电能质量分析


基于高端Cortex-A9处理器的电能质量分析与录波方案设计

    随着国家工业规模的扩大和科学技术的发展,电网负荷结构面临诸多电能质量问题。一方面,非线性、冲击性和不平衡负荷的大量增长使得电能质量恶化;另一方面,随着信息技术的发展。越来越多的敏感负载对电能质量的要求也越来越高。这就要求电能质量检测分析设备具有实时检测、快速分析、实时显示的能力。

采用嵌入式计算机系统(ARM)和高性能数字信号处理器(DSP)处理器架构设计电能质量分析仪能满足上述要求。DSP 系统实现电压、电流信号的实时采集处理,通过傅里叶变换和小波算法得到电能质量参数;ARM 嵌入式平台运行Linux操作系统完成人机交互、数据存储、异常录波、实时显示等功能。


基于高端Cortex-A9处理器的电能质量分析与录波方案设计


    硬件系统包括信号调理、数据采集与处理、ARM 嵌入式平台、协控制器和电源系统5 个模块,系统框架如下图所示。电网电压电流信号经调理电路预处理;采用高速 ADC数字化后由 DSP 处理器系统实现缓存及快速、准确的分析计算;采集到的波形数据和分析计算结果通过 FIFO 传递到 ARM 嵌入式平台;采用 LCD 实现波形和分析结果显示;


 基于高端Cortex-A9处理器的电能质量分析与录波方案设计


    采用 SATA硬盘存储设备来存储大量的数据以便回放或进一步深入分析;利用键盘或触摸屏实现人机交互功能;设置 RS-232USB和网络接口,便于实现电能质量分析装置统化和网络化扩展。

    系统中采用 FPGA芯片设计协控制器。它的作用主要是产生A/D转换器所需要的采样时钟、完成采样通道的时序控制、综合 FIFO 读时钟逻辑、控制逻辑等。


推荐方案

    设计采用基于NXP i.MX6Q的核心模块,集成四核1.0GHz Cortex-A9处理器、2GB内存、8GB存储,模块支持众多外设接口:LCD 接口用于 TFT 液晶屏的驱动USB 接口适用于多种即插即用设备SATA接口可以支持硬盘用于海量数据存储(实现录波),触摸屏接口可实现触摸屏控制网络接口实现数据与后台服务器上传串口可以扩展RS-485GPS等功能扩展总线接口PCIe接口可扩展FPGA


 基于高端Cortex-A9处理器的电能质量分析与录波方案设计


ARM 嵌入式平台移植了Linux操作系统。在实时数据管理、图形界面、开发环境等方面极易上手。


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