一种多通道电能质量的监测装置和电能质量综合监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及电能质量监测技术领域，特别涉及一种多通道电能质量的监测装置和电能质量综合监测系统。


背景技术：

2.现在市面上电能质量监测装置中采样通道的数量较少，不能满足现场对于多通道数据采集的接入需求，并且，现有电能质量监测装置中采样通道的采样数据基本上都是固定的，不能灵活进行配置。这样就会极大的影响人们在使用电能质量监测装置时的用户体验。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多通道电能质量的监测装置以及一种电能质量综合监测系统，以在增加电能质量监测装置采样通道数量的同时，也可以对采样通道的采样数据进行灵活配置。其具体方案如下：
4.一种多通道电能质量的监测装置，包括：
5.用于采集供电系统中目标电压电流信号的多个具有8路同步采样通道的adc芯片；
6.与多个所述adc芯片相连，用于按照预设格式对所述目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据的fpga；
7.与所述fpga相连，用于根据所述目标封装数据对目标电压电流信号的质量进行评估，得到目标评估结果的dsp。
8.优选的，还包括：
9.与所述dsp相连，用于对所述dsp与外围设备的数据交互过程进行调控的arm。
10.优选的，还包括：
11.与所述dsp相连，用于对所述目标评估结果进行存储的存储器。
12.优选的，还包括：
13.与所述dsp相连，用于对所述目标评估结果中的目标暂态事件进行显示，并与用户终端进行数据交互的显示器。
14.优选的，所述fpga包括：
15.用于监测所述fpga是否正常运行的看门狗；
16.用于按照预设频率对所述目标电压电流信号进行信号采集，得到目标采样信号的ad采样电路；
17.用于对按照所述预设格式对所述目标采样信号进行封装，得到所述目标封装数据的数据打包模块；
18.用于对所述目标封装数据进行缓存的数据缓存模块；
19.用于将所述目标封装数据传输至所述dsp的upp接口。
20.优选的，所述数据缓存模块具体为fifo存储器。
21.优选的，所述adc芯片具体为ad7606。
22.相应的，本实用新型还公开了一种电能质量综合监测系统，包括如前述所公开的一种多通道电能质量的监测装置。
23.可见，在本实用新型所提供的电能质量监测装置中是设置有多个adc芯片、fpga和dsp，其中，每一个adc芯片具有多个8路同步采样通道，用于采集供电系统中的目标电压电流信号，fpga用于按照预设格式对目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据，dsp用于根据目标封装数据对目标电压电流信号的电能质量进行评估，得到目标评估结果。显然，相较于现有技术而言，由于该监测装置中的数据采集模块是由多个具有8路同步采样通道的adc芯片组成，这样就可以极大的增加电能质量监测装置中采样通道的数量，并且，通过对adc芯片的内部信息进行调整就可以达到对其采样通道的采样数据进行灵活配置的目的，由此就可以显著提高人们在使用该电能质量监测装置时的用户体验。相应的，本实用新型所提供的一种电能质量综合监测系统同样具有上述有益效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例所提供的一种多通道电能质量的监测装置的结构图；
26.图2为本实用新型实施例所提供fpga的结构图；
27.图3为数据打包模块对目标采样信号进行数据封装时的流程图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参见图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种多通道电能质量的监测装置的结构图，该监测装置包括：
30.用于采集供电系统中目标电压电流信号的多个具有8路同步采样通道的adc芯片11；
31.与多个adc芯片11相连，用于按照预设格式对目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据的fpga12；
32.与fpga12相连，用于根据目标封装数据对目标电压电流信号的质量进行评估，得到目标评估结果的dsp13。
33.在本实施例中，是提供了一种多通道电能质量的监测装置，通过该监测装置不仅可以增加电能质量监测装置采样通道的数量，而且，也可以对采样通道的采样数据进行灵活配置。
34.在该监测装置中是设置有fpga(field programmable gate array，现场可编程逻
辑门阵列)12、dsp(digital signal processing，数字信号处理芯片)13以及多个用于采集供电系统中目标电压电流信号的adc芯片11，其中，每一个adc芯片11都具有8路同步采样通道。可以理解的是，当多个具有8路同步采样通道的adc芯片11共同用于采集供电系统中的目标电压电流信号时，就相当于增加了电能质量监测装置中采样通道的数量，这样就可以满足现场对于多通道数据采集的接入需求。并且，通过对adc芯片的内部信息进行调整就可以达到对其采样通道的采样数据进行灵活配置的目的。具体的，在实际应用中，可以将adc芯片11的数量设置为3个。
35.当adc芯片11采集到供电系统中的目标电压电流信号时，adc芯片11会将采集到的目标电压电流信号发送至fpga12，fpga12在接收到adc芯片11所发送的目标电压电流信号时，会按照预设格式对目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据，并将目标封装数据发送至dsp13中；当dsp13接收到fpga12所发送的目标封装数据时，会根据目标封装数据来对目标电压电流信号的质量进行评估，得到目标评估结果。
36.具体的，dsp13在接收到fpga12所发送的目标封装数据时，是通过查看目标封装数据中是否存在暂态事件以及计算10周波的电能质量数据来对目标电压电流信号的电能质量进行评估，并得到相应的目标评估结果。
37.可见，在本实施例所提供的电能质量监测装置中是设置有多个adc芯片、fpga和dsp，其中，每一个adc芯片具有多个8路同步采样通道，用于采集供电系统中的目标电压电流信号，fpga用于按照预设格式对目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据，dsp用于根据目标封装数据对目标电压电流信号的电能质量进行评估，得到目标评估结果。显然，相较于现有技术而言，由于该监测装置中的数据采集模块是由多个具有8路同步采样通道的adc芯片组成，这样就可以极大的增加电能质量监测装置中采样通道的数量，并且，通过对adc芯片的内部信息进行调整就可以达到对其采样通道的采样数据进行灵活配置的目的，由此就可以显著提高人们在使用该电能质量监测装置时的用户体验。
38.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述监测装置还包括：
39.与dsp相连，用于对dsp与外围设备的数据交互过程进行调控的arm。
40.在本实施例中，为了进一步提高该监测装置的处理性能，还在该监测装置中设置了用于对dsp与外围设备的数据交互过程进行调控的arm(advanced risc machines，arm处理器)。可以理解的是，当利用arm来对dsp与外围设备的数据交互过程进行调控时，就相当于是将数据调控与处理过程全部转交至arm，在此情况下，不仅可以降低dsp的数据处理负担，而且，也可以相对提高该监测装置对于数据的处理效率。
41.具体的，dsp在获取得到对目标电压电流信号进行评估之后的目标评估结果时，会将目标评估结果发送给arm，然后再由arm进行数据的统计分析与展示。并且，arm会对dsp与外围设备的数据交互过程进行调控，其数据调控过程包括：消息的转发、数据管理以及维护等等。
42.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述监测装置还包括：
43.与dsp相连，用于对目标评估结果进行存储的存储器。
44.能够想到的是，当在该监测装置中设置了用于对目标评估结果进行存储的存储器
之后，工作人员就可以根据存储器中所存储的数据及时查看到供电系统中目标电压电流信号的电能质量，这样就更加方便工作人员对于目标电压电流信号电能质量的评估与分析。具体的，在本实施例中存储器会完成目标评估结果中暂态事件的存储以及电力系统暂态数据录波文件的存储。
45.此外，在实际应用中，可以将存储器设置为rom(read only memory，只读存储器)、flash存储器、机械硬盘或者是光盘等等，此处不作具体限定，只要能够达到实际需求即可。
46.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述监测装置还包括：
47.与dsp相连，用于对目标评估结果中的目标暂态事件进行显示，并与用户终端进行数据交互的显示器。
48.在本实施例中，还可以在该监测装置中设置显示器，并利用显示器来对目标评估结果中的目标暂态事件进行显示，或者是利用显示器来与用户终端进行数据交互。能够想到的是，在此设置方式下工作人员不仅能够更为清晰、直观地查看到供电系统中目标电压电流信号的电能质量状态，而且，也可以通过显示器对该监测装置中的相关器件或模块进行控制与调试，由此就可以进一步提高人们在使用该监测装置时的用户体验。
49.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，fpga包括：
50.用于监测fpga是否正常运行的看门狗；
51.用于按照预设频率对目标电压电流信号进行信号采集，得到目标采样信号的ad采样电路；
52.用于对按照预设格式对目标采样信号进行封装，得到目标封装数据的数据打包模块；
53.用于对目标封装数据进行缓存的数据缓存模块；
54.用于将目标封装数据传输至dsp的upp接口。
55.为了使得fpga能够按照预设格式对目标电压电流信号进行更好的数据封装，是在fpga中设置了看门狗、ad采样电路、数据打包模块、数据缓存模块等器件。请参见图2，图2为本实用新型实施例所提供fpga的结构图。
56.其中，看门狗用于监测fpga是否能够正常运行，ad采样电路会在时钟控制模块和频率检测模块的触发作用下控制adc芯片读取采样进来的目标电压电流信号。当adc芯片的采样计数值在9765个时钟范围内时，ad采样电路会控制adc芯片对目标电压电流信号进行采样一次；当ad采样电路采样得到目标电压电流信号，并将其转换为目标采样信号之后，数据打包模块会按照预设格式对目标采样信号进行封装，组合得到符合dsp数据格式的目标封装数据。之后，数据打包模块再将目标封装数据存储到数据缓存模块中，并通过dsp的upp接口将目标封装数据传输至dsp中，以使得dsp可以根据目标封装数据对目标电压电流信号进行质量评估。
57.可见，通过本实施例所提供的技术方案，就可以保证fpga对目标采样信号进行封装过程中的准确性与可靠性。
58.作为一种优选的实施方式，数据缓存模块具体为fifo存储器。
59.在本实施例中，是将数据缓存模块设置为fifo(first input first output，先进
先出)存储器，因为fifo存储器的体积小、存储容量大，而且，fifo存储器还可以对连续的数据流进行缓存防止数据的丢失，以及避免目标封装数据频繁地与dsp进行交互。显然，当将数据缓存模块设置为fifo存储器时，就可以进一步提高dsp的资源利用率。
60.具体的，当数据缓存模块为fifo存储器时，数据打包模块一共会有6个处理状态，也即，空闲状态、发送帧头数据、发送帧数据、发送帧尾数据、等待状态和结束状态。请参见图3，图3为数据打包模块对目标采样信号进行数据封装时的流程图。当fifo存储器为空闲状态时，数据打包模块会向fifo存储器发送帧头数据、帧数据和帧尾数据，当fifo存储器中缓存的数据为填满状态时，数据打包模块会进入等待状态，当dsp从fifo存储器中读走一部分数据时，数据打包模块会继续在fifo存储器中缓存数据，直至将目标封装数据全部缓存至fifo存储器中，结束流程。
61.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，adc芯片具体为ad7606。
62.可以理解的是，因为ad7606所有通道的采样速率均高达200ksps，而且，ad7606简化了前端设计，不再需要外部驱动电路和滤波电路，所以，当将adc芯片设置为ad7606时，就可以进一步降低数据采集模块对空间体积的占用量。
63.相应的，本实用新型实施例还公开了一种电能质量综合监测系统，包括如前述所公开的一种多通道电能质量的监测装置。
64.本实用新型实施例所提供的一种电能质量综合监测系统，具有前述所公开的一种多通道电能质量的监测装置所具有的有益效果。
65.对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种多通道电能质量的监测装置，其特征在于，包括：用于采集供电系统中目标电压电流信号的多个具有8路同步采样通道的adc芯片；与多个所述adc芯片相连，用于按照预设格式对所述目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据的fpga；与所述fpga相连，用于根据所述目标封装数据对目标电压电流信号的质量进行评估，得到目标评估结果的dsp。2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述dsp相连，用于对所述dsp与外围设备的数据交互过程进行调控的arm。3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述dsp相连，用于对所述目标评估结果进行存储的存储器。4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：与所述dsp相连，用于对所述目标评估结果中的目标暂态事件进行显示，并与用户终端进行数据交互的显示器。5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述fpga包括：用于监测所述fpga是否正常运行的看门狗；用于按照预设频率对所述目标电压电流信号进行信号采集，得到目标采样信号的ad采样电路；用于对按照所述预设格式对所述目标采样信号进行封装，得到所述目标封装数据的数据打包模块；用于对所述目标封装数据进行缓存的数据缓存模块；用于将所述目标封装数据传输至所述dsp的upp接口。6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述数据缓存模块具体为fifo存储器。7.根据权利要求1至6任一项所述的监测装置，其特征在于，所述adc芯片具体为ad7606。8.一种电能质量综合监测系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的一种多通道电能质量的监测装置。

技术总结
本申请公开了一种多通道电能质量的监测装置，包括：用于采集供电系统中目标电压电流信号的多个具有8路同步采样通道的ADC芯片；与多个ADC芯片相连，用于按照预设格式对目标电压电流信号进行数据封装，得到目标封装数据的FPGA；与FPGA相连，用于根据目标封装数据对目标电压电流信号的质量进行评估，得到目标评估结果的DSP。显然，由于该监测装置中的数据采集模块是由多个具有8路同步采样通道的ADC芯片组成，这样就可以极大的增加电能质量监测装置中采样通道的数量，并且，通过对ADC芯片的内部信息进行调整就可以达到对其采样通道的采样数据进行灵活配置的目的，由此就可以显著提高人们在使用该电能质量监测装置时的用户体验。人们在使用该电能质量监测装置时的用户体验。人们在使用该电能质量监测装置时的用户体验。


技术研发人员：沈宝兴 於国芳 林琳 彭凯杨 郝唯文 樊建钟 王泓学 刘道鸿
受保护的技术使用者：浙江华云清洁能源有限公司
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2022/3/8