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专利名称 | 无线通讯式配电综合测录仪 |
申请号 | CN03117091.9 | 申请日期 | 2003-05-22 |
法律状态 | 权利终止 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2003-11-05 | 公开/公告号 | CN1453750 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | 暂无 | IPC分类号 | 暂无查看分类表>
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申请人 | 上海临空瑞华电器有限公司 | 申请人地址 | 上海市广顺路8号
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权利人 | 上海临空瑞华电器有限公司 | 当前权利人 | 上海临空瑞华电器有限公司 |
发明人 | 陆政德;张晔;冒勇;宋雷军 |
代理机构 | 上海科琪专利代理有限责任公司 | 代理人 | 郑明辉 |
摘要
本发明涉及配电系统电能质量综合监测和记录装置。一种无线通讯式配电综合测录仪,包括数模转换器(ADC)、第一数字信号处理器(CPU1)、系统时钟及参数存储器、程序和数据存储器、第一外部逻辑电路、与第一数字信号处理器连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡,GPRS通讯卡包括第二数字信号处理器(CPU2)、第二程序存储器、第二外部逻辑电路、通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡,第二数字信号处理器连接第二外部逻辑电路和第二程序存储器,并通过通讯模块连接第一数字信号处理器,同时通过串并转换模块连接GPRS模块,GPRS模块连接SIM卡,第二数字信号处理器与GPRS模块和SIM卡进行数据交换,GPRS模块连接天线。
1.一种无线通讯式配电综合测录仪,包括交-直流供电模块、电 压互感器、电流互感器、数模转换器(ADC)、第一数字信号处理器 (CPU1)、系统时钟及参数存储器、第一程序存储器、数据存储器、 第一外部逻辑电路,其特征是该测录仪还包括与第一数字信号处理器 (CPU1)连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡,GPRS通讯卡包括第 二数字信号处理器(CPU2)、第二程序存储器、第二外部逻辑电路、 通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡,第二数字信号处理器(CPU2) 经中断及控制线、数据总线、地址总线连接第二外部逻辑电路、第二 数字信号处理器(CPU2)经地址总线和数据总线连接第二程序存储 器,第二数字信号处理器(CPU2)通过通讯模块经串行通讯接口连 接第一数字信号处理器(CPU1),与第一数字信号处理器(CPU1) 交换数据,同时第二数字信号处理器(CPU2)通过串并转换模块连 接GPRS模块,GPRS模块连接SIM卡,第二数字信号处理器(CPU2) 与GPRS模块和SIM卡进行数据交换,GPRS模块连接天线,数据信 号经天线发送出去。
技术领域\n本发明涉及一种配电系统电能质量综合监测和记录装置,该装置 集数据采集、数据分析、数据存储和数据传输与一体,用于配电系统 电能质量的实时监测和定期分析评估。\n背景技术\n目前,配电系统中常用的电能质量监测装置是由电气量采集(互 感器)、数据分析存储(16位单片机或DSP)、数据显示、通讯接口(RS232 或RS485)组成。将监测的电能质量指标在液晶屏幕上滚动显示,可 以在监测现场查看,或者由技术人员定期持专门抄表器到现场抄表, 将抄得数据带回监测中心,输入计算机中进行数据统计分析。但是, 采用此技术方案的监测装置有以下两个问题:1.单片机运算速度较慢, 不利于实时监测,尤其是电压电流的谐波监测。2.使用串行通讯接口, 需要技术人员定期用抄表器到现场抄表,抄表速度慢。由于是定期到 现场抄表,若出现问题可能无法及时发现,并且无法做到随时随地获 得实时监测数据,不利于供电部门及时对电能质量进行监测工作的实 施。若要实现远程抄表则需要专门布设通讯线路,加装通讯装置,费 用大,成本高。\n发明内容\n本发明克服了现有配电系统电能质量监测装置要定期到现场抄 表、不能实现远程实时监测的缺陷,提供一种无线通讯式配电综合测 录仪,该综合测录仪不仅能准确快速地测量配电系统的各项电能质量 指标,而且能够以无线方式进行通讯,将数据传送到远方,实现配电 系统电能质量的远程无线实时监测。\n本发明是这样实现的:一种无线通讯式配电综合测录仪,包括交- 直流供电模块、电压互感器、电流互感器、数模转换器、第一数字信 号处理器、系统时钟及参数存储器、第一程序存储器、数据存储器、 第一外部逻辑电路、与第一数字信号处理器连接的通讯模块接口和 GPRS通讯卡,GPRS通讯卡包括第二数字信号处理器、第二程序存 储器、第二外部逻辑电路、通讯接口模块、GPRS模块和SIM卡,第 二数字信号处理器经中断及控制线、数据总线、地址总线连接第二外 部逻辑电路、第二数字信号处理器经地址总线和数据总线连接第二程 序存储器,第二数字信号处理器通过通讯模块经串行通讯接口连接第 一数字信号处理器,与第一数字信号处理器交换数据,同时第二数字 信号处理器通过串并转换模块连接GPRS模块,GPRS模块连接SIM 卡,第二数字信号处理器与GPRS模块和SIM卡进行数据交换,GPRS 模块连接天线,数据信号经天线发送出去。\n本发明采用了基于GPRS的无线通讯方式,免去了技术人员现场 抄表的麻烦,只需支付合理的信息通讯费用,就能在各级监控中心进 行实时监控,且无需布设专门的通讯线路。选用高性能CPU芯片, 使得数据采集分析的速度更快、精度更高、数据存储量更大,既满足 了电力系统电能质量的定期分析,又适用于电能质量的实时监测和故 障报警。\n附图说明\n图1为本发明无线通讯式配电综合测录仪结构框图,图2为无线 通讯式配电综合测录仪数据采集、处理、存储部分的电路框图,图3 为通讯卡的电路框图。\n图中:1多路数模转换器(简称ADC),2数字信号处理器(简称 CPU或DSP),3数据存储,4系统时钟,5GPRS通讯卡,6通讯模 块。AC-DC供电模块:交-直流供电模块,CPU1:第一数字信号处理 器,CPU2:第二数字信号处理器,程序存储器1:第一程序存储器, 程序存储器2:第二程序存储器,外部逻辑电路1:第一外部逻辑电 路,外部逻辑电路2:第二外部逻辑电路。\n具体实施方式\n参见图1、图2、图3,一种无线通讯式配电综合测录仪,包括信 号采集、数据处理、数据通讯三部分。信号采集包括AC-DC供电模 块、电压、电流互感器、数模转换器ADC;数据处理包括第一数字信 号处理器CPU1、系统时钟及参数存储器、第一程序存储器、数据存 储器、第一外部逻辑电路;数据通讯包括与第一数字信号处理器CPU1 连接的通讯模块接口和GPRS通讯卡。\n参见图2,电源部分采用定制的AC-DC供电模块,采样电源同 时作为工作电源,无需另接电源,即使用三相交流供电。监测电压(二 次侧,相电压)可以从50V-350V;并且在电力系统缺相运行时(甚 至任意两相都缺电时),配电综合测录仪都能维持正常工作。\n待监测电压、电流经电压、电流互咸器检测后得到的电压、电流 信号输入模数转换模块(包括运算放大电路和AD转换器),AD转换 模块选用的ADC芯片是MAXIM公司的MAX125,该芯片采样精度 高,具有14位分辨率,采样频率76kHz(4通道);内部集成采样保 持电路;并行输出,由电平转换模块将数字信号转换到适合第一数字 信号处理器CPU1芯片的3.3V电平;该芯片量程是±5V,差分输入, 模拟部分只需再加上简单量程放大电路即可,抗干扰能力强、精度高。\n第一数字信号处理器CPU1选用TI公司的32位浮点DSP- TMS320VC33。该芯片采用哈佛结构,4级流水线操作,指令执行周 期17ns,外设包括一个DMA控制器和一个缓冲串口。这样数据采集 和处理的速度快、精度高:全部监测量的刷新时间小于0.5s,精度为 0.5%;使用DS1553提供系统日期、时间,走时准确,时间误差小于 1s/星期,系统参数存储在DS1553中,停电时该芯片有锂电池供电, 数据可以保存十年不丢失;第一数字信号处理器CPU1连接第一外部 逻辑电路,第一外部逻辑电路采用CPLD-XC9572XL,实现模块接口、 时序控制等功能。采样结果送至第一数字信号处理器CPU1运算处理 (DFT变换、相关分析计算)后,用专门的flash存储器存储数据;flash 存储器还用作程序存储器,系统上电后,程序1(UI运算存储程序) 自动加载到第一数字信号处理器CPU1中运行。\n兼有两种通讯方式。1)RS232通讯:提供现场通讯的接口,可 以用作设备初装时的数据读取和参数设定,也可以用作定期设备检查 时数据读取端口。2)GPRS无线通讯:使用装置本身自带的GPRS通 讯模块无线发送数据,通过已有的公用通讯网络传输数据,无需申请 专线或布设电缆。其通讯速率高,最高上行波特率可达42.8kbps。该 通讯方式不仅可以用作设备的远程参数设定、定期数据读取,还可以 用来进行远程无线实时数据监测。\nGPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业务,是在 现有的GSM系统上发展出来的一种分组数据承载系统。适用于间断 的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量 传输。\n参见图3,GPRS通讯卡包括第二数字信号处理器CPU2、第二程 序存储器、第二外部逻辑电路、通讯接口模块(通讯模块和串并转换 模块)、GPRS模块和SIM卡,第二数字信号处理器CPU2经中断及 控制线、数据总线、地址总线连接第二外部逻辑电路,第二外部逻辑 电路与第一外部逻辑电路相同,采用CPLD-XC9572XL,实现模块接 口、时序控制等功能;第二数字信号处理器CPU2经地址总线和数据 总线连接第二程序存储器,第二程序存储器只用于存储程序,系统上 电后,程序2(GPRS通讯程序)自动加载到第二数字信号处理器CPU2 中运行,第二数字信号处理器CPU2完成数据通讯、数据暂存、GPRS 网络登陆、通讯连接建立、通讯协议实现等任务;第二数字信号处理 器CPU2通过通讯模块经串行通讯接口连接第一数字信号处理器 CPU1,与第一数字信号处理器CPU1交换数据;同时第二数字信号 处理器CPU2通过串并转换模块连接GPRS模块,GPRS模块连接SIM 卡,第二数字信号处理器CPU2与GPRS模块和SIM卡进行数据交换, GPRS模块连接天线,数据信号经天线发送出去。第二数字信号处理 器CPU2与第一数字信号处理器CPU1相同,选用TI公司的32位浮 点DSP-TMS320VC33。GPRS模块采用CMS91-80。本发明的实 施例选用工业级芯片,工作温度从-20℃--80℃,采用防火、抗电磁干 扰外壳,完全适应电力配电系统的工作环境。
法律信息
- 2014-07-09
未缴年费专利权终止
IPC(主分类): G08C 17/02
专利号: ZL 03117091.9
申请日: 2003.05.22
授权公告日: 2005.02.09
- 2005-02-09
- 2004-01-14
- 2003-11-05
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |