[发明专利]基于DSP与ARM的双CPU电能质量监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中电能质量的监测技术，特别是涉及一种由DSP与ARM组成的双CPU的电能质量监测装置。

背景技术

随着电力产业的高速发展，稳态电能质量指标如：电压波动、频率波动、谐波等，已经引起了相关部门足够的重视。与此同时暂态电能质量问题也变的越来越突出，如电压的跌落、电压的骤升、短时断电等现象的经常发生，都给用户带来了不小的损失。传统的监测方法是基于有效值理论的监测技术，但是由于时间窗口太长，仅测量电网电压的有效值无法精确地描述电能质量问题，故必需尽快发展满足下列要求的监测技术：

（1）针对信号扰动的随机性，必须能够保证对电网信号进行全过程实时的监测；

（2）上层处理单元应该具有强大的硬件资源，能够进行数据处理的同时，完成实时时钟、外部数据存储、液晶显示、数据通讯等功能。这就要求所选择的ARM处理器具有丰富的外设接口；

（3）数据采样部分可以对六个通道进行同步、高速采样，且需要相对较高的采样率，以便能够测量高次谐波的信息；

（4）能够实现不同监测点采集数据的同步性，便于对随机扰动和故障信息进行离线的分析；

（5）两个处理器间数据的传输模式不但要保证时间上的高速性，更要保证数据传输的精准性；

（6）保证两个处理器间数据的实时通讯和信息共享，并可实现所测数据的无线网络通讯。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提出了基于DSP和ARM的双CPU结构的电能质量监测装置。该装置在保证全过程实时监测的同时，具有较高的采样率和准确高速的数据传输功能，并具有强大的功能模块，可以实现外部数据存储、无线通讯、触摸屏控制和报警功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于DSP与ARM的双CPU电能质量监测装置，其特征在于，包括参数采样模块和数据处理模块；所述的参数采样模块包括：电压电流信号的数据釆集模块和采集信号的A/D转换模块，其特征在于，数据的釆集模块对电压和电流信号进行采集，然后通过外扩的ADS8365模数转换芯片对电压和电流参数采集模块输出的六路信号进行采样，接着釆用并口通信的方式通过数据总线将釆样到的数据传送到DSP处理模块中进行相应的处理；所述的数据处理模块包括：DSP工程模块和ARM工程模块，其特征在于，DSP工程模块负责将经过A/D模数转换后的数据进行存储并进行多种电能质量参数的计算，接着将计算后的各项电能质量参数，通过双口RAM通信的方式传送给ARM工程模块进行数据的存储、显示以及通信。

进一步地，所述的电压电流信号的数据采集模块，是将经过PT、CT得到的交流电压（额定值100V）或交流电流（额定值为5A），分别接入由精密电流型电压互感器SPT204A和精密电流互感器SCT254FK组成的变换电路中，以得到适合A/D芯片电压值。

进一步地，所述的采样信号的A/D转换模块，采用了16位的模数转换器ADS8365，实现了对三相电压、三相电流6路采样信号的并行传输。

进一步地，所述的ARM处理芯片采用的是以Cortex?-M3型ARM为核心的微控制器STM32F103RBT6。

进一步地，所述的DSP与ARM之间的通信，采用的是16Kxl6bit的IDT7026双口RAM芯片进行数据的传输。

更进一步地，所述的ARM工程模块包括无线通讯模块、触摸屏模块、USB模块和报警模块，其中当发生电能质量超标情况时，报警模块会发出警报声提醒工作人员及时处理，警报声的频率与电能质量超标幅度密切相关，超过标准值越多则警报声越急促。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过过零检测和锁相环电路实现了对电能质量的全过程实时监测；

（2）采用了16位的模数转换器ADS8365，实现了对三相电压、三相电流6路采样信号的并行传输；

（3）DSP与ARM之间的通信，采用的是16Kxl6bit的IDT7026双口RAM芯片进行数据的传输，该芯片可以实现数据的高速传输；

（4）通过ARM丰富的外设功能，实现了外部数据存储、无线通讯、触摸屏控制和报警功能。

附图说明

图1为本发明基于DSP与ARM的双CPU电能质量监测装置的结构框图。

图2为本发明ADS8365与TMS320F28335的接口电路。

图3为本发明DSP与ARM间的双口RAM连接电路。