CN107202930A - 一种电能质量在线监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种电能质量在线监测方法及装置，包括互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器，所述的互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器依次连接；所述的互感器还包括信号调理电路和锁相环电路，所述的DSP处理器上设有FIFO缓存器，FIFO缓存器与所述的单片机信号连接。本发明创造能够实现电压暂升、暂降、短时中断等暂态电能质量参数监测；能够实现基波和各次谐波的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电流电压有效值等电能质量参数监测；同时能够实现故障录波及故障实时报警功能。
Description
技术领域
本发明创造属于电网电力设备领域，尤其是涉及一种电能质量在线监测方法及装置。
背景技术
随着我国国民经济的蓬勃发展，工业技术的发展，大量电力***新型设备和电子设备被广泛使用，电力负荷急剧加大，特别是冲击性和非线性负荷容不断增长，使得电网发生波形畸变，电能质量问题日益突出，其中谐波电流、无功功率、不平衡度、冲击性负荷尤为严重。由于电能质量问题引起的问题日益增多，不仅损坏了用户设备，而且严重影响到电网的运行安全。由于电能质量需要检测的量很多而且大多是高度畸变的，传统的方法是采用模拟信号的分析，监测不同的电能质量指标使用不同的仪器，测量指标少，通用性较差，精度较低，自动化程度低。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种结构简单、操作方便、生产效率高的电能质量在线监测方法及装置。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种电能质量在线监测装置，包括互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器，所述的互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器依次连接；所述的互感器还包括信号调理电路和锁相环电路，所述的DSP处理器上设有FIFO缓存器，FIFO缓存器与所述的单片机信号连接。
进一步的，所述的单片机上设有SD RAM、外部FLASH和LCD显示屏，所述的SD RAM、外部FLASH、LCD显示屏均与单片机耦接。
进一步的，所述的单片机采用ARM920T核的32位、最高频率400MHz的S3C2440ARM芯片。
进一步的，所述的服务器为61850服务器，采用ARM Cortex-A8处理器。
进一步的，所述的互感器主要由电流互感器、电压互感器组成。
一种应用如所述的电能质量在线监测装置的方法，包括如下步骤：
(1)DSP处理器控制AD信号转换芯片，启动AD，进行信号采样，对采集数据进行电参量计算；
(2)将原始波形信号数据和DSP处理的统计数据通过SPI协议及串口传输到单片机中；
(3)在所述的单片机中嵌入式安装Linux操作***，通过FFT傅氏算法对原始波形信号数据进行进一步的闪变计算；
(4)采用QT designer工具设计人机交互界面，通过UI显示数据并供用户进行本地属性配置和监控指标查询；
(5)然后将参数数据存储，并在特定时间统一上传到所述的服务器中。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种电能质量监测方法及装置具有以下优势：
本发明创造是专门针对电能质量问题而开发设计的基于IEC61850标准协议的智能化数据采集处理专用设备，满足国家电网公司标准和技术规范要求，能够对电能质量数据进行全天候不间断监测。本发明创造能够实现电网谐波、间谐波、频率偏差、电压偏差、闪变、三相不平衡度及序分量等稳态电能质量参数监测；能够实现电压暂升、暂降、短时中断等暂态电能质量参数监测；能够实现基波和各次谐波的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电流电压有效值等电能质量参数监测；同时能够实现故障录波及故障实时报警功能。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的结构示意图；
图2为本发明创造实施例所述的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种电能质量在线监测装置，包括互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器，所述的互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器依次连接；所述的互感器还包括信号调理电路和锁相环电路，所述的DSP处理器上设有FIFO缓存器，FIFO缓存器与所述的单片机信号连接。
所述的单片机上设有SD RAM、外部FLASH和LCD显示屏，所述的SD RAM、外部FLASH、LCD显示屏均与单片机耦接。
所述的单片机采用ARM920T核的32位、最高频率400MHz的S3C2440ARM芯片。
所述的服务器为61850服务器，采用ARM Cortex-A8处理器。
所述的互感器主要由电流互感器、电压互感器组成。
(1)DSP处理器控制AD信号转换芯片进行信号采样，启动AD，对采集数据进行电参量计算；
(2)将原始波形信号数据和DSP处理的统计数据通过SPI协议及串口传输到单片机中；
(3)在所述的单片机中嵌入式安装Linux操作***，通过FFT傅氏算法对原始波形信号数据进行进一步的闪变计算；
(4)采用QT designer工具设计人机交互界面，通过UI显示数据并供用户进行本地属性配置和监控指标查询；
(5)然后将参数数据存储，并在特定时间统一上传到所述的服务器中。
本发明创造的工作原理：由DSP控制互感器进行数据采样，通过AD转换器转换为数字信号信号，然后经过FIFO缓存器将数据传输到所述的单片机；DSP实现谐波、间谐波等电能质量参数的计算并处理；由采用串口SPI和缓存器FIFO实现采集信号经过DSP同步传输到单片机，单片机主要保存接收DSP传输过来的数据并进一步分析数据，进而将其显示和设置报警机制、将数据通过网络传输到服务器单片机由实时数据实现国际IEC61850规约上传至服务器；历史数据实现PQDIF电能质量数据存储国际标准。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电能质量在线监测装置，其特征在于：一种电能质量在线监测装置，包括互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器，所述的互感器、AD转换器、DSP处理器、单片机和服务器依次连接；所述的互感器还包括信号调理电路和锁相环电路，所述的DSP处理器上设有FIFO缓存器，FIFO缓存器与所述的单片机信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种电能质量在线监测装置，其特征在于：所述的单片机上设有SD RAM、外部FLASH和LCD显示屏，所述的SD RAM、外部FLASH、LCD显示屏均与单片机耦接。
3.根据权利要求1所述的一种电能质量在线监测装置，其特征在于：所述的单片机采用ARM920T核的32位、最高频率400MHz的S3C2440ARM芯片。
4.根据权利要求1所述的一种电能质量在线监测装置，其特征在于：所述的服务器为61850服务器，采用ARM Cortex-A8处理器。
5.根据权利要求1所述的一种电能质量在线监测装置，其特征在于：所述的互感器主要由电流互感器、电压互感器组成。
6.一种应用如1-5任意一项所述的电能质量在线监测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)DSP处理器控制AD信号转换芯片进行信号采样，启动AD，对采集数据进行电参量计算；
(2)将原始波形信号数据和DSP处理的统计数据通过SPI协议及串口传输到单片机中；
(3)在所述的单片机中嵌入式安装Linux操作***，通过FFT傅氏算法对原始波形信号数据进行进一步的闪变计算；
(4)采用QT designer工具设计人机交互界面，通过UI显示数据并供用户进行本地属性配置和监控指标查询；
(5)然后将参数数据存储，并在特定时间统一上传到所述的服务器中。
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