一种电能质量扰动信号采集装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开一种电能质量扰动信号采集装置，应用于电力扰动领域，针对目前的电能质量检测不便利的问题，本实用新型通过电压互感器与电流互感器分别采集来自电网的三相电压和三相电流信号；分别转化为弱电的电压模拟信号与弱电的电流模拟信号；采用低通滤波电路去除模拟信号的高频分量后输入A\/D转换器；A\/D转换器在锁相环的控制下，实现对电压、电流信号的同步采样，经A\/D转换器转换后的数字信号送入DSP+ARM双核处理器，得到检测信号；本实用新型的装置体积小，携带方便，能实现电能质量扰动信号的连续采集。

主设计要求

1.一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，包括：电压互感器、电流互感器、第一滤波电路、第二滤波电路、A\/D转换器、主处理器；电压互感器的输入端接电网中的三相电压，所述电压互感器的输出端接第一滤波电路的输入端，第一滤波电路的输出端接A\/D转换器的第一输入端；电流互感器的输入端接电网中的三相电流，所述电流互感器的输出端接第二滤波电路的输入端，第二滤波电路的输出端接A\/D转换器的第二输入端；A\/D转换器的输出端接主处理器的输入端；主处理器内置电源模块，所述电源模块为主处理器供电。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，还包括锁相环模块，所述锁相环模块的输入端接电压互感器的输出端，锁相环模块的输出端接A\/D转换器的第三输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，所述主处理器为DSP+ARM双核处理器。

4.根据权利要求3所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，DSP和ARM双核之间通过TI提供的异构多核间通信组件Sys Link进行通信。

5.根据权利要求4所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，所述主处理器型号为OMAP-L138。

6.根据权利要求1所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，所述电源模块型号为XRP6658ISTR-F。

7.根据权利要求1所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，还包括LCD液晶显示器，所述LCD液晶显示器与主处理器相连，用于对主处理器的输出结果进行显示。

8.根据权利要求1所述的一种电能质量扰动信号采集装置，其特征在于，还包括SD存储卡，所述SD存储卡与主处理器相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电力扰动领域，特别涉及一种电能质量扰动信号采集装置。

背景技术

随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户比例越来越来高，由此产生了电能质量的问题。由于工业生产自动化程度和人民生活电气化程度的逐步提高，随着科学技术与工业智能化的迅猛发展，电能质量问题对于航空航天、汽车、电子制造等重要领域造成的影响日益显著，越来越多的精密设备投入使用，这些设备对电压、电流的变化很敏感，工作状态易受电能质量的影响，比传统设备对电能质量的要求高。因此电能质量问题的治理得到广泛的关注和研究。电能质量问题治理的关键步骤是电能质量扰动的识别，即电能质量扰动检测和分类识别。

如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等波动性负荷增多，他们在运行的同时会产生大量的高次谐波，使电网的电压、电流波形畸变，引发电压波动与闪变、电压暂降等电能质量问题，这些问题不仅对电网的安全稳定运行有影响，而且对国民经济也有重大影响。

为了改善电能质量和制定相关的治理措施，电力部门需要对电能质量进行连续测量，为扰动信号的识别与分类提供条件。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了一种电能质量扰动信号采集装置，能实现便携且连续的对电能质量扰动信号进行采集。

本实用新型采用的技术方案是：一种电能质量扰动信号采集装置，包括：电压互感器、电流互感器、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、A\/D转换器、主处理器；电压互感器的输入端接电网中的三相电压，所述电压互感器的输出端接第一低通滤波电路的输入端，第一低通滤波电路的输出端接A\/D转换器的第一输入端；电流互感器的输入端接电网中的三相电流，所述电流互感器的输出端接第二低通滤波电路的输入端，第二低通滤波电路的输出端接A\/D转换器的第二输入端；A\/D转换器的输出端接主处理器的输入端；主处理器内置电源模块，所述电源模块为主处理器供电。

进一步地，还包括锁相环模块，所述锁相环模块的输入端接电压互感器的输出端，锁相环模块的输出端接A\/D转换器的第三输入端。

进一步地，所述主处理器为DSP+ARM双核处理器。

更进一步地，DSP和ARM双核之间通过TI提供的异构多核间通信组件Sys Link进行通信。

更进一步地，所述主处理器型号为OMAP-L138。

进一步地，所述电源模块型号为XRP6658ISTR-F。

进一步地，还包括LCD液晶显示器，所述LCD液晶显示器与主处理器相连，用于对主处理器的输出结果进行显示。

进一步地，还包括SD存储卡，所述SD存储卡与主处理器相连。

本实用新型的有益效果：本实用新型的主处理器DSP和ARM双核之间通过TI提供的异构多核间通信组件Sys Link进行通信，双核中ARM核负责系统控制和数据存储等，DSP核负责AD的控制、信号采集和对采集信号进行电能质量扰动识别运算；相比于现有技术中ARM采集的方式，本实用新型使用DSP进行数据采集免去了双核间大量采集数据的传输，数据采集效率更高；本实用新型的装置体积小，携带方便，更便于电能质量扰动信号的连续采集；为后续电能质量扰动信号的自动识别提供便利。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构框图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型的技术内容，下面结合附图对本实用新型内容进一步阐释。

如图1所示，本发明的一种电能质量扰动信号自动识别装置；包括：电压互感器、电流互感器、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、锁相环、AD760转换模块、OMAP-L138主处理器模块、外部通信模块，以及与该处理器连接的人机交互模块(LCD液晶显示器、键盘)、储存等模块。

上述的电压互感器为精密电压互感器，型号为：SPT204A；上述的电流互感器为精密电流互感器，型号为：SCT254AK；电压互感器与电流互感器分别采集来自电网的三相电压和三相电流信号；经电压互感器转化为弱电的电压模拟信号送入第一低通滤波电路，经第一低通滤波电路去除高频分量后的电压模拟信号输入A\/D转换器；经电流互感器转化为弱电的电流模拟信号送入第二低通滤波电路，经第二低通滤波电路去除高频分量后的电流模拟信号输入A\/D转换器，A\/D转换器在锁相环的控制下，实现对电压、电流信号的同步采样，经A\/D转换器转换后的数字信号送入主处理器，本实用新型的主处理器型号为OMAP-L138，OMAP-L138主处理器是一个DSP+ARM的双核处理器，由DSP获得电力网络的电压、电流采样数据的数字信号后，对数据进行计算，获得三相电压、电流、功率等相应的基本参数，然后再执行一维卷积神经网络结合长短时记忆网络分类算法完成对扰动信号的分类，具体分类算法为现有技术，可参考：Deep Power：Deep Learning Architectures for Power QualityDisturbances Classification；ARM负责系统控制和数据存储，可通过LCD液晶显示器7寸LCD触摸屏，负责对检测参数、识别结果等信息的显示以及实现相关的人机交互功能，并存入SD卡存储模块；采用以太网和UART两种通信方式，实现与上位机之间的数据传输。

本实用新型的电能质量扰动信号采集装置采用的OMAP-L138芯片基于DSP+ARM双核处理器，支持浮点运算，不仅具有超强的数字信号处理能力，还有强大的ARM内核。

本实用新型中的第一低通滤波电路与第二低通滤波电路可采用美国MAXIM公司生产的通用型有源滤波器MAX275实现。

本实用新型中的锁相环为CMOS集成电路CD4046芯片。

本实用新型DSP+ARM双核处理器内置电源模块，为主处理器提供电源的电源模块型号为XRP6658ISTR-F。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

设计图

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