[實(shí)用新型]便攜式電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820084142.0
• 申請(qǐng)日: 2008-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN201196659Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳會(huì)羽;呂干云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R15/12
• 分類號(hào): G01R15/12;G01R19/25
• 代理公司: 杭州華鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 胡根良

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種便攜式DSP電力諧波監(jiān)測(cè)儀。

【技術(shù)背景】

電力品質(zhì)是電力工業(yè)產(chǎn)品的重要指標(biāo)，涉及發(fā)電、供電、用電各方面投資者、經(jīng)營(yíng)者的權(quán)益。保障電力品質(zhì)是電力企業(yè)和用戶共同的責(zé)任和義務(wù)，國(guó)家在電力法中已作了相應(yīng)的要求。電力品質(zhì)問題的產(chǎn)生可能來源于供電方的輸配電系統(tǒng)，也可能來源于用戶端的不合理用電，還可能來源于雷電等自然現(xiàn)象。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)電力品質(zhì)的管理和開展電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)，查找出電力品質(zhì)問題及其原因，并確定事故責(zé)任方，保障各方的合法權(quán)益。

隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速的增長(zhǎng)，特別是冶金工業(yè)、電氣化鐵路、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展及工業(yè)變頻電源的普及，電力系統(tǒng)中的非線性、沖擊性負(fù)荷快速增加，電力品質(zhì)問題日趨嚴(yán)重。另一方面，電力品質(zhì)敏感設(shè)備逐漸增多、要求不斷提高，不僅包括傳統(tǒng)的靜態(tài)電力品質(zhì)參數(shù)，如電網(wǎng)諧波、頻率偏差、電壓偏差和三相不平衡等，還包括電壓驟升、驟降和短時(shí)斷電、瞬態(tài)過電壓等暫態(tài)電力品質(zhì)參數(shù)。電力品質(zhì)出現(xiàn)問題會(huì)使供電部門和電力用戶蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，幾十毫秒的電壓驟降就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)半導(dǎo)體加工廠數(shù)百萬美元的廢品，還會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)誤跳、電機(jī)燒損、變壓器過熱、電容器異常等，對(duì)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成嚴(yán)重危害。每年因電力品質(zhì)問題引起的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億美元。而提高電力系統(tǒng)電力品質(zhì)，可降低電力能源在電力線路和設(shè)備上的損耗，有利于節(jié)能和環(huán)保。

在國(guó)內(nèi)，電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)方面也取得了一定的成果，深圳中電、深圳領(lǐng)步、合肥振興、保定方長(zhǎng)、上海寶鋼安大等公司都開發(fā)出一些具體產(chǎn)品，包括便攜式分析儀、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀表。但其主要功能仍然局限于電壓偏差、頻率偏差、不平衡、諧波等傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電力品質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，缺少暫態(tài)電力品質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)，且總體技術(shù)水平仍然較落后，不能很好滿足當(dāng)前電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)的實(shí)際要求。

國(guó)外電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備水平普遍較高，且種類繁多。但是由于儀表本身沒有完善的界面，不易實(shí)現(xiàn)在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)分析功能，而且測(cè)量精度不夠高，價(jià)格非常昂貴高，在國(guó)內(nèi)推廣有一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

本實(shí)用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種便攜式電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，能夠全面反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的真實(shí)電力品質(zhì)情況，并提高測(cè)量精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型專利提出了一種便攜式電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，包括信號(hào)傳感調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊、FPGA模塊、DSP系統(tǒng)和ARM嵌入式系統(tǒng)，所述信號(hào)傳感調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊和FPGA模塊的輸出端均通過雙口RAM連接到DSP系統(tǒng)的輸入端，DSP系統(tǒng)的輸出端連接有ARM嵌入式系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述信號(hào)傳感調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、通道選擇控制電路和帶采樣保持功能的16位8通道高速A/D，所述電壓傳感器和電流傳感器的輸出端連接到信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端分別連接到通道選擇控制電路和16位8通道高速A/D，16位8通道高速A/D的輸出端連接到雙口RAM。

作為優(yōu)選，所述FPGA模塊包括自動(dòng)選相控制、魯棒鎖相環(huán)及A/D轉(zhuǎn)換控制和采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制，所述自動(dòng)選相控制的輸出端連接到通道選擇控制電路的輸入端，魯棒鎖相環(huán)及A/D轉(zhuǎn)換控制串聯(lián)在通道選擇控制電路與16位8通道高速A/D之間，采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制輸出端連接到雙口RAM的輸入端。

作為優(yōu)選，所述DSP系統(tǒng)與ARM嵌入式系統(tǒng)之間通過HPI并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

本實(shí)用新型專利的有益效果：本實(shí)用新型采用FPGA+DSP+ARM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案。利用FPGA+DSP并行結(jié)構(gòu)，并行實(shí)現(xiàn)多通道的高速同步采樣與數(shù)據(jù)分析處理，采用FPGA純硬件實(shí)現(xiàn)電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)需要的多通道高速數(shù)據(jù)采集，并充分利用了DSP在高速數(shù)字計(jì)算上的優(yōu)點(diǎn)，采用FFT、連續(xù)小波變換和自適應(yīng)濾波相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電力品質(zhì)參數(shù)的高精度分析計(jì)算。信號(hào)的采樣和采樣數(shù)據(jù)的保存完全由FPGA硬件控制實(shí)現(xiàn)，速度快。電力品質(zhì)分析計(jì)算則由另外一塊專門的高速DSP實(shí)現(xiàn)。兩者之間通過雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在FPGA控制完成采集當(dāng)前采樣窗口數(shù)據(jù)時(shí)，高速DSP對(duì)上一個(gè)采樣窗口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過這種數(shù)據(jù)采樣和電力品質(zhì)分析的并行處理技術(shù)，消除了兩組采樣數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔，從而實(shí)現(xiàn)不間斷采樣和處理各通道的每一周波電壓電流信號(hào)，發(fā)現(xiàn)每一周波內(nèi)的各種電力品質(zhì)事件。能夠全面反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的真實(shí)電力品質(zhì)情況，大大提高了測(cè)量精度，并具有監(jiān)測(cè)參數(shù)全、人機(jī)界面友好、數(shù)據(jù)管理方便、通訊便捷等優(yōu)點(diǎn)。

【附圖說明】

圖1是本實(shí)用新型便攜式電力品質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。