电网谐波测试仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电网谐波测试仪，其包括数字处理器（ＤＳＰ）和对采集数据进行处理的信号处理电路，该信号处理电路包括信号整理电路、同步采样控制电路、采样处理电路；信号整理电路用于将采集到的信号整理后输送到同步采样控制电路和采样处理电路中，避免杂波干扰出现误差，从而保证测量数据的准确；同步采样控制电路中的锁相倍频电路对采样处理电路中的采样保持电路进行触发，实现同步采样，使采样处理电路输送到数字处理器（ＤＳＰ）中的信号与数字处理器（ＤＳＰ）从同步采样控制电路接收的采样频率同步，达到实时测量的目的，克服了软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电能质量检测领域，尤其涉及一种电网谐波测试仪。
技术介绍
我国电力系统测量分析方面正在飞速发展，技术水平不断提高，但与国 外还有较大差距，高精度测量、实时监控和先进算法的运用方面不够先进， 而且大多功能单一。在国外工业发达国家，电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问 题看待，各国均在加强有关电能质量问题的研究，并提出一系列综合检测控制和管理方法。其国外产品发展也相对成熟，如美国福禄克公司的F43B型电 能质量分析仪(Power Quality Monitor, PQM)是一种将示波器、万用表和电能 质量分析仪集为一体的手持式仪器，能够测量包括真有效电压、电流、功率、 功率因数和真功率因数，高至51次谐波、谐波相位和谐波失真总量，可用于 电能质量和一般设备故障的诊断，常规电力维护，预防事故发生；还有瑞典 联合电力公司(UNIP0WER)开发的U900F便携式电能质量分析仪等，他们采 用硬件DSP技术对电信号进行分析处理。电能质量检测仪的传统设计大多采用工业计算机配备数据采集卡，来实 现电能质量的数据采集和分析，这类设备主要存在以下不足由于采用计算 机作为现场检测分析工具，导致设备成本偏高；设备配制的灵活性、通用性 比较差，往往只能用于特定的操作环境；现场设备不具备实时分析能力，大 量采样数据都要传送给专门的分析工具去处理，导致对现场设备的存储量要 求很大。另外，PC机的采用加大了设备的成本。因此，需要设计和开发新型 的电能质量检测设备，同时它必须具有很高的实时性，并且能根据需要随时査阅相关数据。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电网谐波测试仪，测量精度高、能够实时 测量并处理电能信号、简易便携。一种电网谐波测试仪，其中该测试仪包括数字处理器和对采集数据进 行处理的信号处理电路，该信号处理电路包括信号整理电路、同步采样控制 电峰、采样处理电路；其中，信号整理电路包括顺次连接的精密电压电流互感器、信号整理电 路、电压跟随电路和低通抗混叠电路，精密电压电流互感器的输入端用于接 收所采集的电压、电流信号，低通抗混叠电路的输出端分两路，分别连接同步采样控制电路、采样处理电路的输入端；所述采样处理电路包括顺次连接的采样保持电路、A/D转换器、第一数据 缓冲电路，采样保持电路的输入端连接低通抗混叠电路的输出端，第一数据缓 冲电路的输出端与数字处理器的电压电流数据信号读取端口连接；'所述同步采样控制电路包括顺次连接的过零检测电路、模拟开关、锁相 倍频电路，过零检测电路的输入端连接低通抗混叠电路的输出端，模拟开关的 控制信号输入端连接数字处理器的采样控制端，锁相倍频电路的输出端分两 路分别与所述采样保持电路输入端、数字处理器的采样频率读取端连接。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括JTAG仿真接口电路，通 过串口通讯总线连接于数字处理器的通讯控制端。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括看门狗及电源监视电路， 连接于数字处理器的复位输入端。.所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括人机接口电路，该人机接口电路包括LCD显示电路和键盘接口电路，其中LCD显示电路和键盘接口电路分别通过第二、第三数据缓冲电路与数字处理器相应的通用输入/输出端 口对应连接。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括有用于存储处理后数据 的数据存储器，连接于数字处理器的通用输入/输出端口。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括有用于存储程序的程序 存储器，连接于数字处理器的通用输入/输出端口。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括为测试仪提供工作时钟 信号的实时时钟电路，连接于数字处理器的时钟输入端。所述的电网谐波测试仪，其中该测试仪还包括用于与以太网、上位机 连接的串口通信电路，连接于数字处理器的通用输入/输出端口。本技术采用上述技术方案将达到如下的技术效果本技术的电网谐波测试仪中，所述的信号整理电路用于将采集到的 信号整理后输送到同步采样控制电路和采样处理电路中，避免杂波干扰出现 误差，从而保证测量数据的准确；.同步采样控制电路中的锁相倍频电路对采 样处理电路中的采样保持电路进行触发，实现同步采样，使采样处理电路输 送到数字处理器中的信号与数字处理^从同步采样控制电路接收的采样频率 同步，从而达到实时测量并送入数字处理器进行实时处理的目的，克服了软 件同步采样法存在的截断误差等缺点，测量精度高；测试仪采用DSP芯片作 为数字处理器，简易便携，可作为现场检测分析工具。附图说明图1为电网谐波测试仪的原理框图。具体实施方式实施例一种电网谐波测试仪，其包括数字处理器(DSP芯片)和对采集数据进行处理的信号处理电路，该信号处理电路包括信号整理电路、同步采样控制电路、采样处理电路；其中，信号整理电路包括顺次连接的精密电压电流互感器Ul、信号整理 电路U2、电压跟随电路U3和低通抗混叠电路U4，精密电压电流互感器U1的 输入端用于接收所采集的电压、电流信号，低通抗混叠电路U4的输出端分两 路，分别连接同步采样控制电路、采样处理电路的输入端；所述采样处理电路包括顺次连接的采样保持电路U5、 A/D转换器U6、第 一数据缓冲电路U7，采样保持电路U5的输入端连接低通抗混叠电路U4的输 出端，第一数据缓冲电路U7的输出端与数字处理器DSP芯片(U)的电压电流数据信号读取端口连接；所述同步采样控制电路包括顺次连接的过零检测电路U8、模拟开关U9、 锁相倍频电路UIO，过零检测电路U8的输入端连接低通抗混叠电路U4的输出端， 模拟开关U9的控制信号输入端连接数字处理器DSP芯片(U)的采样控制端， 锁相倍频电路U10的输出端分两路分别与所述采样保持电路U5输入端、数字处 理器DSP芯片(U)的采样频率读取端连接。从现场取来的电压和电流信号，首先进入精密电压、电流互感器组U1， 精密电压、电流互感器组U1可采用霍尔元件或仪用电压、电流互感器，电压 和电流信号经其进行降压限流处理后进入信号调理电路U2;信号调理电路U2 可由精密电阻和电位器配合高精度集成运放INA118P组成，以完成对电压信号 的电平调整；经过精密电压、电流互感器组U1、信号调理电路U2处理后，从 现场取来的高压、大电流信号就转换成适合后续电路处理的弱电信号，接着 然后该弱电信号进入电压跟随电路U3，电压跟随电路U3可由集成运放0P27组成，设置电压跟随，可以避免前后电路对信号采集的影响；然后，电压跟随 电路U3处理后的信号进入低通抗混叠滤波电路U4，低通抗混叠滤波电路U4主 要有低通抗混叠滤波器组成，用于滤除高频信号成分，使输入到后级电路中的A/D转换器的信号为有限带宽信号，该电路U4是以很小的衰减让有效的频率 信号通过，而抑制这个频带以外的频率信号，从而防止信号的频谱发生混叠 及高频干扰，在本实施里中，低通抗混叠滤波电路U4采用了两阶低通抗混叠 滤波器，再加上后级电路中A/D转换器本身各个通道都具有内置的反混叠滤波 器并采用E-A/D转换原理、输入方式采用差动输入，这就使得本测试仪系统 具有良好的抗干扰能力和抗混叠性能，这也保证了数字处理器DSP芯片U进行 FFT运算以完成频谱分析时能得到准确的结果。从低通抗混叠滤波电路U4出来的信号分成两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网谐波测试仪，其特征在于：该测试仪包括数字处理器和对采集数据进行处理的信号处理电路，该信号处理电路包括信号整理电路、同步采样控制电路、采样处理电路；　　　　其中，信号整理电路包括顺次连接的精密电压电流互感器、信号整理电路、电压跟随电路和低通抗混叠电路，精密电压电流互感器的输入端用于接收所采集的电压、电流信号，低通抗混叠电路的输出端分两路，分别连接同步采样控制电路、采样处理电路的输入端；　　　　所述采样处理电路包括顺次连接的采样保持电路、Ａ／Ｄ转换器、第一数据缓冲电路，采样保持电路的输入端连接低通抗混叠电路的输出端，第一数据缓冲电路的输出端与数字处理器的电压电流数据信号读取端口连接；　　　　所述同步采样控制电路包括顺次连接的过零检测电路、模拟开关、锁相倍频电路，过零检测电路的输入端连接低通抗混叠电路的输出端，模拟开关的控制信号输入端连接数字处理器的采样控制端，锁相倍频电路的输出端分两路分别与所述采样保持电路输入端、数字处理器的采样频率读取端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范昆仑，
申请(专利权)人：河南索凌电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]