[發明專利]一種電能監測前端數據采集裝置

有效

• 申請號: 201210073188.3
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN103323665A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 舒觀瀾
• 申請（專利權）人: 上海利思電氣有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種電能數據采集、信號處理、數據通訊裝置，尤其是涉及一種電能監測前端數據采集裝置。

背景技術

電能質量(Power?Quality)，從嚴格意思上講，衡量電能質量的主要指標有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優質供電，包括電壓質量、電流質量、供電質量和用電質量。其可以定義為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態過電壓、波形畸變(諧波)、電壓暫降、電壓中斷、電壓暫升以及供電連續性等。

隨著國民經濟的發展和人民生活的提高，對電能質量的要求不斷提高，對電能質量標準的要求也在不斷提高。近年來，國家發布了一批電能質量標準，基本適應了供需雙方在生產運行中的要求。

之前，行業中的電力表計主要測量的都是電壓、電流這些基本數據，不能有效的監測電力系統中三相不平衡、系統諧波分析、電壓波動與閃變等電能質量數據。因此不能對電網中的系統情況做一個完善的分析。順著智能電網的建設，電能質量的監測的需求日益明顯。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種監測精度高、適應能力強、功能強大、功耗低、安裝方便的電能監測前端數據采集裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電能監測前端數據采集裝置，其特征在于，包括電源模塊、數據采集模塊、運算放大器、A/D轉換芯片、控制模塊、以太網控制器和高速通訊總線，所述的數據采集模塊的輸出端與運算放大器連接，所述的運算放大器通過A/D轉換芯片與控制芯片連接，所述的控制模塊通過以太網控制器與高速通訊總線連接；

所述的數據采集模塊采集外部電能信號，數據采集模塊的一路輸出信號經運算放大器信號調理后傳輸給A/D轉換芯片，另一路輸出信號做有源濾波處理后直接傳輸給A/D轉換芯片，A/D轉換芯片將接收到的信號轉換成數字信號后傳輸給控制模塊，控制模塊對接收到的數據做打包處理并將數據包傳輸給以太網控制器，最后通過高速通訊總線下發給控制設備。

所述的電源模塊包括AC/DC轉換器、電源控制器、鋰電池組和DC/DC轉換器，所述的AC/DC轉換器的輸入端與外部交流電源連接，所述的AC/DC轉換器的輸出端、鋰電池組均通過電源控制器與DC/DC轉換器連接，所述的DC/DC轉換器分別與運算放大器、A/D轉換芯片、控制模塊及以太網控制器連接。

所述的數據采集模塊包括信號傳感器、帶通濾波器、PLL鎖相環電路，所述的信號傳感器的輸入端連接外部電能信號，信號傳感器的輸出端分別連接所述運算放大器和帶通濾波器，所述的帶通濾波器與PLL鎖相環電路連接，所述的PLL鎖相環電路與所述A/D轉換芯片連接。

所述的信號傳感器包括電壓互感器和電流互感器，所述的外部電能信號包括電壓信號和電流信號。

所述的控制模塊為DSP芯片，所述的DSP芯片分別與A/D轉換芯片和以太網控制器連接；所述的DSP芯片通過SPI高速同步串行接口向A/D轉換芯片獲取采樣數據，并將接收到的數據進行打包、分包、存儲，最后依次通過以太網控制器、高速通訊總線發送至控制設備。

所述的電壓互感器和電流互感器均為高精度霍爾型隔離互感器。

所述的運算放大器是高精度、高共模抑制比的差分輸入運算放大器。

所述的DSP芯片為主頻300Mhz的浮點處理芯片。

與現有技術相比，本發明具有以下優勢：

1)高精度的數據轉換：本發明采用16位6通道的A/D轉換器芯片和誤差僅為千分之幾的差分運算放大器，數據采集通過運算放大器，再傳傳輸到到高精度的A/D轉換芯片，并由DSP控制芯片最終獲取采樣的數據；

2)高精度前端信號傳感器：本發明的電壓、電流采樣互感器采用的是高精度霍爾型隔離互感器，在信號進入采樣電路的前段霍爾傳感器保證了信號的最小失真和最小相移，同時還能采集系統中的直流分量；

3)擁有強大實時處理芯片：本發明的DSP芯片采用的是主頻高達300Mhz的實時浮點處理芯片，強大的內核使得數據采集終端能擁有最快捷的數據分析、轉發速率；