多向量谐波分析仪制造技术

一种多向量谐波分析仪，属检测技术领域，用于查找二次设备接线错误。其技术方案是：它由信号采集电路、通道选择电路、模数转换芯片、ＣＰＬＤ和ＵＳＢ芯片组成，所述信号采集电路由多个连接于电力系统二次设备二次侧的电压互感器和电流互感器组成，所述通道选择电路由模拟多路复用器构成，每个电压互感器或电流互感器的输出信号接模拟多路复用器的一个输入端，所述模数转换芯片的输入端接模拟多路复用器的输出端，输出端接ＣＰＬＤ的数据输入端，所述ＵＳＢ芯片的数据输入端接ＣＰＬＤ的数据输出端，其ＲＸＤ０和ＴＸＤ０端接工控机。本实用新型专利技术使多个通道数据的测量一次完成，操作简单、快捷，大大提高了工作效率，且判断结果更加准确、可靠。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通过检测和分析电力系统二次回路电参数及其向量关系，从而快速而准确地查找二次回路中所存在的安全隐患的仪器，属检测

技术介绍
电力系统二次回路是由测量仪表、继电器、控制和信号元件、自动装置、继电保护 装置、电流、电压互感器等二次设备互相连接而成的，用于对一次设备进行监测、控制、测 量、调节和保护的电气回路。由于保护装置和高压计量装置的接线比较多，既有高压侧接 入，又有低侧接入，同时还包括多种联结组别，因而容易造成接线错误，且一旦出现错误不 易被发现，给系统带来很大的安全隐患。 由于没有专用仪器，对电力系统二次回路进行检测时一般都是采用常规测量装 置，所需仪器数量多、体积大、不宜携带，且需经过多次测量才能发现错误所在，因而很难及 时发现和排除电力系统中的安全隐患，更不能随时察看历史数据。 因此，如何快速而准确地查找二次回路中所存在的问题，排除安全隐患，提高电力 系统运行的可靠性，是技术人员目前所面临的难题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能够快速判断电力系统二 次回路安全隐患的多向量谐波分析仪。 本技术所述问题是以下述技术方案实现的 —种多向量谐波分析仪，由信号采集电路、通道选择电路、模数转换芯片、CPLD和 USB芯片组成，所述信号采集电路由多个连接于电力系统二次设备二次侧的电压互感器和 电流互感器组成，所述通道选择电路由模拟多路复用器构成，每个电压互感器或电流互感 器的输出信号接模拟多路复用器的一个输入端，所述模数转换芯片的输入端接模拟多路复 用器的输出端，输出端接CPLD的数据输入端，所述USB芯片的数据输入端接CPLD的数据输 出端，其RXD0和TXD0端接工控机。 上述多向量谐波分析仪，在所述信号采集电路与通道选择电路之间还设有信号调理电路，所述信号调理电路由多个结构相同的信号调理单元组成，每个信号调理单元的输入端接一个电压互感器或电流互感器的输出端，输出端接模拟多路复用器的一个输入端，所述信号调理单元由两个运算放大器、两个电阻和两个电容组成，两个电阻和两个电容接成二阶RC低通滤波电路，电压互感器或电流互感器的输出信号依次经第一运算放大器放大、两级阻容滤波电路滤波、第二运算放大器放大后接模拟多路复用器的输入端。 上述多向量谐波分析仪，在所述模拟多路复用器与模数转换芯片之间还设有第三运算放大器，所述第三运算放大器接成电压跟随器，电压跟随器的输入端接模拟多路复用器的输出端，输出端经耦合电阻接模数转换芯片的输入端。 本技术采用多个连接于电力系统二次设备二次侧的电压互感器和电流互感3器同时采集多个通道的电流和电压数据，多个通道的数据同步进行隔离、放大、AD转换等处 理，最后送人工控机，工控机通过分析电力系统二次回路电参数及其向量关系，可快速而准 确地判断出二次回路中所存在的接线错误，帮助工作人员及时发现和排除电力系统中的安 全隐患，保证电力系统的可靠运行，防止事故的发生。工控机还可存储历史数据，给工作人 员提供参考。使用本装置进行检测时，多个通道数据的测量可一次完成，操作非常简单、快 捷，大大提高了工作效率，而且判断结果更加准确、可靠。以下结合附图对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的电原理框图； 图2是电原理图； 图3是软件主程序流程图。 图中各标号为TL1 TL13、信号调理单元，Ul、模拟多路复用器，U2、模数转换芯 片，U3、CPLD控制芯片，U4、USB芯片，Fl、 F2、 F3、运算放大器，Rl R4、电阻，C1、C2、电容， CT、电流互感器，PT、电压互感器。具体实施方式本仪器采用高稳定性工控机作为主控设备，通过CPLD(Complex Programmable LogicDevice复杂可编程逻辑器件)控制，进行交流采样，利用工控机进行数据采集、数据 传输、数据分析和数据显示等操作。 参看图2，本技术能实时跟踪电网频率，实现每周波256个点准确采样，以满 足测试精度和谐波分析的需要，图2中有4个电压互感器PT(只画出了一个)和9个电流 互感器CT(只画出了一个)，对应的信号调理单元有13个(TL1 TL13，图中只画出了 TL1 和TL10)，4个电压互感器PT的输入端分别接高压侧、低压侧或中压侧的四个电压Ua、Ub、 Uc和Un，输出端经信号调理单元分别接模拟多路复用器Ul的N010 N013端，9个电流互 感器CT的输入端分别接高压侧电流Iha、 Ihb、 Ihc、低压侧电流Ila、 Ilb、 11c、中压侧电流 Ima、 Imb、 Imc，输出端经信号调理单元分别接模拟多路复用器Ul的N01 N09端。信号调 理单元由第一运算放大器F1、第二运算放大器F2、电阻R1、 R2、电容C1、 C2组成，其中电阻 Rl和电容Cl、电阻R2和电容C2组成二阶RC低通滤波电路。 电力系统二次设备二次侧的电压和电流信号经互感器隔离、第一运算放大器F1 放大、二阶RC低通滤波电路滤波、第二运算放大器F2放大后，由模拟多路复用器U1进行通 道选择，再由模数转换芯片U2进行A/D转换，然后在CPLD的控制下，通过USB芯片U4的 TXDO和RXDO传送到工控机，工控机采用傅立叶算法进行数据处理，得到各相电压、电流的 幅值、相位、以及50次以下的谐波含量，最后进行数据显示和存储。图2中，模拟多路复用 器Ul的AO A3端分别接CPLD的1054 1057端，用于选择信号通道。第三运算放大器 F3和电阻R3构成电压跟随器，模拟多路复用器Ul的COM输出端的信号经电压跟随器和耦 合电阻R4送人模数转换芯片U2的INB、INC和IND输入端，该模拟信号在Ul内转换成数字 信号后，从Dl D16端输出，送人CPLD的1037 1052端，然后从CPLD的1060 1067端 输出，进入USB芯片U4的D0 D7端，最后从USB芯片U4的RXD0和TXD0端进入工控机。USB芯片U4的AO A15端接CPLD的100 105端以及1086 1095端，用于选择数据在 USB芯片U4内的存储地址。USB芯片U4的PDO PD7端接CPLD的1012 1019端，USB芯 片U4的CTLO CTL5端接CPLD的1030 1035端，用于控制时序。 为了縮小产品体积并便于散热，该仪器的发热器件与金属框架直接耦合，在密封 的条件下可提高仪器的散热性能，防止其长时间工作时温升过高。为便于携带，可以把打印 机、液晶显示器、USB接口等嵌入到面板中，集多种功能于一身， 一个人携带本仪器便可做一 些复杂试验。本仪器采用高强度防水机壳，适合户外使用。 图2中各集成块的型号U1为AD7663， U2为恵306， U3为iSPLSI2192VE， U4为 CY7C68013。权利要求一种多向量谐波分析仪，其特征是，它由信号采集电路、通道选择电路、模数转换芯片(U2)、CPLD和USB芯片(U4)组成，所述信号采集电路由多个连接于电力系统二次设备二次侧的电压互感器(PT)和电流互感器(CT)组成，所述通道选择电路由模拟多路复用器(U1)构成，每个电压互感器(PT)或电流互感器(CT)的输出信号接模拟多路复用器(U1)的一个输入端，所述模数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多向量谐波分析仪，其特征是，它由信号采集电路、通道选择电路、模数转换芯片（Ｕ２）、ＣＰＬＤ和ＵＳＢ芯片（Ｕ４）组成，所述信号采集电路由多个连接于电力系统二次设备二次侧的电压互感器（ＰＴ）和电流互感器（ＣＴ）组成，所述通道选择电路由模拟多路复用器（Ｕ１）构成，每个电压互感器（ＰＴ）或电流互感器（ＣＴ）的输出信号接模拟多路复用器（Ｕ１）的一个输入端，所述模数转换芯片（Ｕ２）的输入端接模拟多路复用器（Ｕ１）的输出端，输出端接ＣＰＬＤ的数据输人端，所述ＵＳＢ芯片（Ｕ４）的数据输入端接ＣＰＬＤ的数据输出端，其ＲＸＤＯ和ＴＸＤＯ端接工控机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大永，杜玉新，陈志伟，李杰，王京保，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]