CN205333755U - 一种用于电能质量监测的装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电能质量监测的装置，包括电源模块、中央处理单元、电压采集模块、电流采集模块、DSP模块、网口通讯模块、第一RS485通讯模块、第二RS485通讯模块、LCD显示及触摸屏模块、控制输出模块、开关量采集模块、存储模块和时钟模块。该装置功能完备，包括谐波分析、间谐波分析、波形采样与电压骤升/骤降记录、闪变监测、波动分析、电压不平衡度测量、波形的暂态捕捉、事件记录、测量控制、双路RS485通讯、网口通讯等。而且，该装置采用高亮度背光式LCD人机界面显示屏，全触屏操作，无额外按键，显示直观、操作方便。

Description

一种用于电能质量监测的装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，具体地说，是涉及一种用于电能质量监测的装置。

背景技术

随着我国电力工业蓬勃发展、电力负荷急剧增长，非线性负荷(如电弧炉等)和冲击性负荷也在不断增长，对供电***电能质量造成了严重的污染；另一方面，随着微电子技术迅速发展，现代高度自动化和智能化的工业供电设备对供电质量提出了更高的要求。为此，各个厂家都推出了各类电能质量监测装置，但是，这些常见的电能质量监测往往是以电测仪表的标准进行设计，存在精度不够高、功能不全的问题，精度往往只有0.2级甚至更低，功能也往往比较单一不全，例如有谐波分析功能却没有间谐波分析功能或者无法进行闪变监测等等。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于电能质量监测的装置，具有精度高、功能全的优势，功能上涵盖了电能质量分析所需的大部分功能，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于电能质量监测的装置，其特征在于，包括电源模块、中央处理单元、电压采集模块、电流采集模块、DSP模块、网口通讯模块、第一RS485通讯模块、第二RS485通讯模块、LCD显示及触摸屏模块、控制输出模块、开关量采集模块、存储模块和时钟模块，

所述电压采集模块和电流采集模块分别连接到所述DSP模块，用于采集并调理电压信号或电流信号，并将调理后的电压信号和电流信号发送给DSP模块；

所述DSP模块连接到所述中央处理单元，用于接收所述电压采集模块和所述电流采集模块发送的电压信号和电流信号，进行数据计算，并将计算结果发送至所述中央处理单元处理；

所述网口通讯模块连接到所述中央处理单元，用于接收及处理从网口传来的信息帧，并将处理后的信息帧发送至中央处理单元，并用于接收及处理所述中央处理单元传送的信息帧，并将处理后的信息帧从网口发送出去；

所述第一RS485通讯模块和所述第二RS485通讯模块分别连接到所述中央处理单元，用于接收及处理从RS485接口传送来的信息帧，将处理后的信息帧发送至中央处理单元，并用于接收及处理从所述中央处理单元传送来的信息帧，并将处理后的信息帧从RS485接口发送出去；

所述LCD显示及触摸屏模块、所述控制输出模块、所述开关量采集模块、所述存储模块和所述时钟模块分别连接到所述中央处理单元；

所述电源模块连接到除自身以外的其它模块，为各模块提供工作电源。

优选地，其中：

所述LCD显示及触摸屏模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自中央处理单元发送的实时信息，将接收的信息实时显示在LCD显示屏上，并用于将触摸屏触摸的信息位置发送至中央处理单元进行处理。

优选地，其中：

所述控制输出模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自中央处理单元的控制信息，并根据中央处理单元发来的指令进行继电器和分闸的操作。

优选地，其中：

所述开关量采集模块连接到所述中央处理单元，用于采集外部的开关量信息，并将采集的开关量信息进行电平转换后提供至中央处理单元进行处理。

优选地，其中：

所述存储模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自所述中央处理单元的写指令，将所述中央处理单元发送的数据进行存储；并用于接收来自所述中央处理单元的读指令，将存储于其中的数据发送给所述中央处理单元。

优选地，其中：

所述时钟模块连接到所述中央处理单元，用于将实时时钟信息发送至所述中央处理单元，为中央处理单元提供实时时钟；并用于接收来自所述中央处理单元的对时信息，根据所述中央处理单元发送的对时信息进行时间信息更新。

优选地，其中：

所述网口通讯模块采用MODBUS-TCP协议进行网口通讯处理。

优选地，其中：

所述第一RS485通讯模块和所述第二RS485通讯模块采用MODBUS-RTU协议进行串口通讯处理。

与现有技术相比，本实用新型所述的用于电能质量监测的装置，达到了如下效果：

1)本申请所提供的用于电能质量监测的装置功能完备，包括谐波分析、间谐波分析、波形采样与电压骤升/骤降记录、闪变监测、波动分析、电压不平衡度测量、波形的暂态捕捉、事件记录、测量控制、双路RS485通讯、网口通讯等。

2)本申请所提供的用于电能质量监测的装置采用32为的CPU和DSP为核心，每周波采样可高达1024点，采样数据每半个周波(10ms)刷新一次。电压、电流测量精度可达到0.1级，谐波测量精度达A级，测量精度高。

3)本申请所提供的用于电能质量监测的装置采用高亮度背光式LCD人机界面显示屏，全触屏操作，无额外按键，显示直观、操作方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本申请的用于电能质量监测的装置示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

图1为本实用新型用于电能质量监测的装置的一个实施例，该实施例中，用于电能质量监测的装置包括电源模块10、中央处理单元11、电压采集模块12、电流采集模块13、DSP模块22、网口通讯模块14、第一RS485通讯模块15、第二RS485通讯模块16、LCD显示及触摸屏模块17、控制输出模块18、开关量采集模块19、存储模块20和时钟模块21。

图中，电压采集模块12连接到DSP模块22，负责电压模拟量的采集和电压信号的调理处理，将采集到的电压信号经调理后发送给DSP模块22，供DSP进行收集、计算和分析。

电流采集模块13连接到所述DSP模块22，负责电流的采集及电流信号调理处理，将采集到的电流信号经调理后发送给DSP模块22，供DSP进行收集、计算和分析。

DSP模块22连接到所述中央处理单元11，负责大规模数据计算，用于接收所述电压采集模块12和所述电流采集模块13发送的测量数据，进行数据计算，并将计算结果发送至所述中央处理单元11进行进一步分析处理。

网口通讯模块14连接到所述中央处理单元11，采用MODBUS-TCP协议进行网口通讯处理，一方面，网口通讯模块14用于接收从网口传来的信息帧，经解调、去除包头等处理后，将处理后的信息帧发送至中央处理单元11；另一方面，网口通讯模块14于接收从中央处理单元11传送的信息帧，经调制、添加包头等处理后，将处理后的信息帧从网口发送出去。

第一RS485通讯模块15连接到所述中央处理单元11，采用MODBUS-RTU协议进行串口通讯处理，一方面，第一RS485通讯模块15从第一RS485接口传来的信息帧，经电平转换后，将信息帧发送到中央处理单元11；另一方面，第一RS485通讯模块15接收从中央处理单元11传来的信息帧，经电平转换后，将信息帧通过第一RS485接口发送出去。

第二RS485通讯模块16连接到所述中央处理单元11，采用MODBUS-RTU协议进行串口通讯处理，一方面，第二RS485通讯模块16从第二RS485接口传来的信息帧，经电平转换后，将信息帧发送到中央处理单元11；另一方面，第二RS485通讯模块16接收从中央处理单元11传来的信息帧，经电平转换后，将信息帧通过第二RS485接口发送出去。

LCD显示及触摸屏模块17连接到中央处理单元11，负责人机界面的处理，可进行LCD显示及触摸屏操作。一方面，LCD显示及触摸屏模块17接收来自中央处理单元11发送的实时测量数据、***参数、显示图形等信息，并将接收的信息实时的显示在LCD显示屏上；另一方面，LCD显示及触摸屏模块17触摸屏触摸的信息位置发送给中央处理单元11，供中央处理单元11进行分析。

控制输出模块18连接到中央处理单元11，负责对外继电器输出控制功能。控制输出模块18接收来自中央处理单元11的控制信息，根据中央处理单元11的指令进行继电器合分闸的操作。

开关量采集模块19连接到中央处理单元11，负责开关量的采集功能。开关量采集模块19采集外部的开关量信息，将采集的开关量进行电平转换后，提供给中央处理单元11进行去抖、分析等处理。

存储模块20为大容量存储模块20，连接到所述中央处理单元11，负责***参数、统计数据、SOE记录、录波文件、***文件等的存储。一方面，大容量存储模块20接收来自中央处理单元11的写指令，将中央处理单元11发送的数据存储在大容量存储模块20中；另一方面，大容量存储模块20接收来自中央处理单元11的读指令，将存储在大容量存储模块20中的数据发送给中央处理单元11。

时钟模块21连接到所述中央处理单元11，负责实时时钟功能，自带电池电路，可持续多年计时。一方面，时钟模块21将实时时钟信息发送给中央处理单元11，为中央处理单元11提供实时时钟的功能；另一方面，时钟模块21接收来自中央处理单元11的对时信息，将接收的来自中央处理单元11的时间信息更新到时钟模块21中。

电源模块10连接到除自身以外的其它模块，为各模块提供工作电源，使各模块可正常工作。

上述用于电能质量监测的装置，电压、电流采集模块以每个周波高达1024点的采样频率进行采样，高达1024点/周波的采样频率是高精度测量的基础。专用DSP模块由于运算速度非常快，可以对以高速采样频率采集的数据进行实时傅里叶分析，完成谐波分析、间谐波分析、基本模拟量的测量。DSP模块负责大规模数据计算，而CPU则负责整体的统筹，将DSP计算的结果进行进一步分析处理、判断，完成波形采样与电压骤升/骤降记录、闪变监测、波动分析等功能，并进行相关的事件记录、通讯等。

本申请所提供的用于电能质量监测的装置在工作时，电压采集模块12、电流采集模块13以每周波1024点的采样频率进行电压信号、电流信号的实时采集。DSP模块22将采集来的电压、电流信号进行傅里叶分析，由于DSP模块22计算速度非常快，可以实时处理高速采集的数据，完成谐波分析、间谐波分析、基本模拟量测量等功能，并最终将计算结果传递给中央处理单元11。中央处理单元11将DSP模块22的处理结果进行进一步分析，完成波形采样与电压骤升/骤降记录、闪变监测、波动分析、电压不平衡度测量等功能，并将开关量采集模块采集的信号进行分析处理，综合判断后将控制信号发送给控制输出模块18，将需要存储的信号发送给存储模块20。中央处理单元11完成计算控制操作后，将计算结果传递给LCD显示及触摸屏模块17供其显示，同时将计算结果传递到网口通讯模块14、第一RS485通讯模块15、第二RS485通讯模块16，供远程通讯查询。

与现有技术相比，本实用新型所述的用于电能质量监测的装置，达到了如下效果：

1)本申请所提供的用于电能质量监测的装置功能完备，包括谐波分析、间谐波分析、波形采样与电压骤升/骤降记录、闪变监测、波动分析、电压不平衡度测量、波形的暂态捕捉、事件记录、测量控制、双路RS485通讯、网口通讯等。

2)本申请所提供的用于电能质量监测的装置采用32为的CPU和DSP为核心，每周波采样可高达1024点，采样数据每半个周波(10ms)刷新一次。电压、电流测量精度可达到0.1级，谐波测量精度达A级，测量精度高。

3)本申请所提供的用于电能质量监测的装置采用高亮度背光式LCD人机界面显示屏，全触屏操作，无额外按键，显示直观、操作方便。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于电能质量监测的装置，其特征在于，包括电源模块、中央处理单元、电压采集模块、电流采集模块、DSP模块、网口通讯模块、第一RS485通讯模块、第二RS485通讯模块、LCD显示及触摸屏模块、控制输出模块、开关量采集模块、存储模块和时钟模块，

所述电压采集模块和电流采集模块分别连接到所述DSP模块，用于采集并调理电压信号或电流信号，并将调理后的电压信号和电流信号发送给DSP模块；

所述DSP模块连接到所述中央处理单元，用于接收所述电压采集模块和所述电流采集模块发送的电压信号和电流信号，进行数据计算，并将计算结果发送至所述中央处理单元处理；

所述网口通讯模块连接到所述中央处理单元，用于接收及处理从网口传来的信息帧，并将处理后的信息帧发送至中央处理单元，并用于接收及处理所述中央处理单元传送的信息帧，并将处理后的信息帧从网口发送出去；

所述第一RS485通讯模块和所述第二RS485通讯模块分别连接到所述中央处理单元，用于接收及处理从RS485接口传送来的信息帧，将处理后的信息帧发送至中央处理单元，并用于接收及处理从所述中央处理单元传送来的信息帧，并将处理后的信息帧从RS485接口发送出去；

所述LCD显示及触摸屏模块、所述控制输出模块、所述开关量采集模块、所述存储模块和所述时钟模块分别连接到所述中央处理单元；

所述电源模块连接到除自身以外的其它模块，为各模块提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述LCD显示及触摸屏模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自中央处理单元发送的实时信息，将接收的信息实时显示在LCD显示屏上，并用于将触摸屏触摸的信息位置发送至中央处理单元进行处理。

3.根据权利要求1所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述控制输出模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自中央处理单元的控制信息，并根据中央处理单元发来的指令进行继电器和分闸的操作。

4.根据权利要求1所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述开关量采集模块连接到所述中央处理单元，用于采集外部的开关量信息，并将采集的开关量信息进行电平转换后提供至中央处理单元进行处理。

5.根据权利要求1所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述存储模块连接到所述中央处理单元，用于接收来自所述中央处理单元的写指令，将所述中央处理单元发送的数据进行存储；并用于接收来自所述中央处理单元的读指令，将存储于其中的数据发送给所述中央处理单元。

6.根据权利要求1～5之任一所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述时钟模块连接到所述中央处理单元，用于将实时时钟信息发送至所述中央处理单元，为中央处理单元提供实时时钟；并用于接收来自所述中央处理单元的对时信息，根据所述中央处理单元发送的对时信息进行时间信息更新。

7.根据权利要求1～5之任一所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述网口通讯模块采用MODBUS-TCP协议进行网口通讯处理。

8.根据权利要求1～5之任一所述的用于电能质量监测的装置，其特征在于，

所述第一RS485通讯模块和所述第二RS485通讯模块采用MODBUS-RTU协议进行串口通讯处理。