[發明專利]一種可替換數字式和模擬式電能質量監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711188623.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107942168A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳昌友;陳列新
• 申請（專利權）人: 南京易司拓電力科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙)32300
• 代理人: 馬曉輝

技術領域

本發明涉及電能質量監測領域，具體涉及一種可替換數字式和模擬式電能質量監測裝置及方法。

背景技術

大量非線性負荷、新能源的接入，電能質量指標的監測關系到電網運行的安全性和經濟性。隨著智能變電站的普及，電能質量監測裝置主要分為數字式和模擬式兩種，分別適用于監測智能變電站和傳統變電站的電能質量指標。針對目前智能變電站和傳統變電站通常采用兩款硬件不同的裝置進行電能質量監測，分別為數字式電能質量監測裝置和模擬式電能質量監測裝置。數字式裝置一般接入經合并單元轉換的IEC61850-9-2協議達到電能質量監測的功能，模擬式裝置經傳統電壓互感器、電流互感器取二次回路電壓值、電流值進行電能質量監測，兩者硬件上、軟件上無法兼容，一定程度上造成了資源的浪費。另外，數字式和模擬式在實現技術方案上存在差異，尤其數字式裝置需要解決數字信號的頻率跟蹤和諧波分析時頻譜泄漏等問題。因此需要一種裝置既可以適用于數字信號進行電能監測，又可以適用于模擬信號進行電能監測的電能質量監測裝置及方法。

發明內容

1、所要解決的技術問題：

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于為電能質量監測領域提供一種適用于變電站的可替換數字式和模擬式電能質量監測裝置及方法，本裝置具有高度兼容性、可插拔、可替換等優點，本方法既能夠實現數字式信號的接入，也能夠實現模擬式信號的接入；解決了數字式信號接入時的頻率跟蹤和諧波分析時頻譜泄漏的問題。

2、技術方案：

一種可替換數字式和模擬式電能質量監測裝置，應用于傳統變電站和智能變電站，其特征在于，包括：

SV采樣板：負責將輸入的數字信號轉換成預設制式的數字信號，并將轉換后的數字信號發送至FPGA采樣控制芯片。

模擬采樣板：負責將接收到的模擬信號轉換成預設制式的數字信號并將轉換后的數字信號發送至FPGA采樣控制芯片；所述模擬采樣板為硬件方式頻率跟蹤采樣電路，跟蹤每周波512點及1024點的采樣率；

FPGA采樣控制芯片：負責控制并同步模擬采樣板或SV采樣板的數字采樣信號，并將采樣信號發送 至DSP計算芯片；

DSP計算芯片：模擬采樣方式下，所述DSP計算芯片負責接受FPGA采樣控制芯片傳遞的整10周波數據計算電壓電流有效值，并且計算其他電能質量指標；SV采樣方式時，所述DSP計算芯片負責接收FPGA采樣控制芯片傳遞的固定間隔的采樣值，計算頻率值和諧波分析和其他電能質量指標； 所述DSP計算芯片將計算好的信息發送至核心處理模塊 ；

核心處理模塊：負責獲取DSP計算芯片的10周波數據、暫態信息、閃變數據；從而進行電能質量數據的統計分析、存儲、展示、通信，并將信號傳輸入IEC61850站控層；

所述SV采樣板輸出端與FPGA采樣控制模塊的IO相連接；模擬采樣板輸出端經數據總線與FPGA采樣控制芯片輸入端相連；所述FPGA采樣控制芯片的輸出端與DSP計算芯片的輸入端相連；所述DSP計算芯片輸出端與核心處理模塊的輸入端相連。

在本方案中SV采樣板與模擬采樣板可以同時安裝在電路中，也可以根據傳輸信號的具體情況選擇其中的一個連入電路中，對信號進行采集。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：本發明采用的方法是將SV采樣板、模擬采樣板與FPGA采樣控制芯片進行搭配，從而保證兩種采樣板結構的一致性、硬件接口的一致性以及軟件接口的一致性，從而保證兩種采樣板的互換性。本裝置中采用DSP計算芯片能夠同時兼容兩種采樣方式下的電能質量指標計算。

進一步地，所述核心處理模塊為雙核處理器OMAP138。

進一步地，電路信號傳輸入模擬采樣板中依次經過40K精密電阻采樣，2mA/2mA電流互感器隔離，電流經5A/2mA電流互感器轉換，最后通過16位AD7706模數轉換后輸出。

一種可替換數字式和模擬式電能質量監測的方法，包括以下步驟：

步驟一：信號采樣：采樣的信號為數字和/或模擬信號；采樣數字信號為SV采樣板接收通過以太網傳輸的合并單元的報文信號，并將報文信號轉換為預設制式的數字信號；采樣模擬信號是模擬采樣板接收電壓電流信號分別經過電阻采樣、電流互感器隔離與互感，通過AD模數轉換轉換成預設制式的數字信號。