[發明專利]一種動態電能質量檢測裝置

在審

• 申請號: 201610283400.7
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105785202A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 孫文兵
• 申請（專利權）人: 孫文兵
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電氣檢測技術領域，特別涉及一種動態電能質量檢測裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，電力電子器件及設備在電力系統中大量使用，從而導致電網 中電能質量日益惡化；另一方面，現代工業、商業、農業及居民用戶的用電設備對電能質量 越來越敏感，對供電質量提出了更高的要求，因此提高電能質量具有重要的意義。

傳統的8位、16位單片機的電能質量檢測裝置存在處理速度慢、硬件結構不夠完善等 缺點；目前的電能質量檢測裝置大多采用定點DSP來實現，DSP具有強大的數據處理能 力，但DSP程序串行運行，當涉及到大批量數據計算任務時，其實時計算方面略顯不足， 即不能滿足大量設備的多種狀態參數進行檢測。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足，提供一種動態電能質量檢測裝置。

技術方案：本發明涉及一種動態電能質量檢測裝置，該裝置包括信號同步采樣模塊、信 號調理模塊、硬件鎖相環模塊、FPGA邏輯計算模塊、ARM主處理器模塊和人機界面顯示 模塊；信號同步采樣模塊輸入端接入三相電網電流/電壓，輸出端分別與信號調理模塊和硬 件鎖相環模塊連接，硬件鎖相環模塊輸出端與信號調理模塊連接，FPGA邏輯計算模塊的輸 入端與信號調理模塊連接，輸出端與ARM主處理器模塊相互連接，人機界面顯示模塊與 ARM主處理器模塊相互連接。

信號同步采樣模塊將輸入的模擬電壓電流信號轉為數字信號，同時實現對電網信號頻率 的同步跟蹤以及電信號的同步采樣，信號調理模塊對采樣的電壓電流信號進行濾波和電壓值 調整，并將信號送入FPGA邏輯計算模塊，FPGA邏輯計算模塊負責完成對基本電力參數、 諧波等參量的計算分析，最后通過人機界面顯示模塊動態顯示電能質量檢測結果。

所述信號同步采樣模塊采用差動輸入交流耦合電路，優先采用可編程A/D轉換器型號 為AD73360。

所述信號調理模塊由順序連接的高阻抗調理電路、輸入箝位保護電路、二階抗混疊濾波 器和輸入緩沖電路組成。

所述硬件鎖相環模塊主要由CD4046構成的核心電路和CD4046構成的分頻器兩部分組 成。

所述FPGA邏輯計算模塊優先采用Altera公司的EP4CE15F17C8芯片。

所述ARM主處理器模塊優先采用ARM公司的LPC2292芯片。

所述人機界面顯示模塊的通信方式采用RS485，RS485接口采用平衡驅動器和差分接收 器組合。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：

1、本發明裝置采用FPGA+ARM結構，其處理速度較快、計算精度高，且硬件結構較 簡單，能夠快速精準地實現對電能質量動態監測。

2、本發明裝置功能全面、實時性強、性能可靠、測量精準、體積小、成本低，可用于 電網端實時在線監控，具有廣泛的應用空間及市場空間。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖。

圖2為本發明中信號同步采樣模塊的電路原理圖。

圖3為本發明中信號調理模塊的原理框圖。

圖4為本發明中硬件鎖相環模塊的電路原理圖。

圖5為本發明中人機界面顯示模塊的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例進一步說明本發明的技術方案。

如圖1所示，一種動態電能質量檢測裝置，該裝置包括信號同步采樣模塊、信號調理模 塊、硬件鎖相環模塊、FPGA邏輯計算模塊、ARM主處理器模塊和人機界面顯示模塊；信 號同步采樣模塊輸入端接入三相電網電流/電壓，輸出端分別與信號調理模塊和硬件鎖相環 模塊連接，硬件鎖相環模塊輸出端與信號調理模塊連接，FPGA邏輯計算模塊的輸入端與信 號調理模塊連接，輸出端與ARM主處理器模塊相互連接，人機界面顯示模塊與ARM主處 理器模塊相互連接。

信號同步采樣模塊將輸入的模擬電壓電流信號轉為數字信號，同時實現對電網信號頻率 的同步跟蹤以及電信號的同步采樣，信號調理模塊對采樣的電壓電流信號進行濾波和電壓值 調整，并將信號送入FPGA邏輯計算模塊，FPGA邏輯計算模塊負責完成對基本電力參數、 諧波等參量的計算分析，最后通過人機界面顯示模塊動態顯示電能質量檢測結果。