[實用新型]一種基于DSP的電能質量監測與控制裝置

有效

• 申請號: 201721409605.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN207571508U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 李衛國;吉雅坤;王宏旭;楊洪達;陳艷;劉驍
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于電力系統領域，涉及一種基于DSP的電能質量監測與控制裝置。包括控制器、電壓電流信號采樣模塊、鎖相環模塊、液晶顯示及觸摸屏模塊、Flash存儲模塊、通信接口模塊及時鐘信號產生模塊。各模塊連接關系為：DSP實現電壓電流信號采樣、數據處理及顯示的功能，單片機負責數據采集、統計及存儲，電壓電流信號采樣模塊將采集信號濾波后傳到DSP，鎖相環模塊保證采樣同步性，通信接口模塊實現DSP和單片機電路匹配，時鐘信號產生模塊提供時基，液晶顯示及觸摸屏模塊顯示DSP計算結果，并對其實行中斷控制，Flash存儲模塊存放數據。本實用新型以DSP為控制器核心，單片機為數據存儲系統，采用三相共補和補相補償方式將電能質量檢測與動態無功補償結合在一起。

技術領域

本實用新型屬于電力系統領域，特別涉及一種基于DSP的電能質量監測與控制裝置。

背景技術

現有的電能質量檢測與控制裝置都是分別以檢測裝置和控制裝置兩種形式出現的，如電力系統故障錄波儀和TSC無功補償裝置等。隨著電力系統的發展，單一功能系統的缺點是明顯的：一是體積大、成本高、占地面積大、安裝空間受限；二是電能質量檢測與控制分離，檢測信息不能實時有效利用，控制效果也不能較好的反映和驗證。因此集電能質量檢測與電能質量控制為一體的電力系統裝置就成為未來的一個發展趨勢。

但電能質量檢測與控制綜合系統比單一功能系統復雜許多，它涉及到系統結構優化設計、數據的快速處理和存儲、數據的傳輸以及實時控制，這些問題目前仍未有效地解決。為此，本文嘗試以DSP為控制系統核心、單片機為數據存儲系統，通過三相共補和分補相結合的辦法實現動態無功補償，從而將電能質量檢測與動態無功補償技術有機地結合在一起。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于DSP的電能質量監測與控制裝置，通過以下技術方案來實現：

硬件部分：主要包括控制器、電壓電流信號采樣模塊、鎖相環模塊、液晶顯示及觸摸屏模塊、Flash存儲模塊、通信接口模塊及時鐘信號產生模塊。各模塊之間的連接關系為：DSP實現電壓電流信號采樣、數據處理及顯示的功能，單片機負責數據采集、統計及存儲，電壓電流信號采樣模塊將采集信號濾波后傳到DSP，鎖相環模塊保證采樣同步性，通信接口模塊實現DSP和單片機電路匹配，時鐘信號產生模塊提供時基，液晶顯示及觸摸屏模塊顯示DSP計算結果，并對其實行中斷控制，Flash存儲模塊存放數據。

所述的控制器以DSP為整個系統的控制中心，MCS51單片機為輔助進行數據存儲，并與PC機相連，實現PC間的數據傳輸，

所述的電壓電流信號采樣模塊主要采集消弧線圈TV二次側的電壓、電流信號，并將其傳遞到DSP中。

所述的鎖相環模塊利用倍頻技術控制采樣的定時和速率，從而用硬件保證采樣的同步性。

所述的液晶顯示及觸摸屏模塊中液晶顯示器采用MSC-G12864，觸摸屏控制器為ADS7846。

所述的Flash存儲模塊選用并行Flash存儲芯片K9F1G08U0M。

所述的通信接口模塊中DSP與單片機間采用光耦電路實現電平的匹配，PC與單片機間采用串口芯片MAX232實現匹配。

所述的時鐘信號產生模塊采用時鐘芯片PCF8583提供時基。

軟件部分：本裝置軟件分DSP程序和單片機程序兩部分。

DSP主程序部分采用C語言編寫，主要實現電壓電流信號的采集、液晶顯示及觸摸屏的控制、與單片機的通信連接以及接受時鐘信號的控制。程序使用模塊化的設計思路，使得整個程序的構架清晰，增加了程序的可讀性，同時也方便功能的擴展，DSP軟件功能模塊圖2所示。

單片機程序主要分為Flash存儲芯片的讀寫、串口中斷處理、時鐘芯片鬧鐘終端等3個模塊，采用C語言編寫。其軟件模擬空閑總線多級通訊模式的程序流程圖如圖3所示。