一种电力系统谐波检测装置及谐波检测方法，它涉及一谐波检测装置及谐波检测方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有技术中的电力系统谐波检测装置检测效果差，检测精度低，成本高的问题。本发明专利技术电压互感器和电流互感器的输入端连接电网，电压互感器和电流互感器的输出端均连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端通过数模转换模块连接DSP控制器，DSP控制器的输出端通过通信模块连接ARM处理器。本发明专利技术不仅得到了比较准确的总谐波畸变率，还得到精确的各次谐波含有率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及谐波检测装置及谐波检测方法，具体涉及一种电力系统谐波检测装置 及谐波检测方法，属于电力系统谐波分析
技术介绍
随着社会的不断进步和经济的高速发展，人类的生产生活水平得到了极大的提 高，电力系统中各种型号的电机、整流装置、电弧炉和交直流变流设备等非线性负载以及冲 击性负载的不断增加。这些非线性负载在电网中随机地组合运行，造成了电流、电压波形的 严重畸变。在畸变的电流、电压波形中，不仅存在频率与供电电源相同的正弦量，称之为基 波分量，还出现了频率是基波分量频率的整数倍的一系列正弦分量，这一系列分量就是电 力谐波。 谐波使电能的生产、传输和使用的效率降低并对周围的电磁环境产生危害。在发 电过程中，使旋转电机产生附加功率损耗和发热、产生脉动转矩和噪声；在传输的过程中， 可引起电力系统串并联谐振，使谐波含量得到进一步的放大，造成电容器设备烧毁，而且谐 波电流在变压器中造成损耗并附加发热，降低了变压器的负载能力;在使用的过程中，使电 气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，发生故障或烧毁，使用寿命缩短，对继电保护 或自动控制装置产生干扰，造成误动或拒动，还干扰仪表和电能计量，造成较大误差。 因此，深入地研究电力系统谐波问题，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围 内，对供电系统的安全经济运行，电力系统的保护以及电气设备的安全运行有重大意义。 然而，我国的谐波检测装置还存在不少问题，如:多数检测装置的基本功能只停留 在对持续性和稳态性谐波的检测上，对暂态的谐波不能准确定位;实时检测装置尚处于试 点阶段，离成熟推广还有相当距离。因此对电力系统的谐波检测远未做到实时、全面，而且 检测装置适用范围窄，检测成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的一种电力系统谐波检测装置检测效果差， 检测精度低，成本高的问题。 本专利技术的技术方案是：一种电力系统谐波检测装置，包括电压互感器、电流互感 器、信号调理电路、数模转换模块、DSP控制器、ARM处理器和通信模块，电压互感器和电流 互感器的输入端连接电网，电压互感器和电流互感器的输出端均连接信号调理电路的输入 端，信号调理电路的输出端通过数模转换模块连接DSP控制器，DSP控制器的输出端通过通 信模块连接ARM处理器。 所述一种电力系统谐波检测装置包括液晶显示器和键盘，所述液晶显示器和键盘 均与ARM处理器建立连接。 所述一种电力系统谐波检测装置包括电源电路，所述电源电路包括电源调理模块 和电源开关，电网通过电源开关连接电源调理模块，电源调理模块分别连接DSP控制器和 ARM处理器。 所述信号调理电路包括转换电路和转换电路和箝位电路，所述转换电路的输入端 为信号调理电路的输入端，箝位电路的中点为信号调理电路的输出端。 基于所述一种电力系统谐波检测装置的谐波检测方法，先将采集到的周期交流量 进行FFT运算，经FFT运算后得到相应的频谱，根据频谱确定周期交流量中的频率成分，然后 由包含的频率成分，确定需要分解的高频段，最后运用小波包进行分解与重构，得到无频谱 泄漏的各次谐波分量，实现对谐波的检测。 所述小波包分析方法包括以下步骤： 第一步是对周期交流量进行分解，得到基波和各次谐波分量在相应的尺度空间上 的系数； 第二步是根据基波和各次谐波分量在相应尺度空间上的系数，重构出基波信号和 各次谐波信号，从而实现对谐波的检测。 本专利技术与现有技术相比具有以下效果:选用ARM+DSP的双核构架，ARM实现对外设 的管理与控制;DSP完成数据的采集与分析处理。并以此为核心，对检测装置的信号变换电 路、信号调理电路、数据采集电路、数据存储电路、HPI通信电路以及键盘显示电路的进行了 设计，从而使得检测装置在完成对电力系统谐波信号检测的同时，也对检测结果进行显示 和储存，实现了检测结果的再现。本专利技术的方法解决了 FFT算法存在的频谱泄露和柵栏现象 以及对暂态谐波信号不能定位的问题;与小波包分析法相比，只对感兴趣的高频段进行多 分辨率分析，降低了算法运算的复杂度，提高了谐波检测实时性。本专利技术的谐波检测方法利 用FFT优异的幅频特性，对电力系统谐波进行识别，再利用小波包优异的时频特性，对谐波 发生和结束的时刻进行准确定位，这样不仅得到了比较准确的总谐波畸变率，还得到精确 的各次谐波含有率。【附图说明】 图1，本专利技术电力谐波检测装置的结构框图； 图2,本专利技术信号调理电路示意图； 图3,本专利技术电源电路示意图； 图4 HPT304典型应用电路示意图； 图5 HCT204典型应用电路示意图；[00211图6,本专利技术小波包分解示意图； 图7,本专利技术小波包分解算法图； 图8,本专利技术小波包分解过程示意图； 图9,本专利技术小波包重构过程示意图； 图10,本专利技术的稳态谐波信号仿真图； 图11，本专利技术的暂态谐波信号仿真图。【具体实施方式】 结合【附图说明】本专利技术的【具体实施方式】，本专利技术的一种电力系统谐波检测装置，包 括电压互感器、电流互感器、信号调理电路、数模转换模块、DSP控制器、ARM处理器和通信模 块，电压互感器和电流互感器的输入端连接电网，电压互感器和电流互感器的输出端均连 接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端通过数模转换模块连接DSP控制器，DSP 控制器的输出端通过通信模块连接ARM处理器，如图1所示。 本实施方式的ARM部分以ARM7TDMI-S核的LPC2132处理器为核心，其采用了三级流 水线技术，增加了64位乘法指令，支持片上调试以及1个8路的P丽通道、10位ADC、10位DAC、 多个32位定时器、多达9个边沿或电平触发的外部中断、47个GPI0,使其特别适用于控制应 用。DSP选用的是TI公司的TMS320C6203B，其采用了 VLIW的体系结构，多个功能单元并行工 作，大大提高了数据的处理速度，C6203B完成1024点的定点FFT运算的时间只要66微秒，比 传统的DSP要快一个数量级，可以利用C6203B提供了的主机接口（HPI)与ARM处理器的通信， 实现了系统的数据传输。电力系统中，为了有效地传输电能，通常采用交流的高电压，大电流回路将电力送 往用户。但是输电过程中的电压、电流信号对检测装置中的ADC来说都是高电压、大电流，无 法进行采样。在对电力系统进行检测之前，就必须要对电压、电流信号进行变换。这部分硬 件电路设计的好坏，直接影响着谐波检测的精度。在本设计中应用互感器将高电压和大电 流信号变换成适合ADC采集的电压信号。互感器的作用就是将一次系统的高电压和大电流 信号按比例准确地变换到二次侧便于用仪表直接检测的数值。互感器的性能将直接影响 谐波检测的准确性。在本设计中，分别采用HPT304精密微型电压互感器和HCT204电流互感 器获取电网信号，由于互感器相移较小，不需要实施补偿。电压、电流互感器的典型应用电 路分别如图4和图5所不。 HPT304是一种电流型的精密电压互感器，输入输出电流比为1:1，一次回路最高输 入电压为1KV，额定电流是2mA，互感器可以工作在10mA以下的任一点。在电路中，被测电压 信号Vin经过限流电阻Rin在一次边产生电流，经过互感器在二次边产生大小相同的电流， 经过运放得到输出电压。通过AD本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力系统谐波检测装置，其特征在于：包括电压互感器、电流互感器、信号调理电路、数模转换模块、DSP控制器、ARM处理器和通信模块，电压互感器和电流互感器的输入端连接电网，电压互感器和电流互感器的输出端均连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端通过数模转换模块连接DSP控制器，DSP控制器的输出端通过通信模块连接ARM处理器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：房国志，李发亮，李晴晴，马建明，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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