一種電力監控與數據采集系統設計

摘要 介紹了一種電力監控與數據采集系統設計，給出了系統總體設計方案，并針對信號調理電路、A／D轉換電路、FPGA及外圍電路、USB接口以及電源模塊電路進(jìn)行了詳細介紹。該電力監控與數據采集系統采用USB+FPGA結構，在提高傳輸速率的同時(shí)也增加了系統的數據存儲與預處理的靈活性，具有較強的適用性。
關(guān)鍵詞 電力監控；數據采集；A／D轉換器；USB接口

隨著(zhù)電力系統及其自動(dòng)化的發(fā)展，越來(lái)越多的電力系統設備需要采用實(shí)時(shí)監控以及數據采集，從而保證電力系統設備可以安全、可靠地運行。因此，對電力監控與數據采集系統的研究，具有重要的現實(shí)意義。
本文設計了一種電力監控與數據采集系統，該系統采用USB接口作為通信方式，同時(shí)利用AD9238完成電力監控與數據采集，采集后的數據直接送到FPGA中。其中USB接口直接與FPGA相連，采集后的數據既可以暫存到FPGA中，也可直接經(jīng)過(guò)USB接口發(fā)送到PC中，同時(shí)對于采集后的數據也可以在FPGA內部做相應的預處理后上報給PC機。因此，該電力監控與數據采集系統具有更廣泛的適用性。

1 電力監控與數據采集系統總體設計
電力監控與數據采集系統總體設計框圖如圖1所示，主要包括信號調理電路、A／D轉換器電路、FPGA及其外圍電路、USB接口以及電源電路等。

其中信號調理電路主要完成模擬信號的預處理，即經(jīng)過(guò)信號的調理使輸入模擬信號滿(mǎn)足A／D轉換器輸入信號要求，包括了輸入信號電壓范圍以及單端或是差分輸入形式等；A／D轉換器電路將調理后的模擬信號變?yōu)閿底中盘?，其中A／D轉換器的采樣速率和分辨率的選擇可針對不同系統需求選擇合適的性能指標，設計中采用的AD9238采樣速率為40 Msample·s-1，分辨率為12 bit；FPGA及外圍電路主要將采集后的數字信號進(jìn)行存儲或相應的預處理，由于其具有可編程的特點(diǎn)，使得該部分的處理功能具有更好的靈活性；為獲得較高的傳輸率，本設計利用USB接口電路將采集后的數據上報給PC機；電源模塊主要完成電壓轉換功能。