、A/D转换模块、DSP+FPGA下位机模块、PIC+触摸屏上位机模块；其中A/D转换芯片和FPGA相连，FPGA和DSP的XINTF接口相连，DSP与PIC通过SPI接口相连，小容量Flash存储芯片、SD卡接口和触摸屏的触摸信号A/D转换芯片共用PIC的一个SPI接口，PIC与触摸屏驱动芯片通过I/O口相连，PIC的通用异步串口(UART)用作RS232通信接口；其中采样芯片采集电压电流数据传递给FPGA，FPGA将采集的数据预处理并传递给DSP，DSP通过信息处理算法而得到电能质量数据，PIC将电能质量数据进行存储、通信和显示。

一种新型结构的电能质量检测装置，其特征在于，包括：

互感器+抗混叠滤波器模块：主要包括互感器和抗混叠滤波器电路，互感器将高电压和大电流按比例变换成标准低电压和标准低电流，抗混叠滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份。

A/D转换模块：主要包括A/D转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，提高电能质量的采样频率和精度。

DSP+FPGA模块：主要包括DSP和FPGA芯片，FPGA的主要任务是对A/D采样进行控制，实现A/D的同步采样，将采样的结果传递给DSP，DSP将接收到的电压电流数字信号根据特定算法进行处理，从而得到电能质量静态和动态指标，并将其传输给上位机。

PIC+触摸屏模块：主要包括微处理器PIC、数据存储器SD卡、小容量FLASH存储芯片、触摸屏、RS232接口，PIC的主要任务是将接收到的数据在触摸屏上显示和将数据放到SD卡中存储，同时通过RS232接口和PC机相连实现点对点通信；触摸屏的主要任务包括显示和代替传统的键盘输入，技术人员可以在触摸屏上调取或显示电能质量的历史数据；小容量FLASH存储芯片主要存储一些字模等小容量数据。

所述的FPGA芯片选择：型号EP1k30QC208-3N。

所述的A/D转换芯片选择：型号ADS7864。

所述的DSP选择：型号TMS320F2812。

所述的PIC选择：型号PIC24FJ128GA010。

所述的触摸屏选择：4.3寸型号HSD050IDW1-A20，其中触摸信号A/D转换芯片选择XPT2046，触摸屏的驱动芯片选择SSD1963。

所述的小容量Flash存储芯片选择：型号W25Q16。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明装置采用FPGA+DSP+PIC系统解决了传统装置的一系列问题，使用FPGA使A/D采样的精度和速度得到了很大的的提高，为整个装置精度的提高提供了坚实的基础。

2.本发明采用上位机和下位机结构，加强了系统的实时任务调度能力，使DSP从复杂的任务中解脱出来，专门致力于电能质量相关算法的计算，充分发挥DSP数字信号处理速度高的优势。

3.本发明采用触摸屏替代了传统的显示屏加键盘的结构，使人机交互更加方便，同时带有SD卡存储，使技术人员可以很方便的在触摸屏上查看历史数据；系统上位机设有RS232接口，方便技术人员通过PC机与其相连进行现场设备维护和故障诊断；系统资源具有一定的冗余度，非常适合以后系统功能的升级和改进。

附图说明

图1为本发明系统总体结构图。