[实用新型]用于电能监测的数据采集设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电能数据采集、信号处理、数据通讯装置，尤其是涉及一种用于电能监测的数据采集设备。

背景技术

电能质量(Power Quality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、电压中断、电压暂升以及供电连续性等。

随着国民经济的发展和人民生活的提高，对电能质量的要求不断提高，对电能质量标准的要求也在不断提高。近年来，国家发布了一批电能质量标准，基本适应了供需双方在生产运行中的要求。

之前，行业中的电力表计主要测量的都是电压、电流这些基本数据，不能有效的监测电力系统中三相不平衡、系统谐波分析、电压波动与闪变等电能质量数据。因此不能对电网中的系统情况做一个完善的分析。顺着智能电网的建设，电能质量的监测的需求日益明显。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种监测精度高、适应能力强、功能强大、功耗低、安装方便的用于电能监测的数据采集设备。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于电能监测的数据采集设备，其特征在于，包括电源模块、数据采集模块、运算放大器、A/D转换芯片、控制模块、以太网控制器和高速通讯总线，所述的数据采集模块的输出端与运算放大器连接，所述的运算放大器通过A/D转换芯片与控制芯片连接，所述的控制模块通过以太网控制器与高速通讯总线连接；

所述的数据采集模块采集外部电能信号，数据采集模块的一路输出信号经运算放大器信号调理后传输给A/D转换芯片，另一路输出信号做有源滤波处理后直接传输给A/D转换芯片，A/D转换芯片将接收到的信号转换成数字信号后传输给控制模块，控制模块对接收到的数据做打包处理并将数据包传输给以太网控制器，最后通过高速通讯总线下发给控制设备。

所述的电源模块包括AC/DC转换器、电源控制器、锂电池组和DC/DC转换器，所述的AC/DC转换器的输入端与外部交流电源连接，所述的AC/DC转换器的输出端、锂电池组均通过电源控制器与DC/DC转换器连接，所述的DC/DC转换器分别与运算放大器、A/D转换芯片、控制模块及以太网控制器连接。

所述的数据采集模块包括信号传感器、带通滤波器、PLL锁相环电路，所述的信号传感器的输入端连接外部电能信号，信号传感器的输出端分别连接所述运算放大器和带通滤波器，所述的带通滤波器与PLL锁相环电路连接，所述的PLL锁相环电路与所述A/D转换芯片连接。

所述的信号传感器包括电压互感器和电流互感器，所述的外部电能信号包括电压信号和电流信号。

所述的控制模块为DSP芯片，所述的DSP芯片分别与A/D转换芯片和以太网控制器连接；所述的DSP芯片通过SPI高速同步串行接口向A/D转换芯片获取采样数据，并将接收到的数据进行打包、分包、存储，最后依次通过以太网控制器、高速通讯总线发送至控制设备。

所述的电压互感器和电流互感器均为高精度霍尔型隔离互感器。

所述的运算放大器是高精度、高共模抑制比的差分输入运算放大器。

所述的DSP芯片为主频300Mhz的浮点处理芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

1)高精度的数据转换：本实用新型采用16位6通道的A/D转换器芯片和误差仅为千分之几的差分运算放大器，数据采集通过运算放大器，再传传输到到高精度的A/D转换芯片，并由DSP控制芯片最终获取采样的数据；

2)高精度前端信号传感器：本实用新型的电压、电流采样互感器采用的是高精度霍尔型隔离互感器，在信号进入采样电路的前段霍尔传感器保证了信号的最小失真和最小相移，同时还能采集系统中的直流分量；

3)拥有强大实时处理芯片：本实用新型的DSP芯片采用的是主频高达300Mhz的实时浮点处理芯片，强大的内核使得数据采集终端能拥有最快捷的数据分析、转发速率；