[實(shí)用新型]電力系統(tǒng)變頻諧波測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920067140.5
• 申請(qǐng)日: 2009-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN201364361Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉輝;張鋒;王琦;劉堯華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華建電力設(shè)備股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R23/00
• 分類號(hào): G01R23/00;G01R23/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及DSP技術(shù)與快速傅氏算法相結(jié)合的變頻諧波測(cè)量裝置。屬于電力系統(tǒng)諧波測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

現(xiàn)有的諧波測(cè)量技術(shù)及分析儀器，部分采用普通單片機(jī)作為CPU，外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，及存儲(chǔ)器和軟件構(gòu)成微機(jī)電力諧波分析儀器，這種類型的諧波分析裝置精度低，實(shí)時(shí)性較差，已經(jīng)不能滿足電力行業(yè)快速發(fā)展的要求。也有部分諧波測(cè)量?jī)x器采用POWERPC芯片作為處理核心，采用了定頻采樣的方法，這種方案成本高，軟件處理復(fù)雜。

三、發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有的諧波測(cè)量裝置測(cè)量精度低、實(shí)時(shí)性差、成本高的不足，提供一種可以對(duì)電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行快速準(zhǔn)確測(cè)量的低成本的電力系統(tǒng)變頻諧波測(cè)量裝置。其技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括DSP單元、交流單元、電源單元、開入開出單元以及顯示單元在內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其特征在于：其連接采用DSP單元和電源單元都分別與交流單元、顯示單元、開入開出單元連接；DSP單元的內(nèi)部連接是采用DSP和16bit?BUS連接，DSP通過HPI連接顯示單元，DSP通過RS485與PC機(jī)連接，DSP通過外部中斷與頻率測(cè)量電路連接；16bit?BUS和FLASH、SDRAM和AD連接；AD則和二階RC濾波連接；對(duì)輸入模擬信號(hào)的采樣間隔根據(jù)精確測(cè)得的頻率動(dòng)態(tài)調(diào)整，即變頻采樣；DSP單元、顯示單元都采用了CPU智能控制器；DSP單元的CPU是低成本低功耗高性能嵌入式DSP處理器；DSP單元、顯示單元之間通過HPI接口進(jìn)行通訊；電源單元采用了開關(guān)電源；其數(shù)據(jù)處理過程是：

(1)通過信號(hào)調(diào)理電路將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與基波對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，再通過DSP的外部中斷來(lái)精確測(cè)量頻率。根據(jù)測(cè)得的頻率來(lái)動(dòng)態(tài)設(shè)置定時(shí)器，調(diào)節(jié)對(duì)各路待測(cè)的輸入模擬信號(hào)的采樣間隔，DSP根據(jù)此間隔進(jìn)行采樣，結(jié)果存儲(chǔ)于循環(huán)緩沖區(qū)中；對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行處理，然后進(jìn)行離散傅立葉變換；計(jì)算出諧波數(shù)據(jù)，通過顯示單元顯示，

(2)DSP單元采用DSP芯片作為處理器，顯示單元?jiǎng)t采用獨(dú)立的8051單片機(jī)，

(3)DSP單元完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、測(cè)量算法計(jì)算、計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)、通訊等功能；DSP單元是整個(gè)裝置的核心部分，基于TMS320VC55X系列數(shù)字信號(hào)處理器，外接16位AD轉(zhuǎn)換器以及大容量的FLASH、SDRAM存儲(chǔ)器，實(shí)時(shí)對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果做進(jìn)一步的處理，同時(shí)保留了通用的485端口，采用MODBUS通訊協(xié)議，支持設(shè)備間的通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；

交流單元將輸入強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅值為±5V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，同時(shí)將輸入與輸出做光電隔離，把輸出信號(hào)送二階有源低通濾波電路，然后送至DSP單元AD輸入端。

DSP單元軟件部分包括頻率測(cè)量、采集頻率設(shè)置、AD中斷采集、采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)字信號(hào)處理濾波、計(jì)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事件報(bào)告及顯示單元的通訊，DSP單元保留485端口，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程平臺(tái)的通訊需要，支持MODBUS通訊協(xié)議，

(4)電源單元輸入交直流85V--265V，輸出可供其他各單元工作的工作電源，

(5)顯示單元提供了人機(jī)接口，顯示單元與DSP單元按照一定的協(xié)議通過HPI端口進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，同時(shí)可以通過按鍵的選擇設(shè)定測(cè)量參數(shù)達(dá)到不同的保護(hù)功能，并將參數(shù)保存在鐵電存儲(chǔ)器中。實(shí)施該技術(shù)后的優(yōu)點(diǎn)和效果在于：測(cè)量范圍廣：基于離散傅立葉變換實(shí)現(xiàn)諧波測(cè)量，包括各次諧波的幅值、電流、電壓、頻率、功率、電度、功率因數(shù)、需量等，同時(shí)適用于輸入信號(hào)基波頻率范圍可在10Hz-100Hz：準(zhǔn)確度高：采用16位高速AD，每周期內(nèi)采樣256點(diǎn)，采樣頻率以信號(hào)頻率為基準(zhǔn)，當(dāng)采樣頻率與信號(hào)頻率非同步的情況下，能及時(shí)校正采樣頻率，對(duì)信號(hào)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤測(cè)量，同時(shí)顯示部分采用獨(dú)立單片機(jī)，HPI通訊基本不占用DSP時(shí)間，不影響DSP運(yùn)算：實(shí)時(shí)性好：DSP主頻300MHZ，帶有雙乘法器，能對(duì)31次諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，同時(shí)提供多種附加功能：適用范圍廣：采用開關(guān)電源，適用于寬范圍交直流電源輸入：成本低：TMS320VC55X是一款性價(jià)比極高的數(shù)字處理芯片，其余芯片比如SDRAM等均成本低：操作維護(hù)方便：顯示單元中的單片機(jī)作為輔助處理器，根據(jù)一定的協(xié)議與DSP單元進(jìn)行通訊，帶有鍵盤和LCD，為本裝置提供了完善的人機(jī)接口功能。

四、附圖說明

圖1為諧波測(cè)量裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為DSP單元結(jié)構(gòu)示意圖；