变电站电能质量监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种变电站电能质量监测装置，包括：电压和电流传感器、放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片；电压和电流传感器依次通过放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片相连。本实用新型专利技术能够实时监测并分析电网的电参数，对电能质量做出精确的检测和分析，有利于分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据；可一次性进行一个变电站所有回路的电能质量集中测试，使得变电站的投资成本大幅度降低且维护使用更加便捷。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统
，特别是涉及一种变电站电能质量监测装置。
技术介绍
随着现代化工业、军事部门、通信、计算中心、金融、商业以及其它各行各业对供电可靠性和电能质量的要求越来越高，如何提高和保证全面电能质量，已成为电力系统迫切需要解决的重要课题之一。随着超高压骨干网的建成和特高压输电技术的试验研究，维护电网的安全、可靠运行一直是一项重要任务。重要电气过程包括短路故障引起的电压暂升(降)，绝缘问题引起的脉冲、涌流，谐波源问题引起的责任界定等，只有通过动态电能质量参数才能反映出来。但目前市场上的相关电能质量监测设备存在监测通道单一、使用成本高、监测数据不精准等缺陷，无法满足便捷、有效、高性价比的要求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种变电站电能质量监测装置，能够实现一次性高精度地变电站所有回路的电能质量集中测试。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种变电站电能质量监测装置，包括：电压和电流传感器、放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片；电压和电流传感器依次通过放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片相连。本技术变电站电能质量监测装置，与现有技术相互比较时，具备以下优点：1、采用锁相环同步采样电路进行同步采样，实现信号的准确测量；采用抗混叠滤波器，消除各种电磁干扰产生的高次谐波，以保证50次以内的谐波不受影响，确保测量精度。本技术能够实时监测并分析电网的电参数，对电能质量做出精确的检测和分析，有利于分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。2、采用多通道A/D转换电路，保证多通道的信号同时高速高精度连续采样。监测通道多达75个，相较于现有技术中的一个变电站监测需要安装多台电能质量监测装置，本技术提供的电能质量监测装置可一次性进行一个变电站所有回路的电能质量集中测试，使得变电站的投资成本大幅度降低且维护使用更加便捷。附图说明图1为本技术变电站电能质量监测装置实施例的结构示意图；图2为AD8221具体实施例的电路图；图3为CD4046具体实施例的电路图；图4为MAX275具体实施例的电路图；图5为本技术主从卡级联的结构示意图。具体实施方式为了更好的理解本技术要解决的技术问题、采取的技术方案以及达到的技术效果，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细描述。如图1所示，一种变电站电能质量监测装置，包括：电压和电流传感器100、放大电路200、锁相环同步采样电路300、抗混叠滤波器400、多通道A/D(模数)转换电路500和DSP(digitalsignalprocessing，数字信号处理)芯片600；电压和电流传感器100依次通过放大电路200、锁相环同步采样电路300、抗混叠滤波器400、多通道A/D转换电路500和DSP芯片600相连。通过电压和电流传感器100采集得来的电压幅值较小，峰值约为40mV(毫伏)，不便于测量，因此需要通过放大电路200对采集的信号进行放大。目前市场上大部分仪用放大器的共模抑制比在200Hz(赫兹)处就开始衰减，不能满足本技术监测装置的设计要求，所以，在一个实施例中，所述放大电路200可以为增益可编程仪用放大器，例如增益可编程高性能仪用放大器AD8221等。可编程仪用放大器可以提供工业上较高的共模抑制比。例如，当增益为1时，AD8221能够在各级保持最小80dB(分贝)的共模抑制比，直至频率达到10kHz(千赫兹)，因而它能很好的抑制宽带干扰和线性失真。下面对AD8221进行简单介绍。如图2所示，AD8221采用±12V的双电源供电，并采用等效串联电阻(ESR)极小的0.1uF(微法)瓷片电容和10uF的钽电容对输入的电源端进行去耦和滤波，将参考电源输入端接地。又由于前端CT(电流传感器)、PT(电压传感器)发送过来的电压信号值为0mV～40mV，并结合A/D转换0V～+5V的输入要求，所以采用AD8221进行信号放大的倍数最大应该为125倍。由AD8221的增益公式，可以得出GR的取值应大于399欧姆，选用阻值为412欧姆，0.1％的高精密电阻。另外，AD8221不仅能对CT、PT取样得来的微弱电压信号进行放大，而且能对前后级负载阻抗进行匹配，提高输入电阻，隔离取样电路和后级A/D转换的采样保持电路，减小输出电阻，从而缩短ADC模块进行转换所需的跟踪时间。在电网谐波测量中，由于电网频率的变化，若采样频率固定，则会造成非整周期采样，从而引起频谱泄漏，带来测量的附加误差。因此，进行同步采样是准确测量实时信号的关键。同步采样就是将信号的一个周期或多个周期进行均匀离散，在每一离散点处取其信号的瞬时值。在电力系统测量中，除了要知道每路信号值大小外，还要知道每路信号之间的相位关系，这就要求采用同步采样技术来获得准确的信息。锁相环同步采样电路300可以采用现有技术中已有的电路实现。在一个实施例中，所述锁相环同步采样电路300可以包括集成锁相环芯片和计数器。集成锁相环芯片可以选用广泛应用的通用性集成锁相环芯片CD4046等，计数器可以采用12级二进制计数器(分频器)CD4040。下面对CD4046进行简单介绍。CD4046是由CMOS电路构成的多功能单片集成锁相环，具有低功耗、输入阻抗高、电源电压范围宽等优点，在信号处理和数字系统中得到广泛的应用。CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，必须外接电容与电阻作为充放电元件。CD4046内部有线性放大器和整形电路，可将输入的100mv左右的微弱电压信号变成方波或者脉冲信号送到相位比较器。如图3所示，选择VA、VB、VC三相作为频率参考量，是为了防止出现当其中某一相或某两相掉电时，锁相环停止工作的情况出现。同时，CD4046的分频输出端设置了倍频选择端子，这样可灵活的根据实际情况的需要，改变每周波的采样点数，实现每周波64点、128点的采样。光耦隔离芯片两端应采用+5V的隔离电源供电，两端的模拟地和数字地隔离。为防止混叠现象，电压和电流需经过抗混叠滤波器400，将高次谐波滤除，以保证50次以内的谐波不受影响，确保测量精度。在一个实施例中，所述抗混叠滤波器可以为有源滤波芯片，例如通用型有源滤波芯片MAX275等。MAX275内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站电能质量监测装置，其特征在于，包括：电压和电流传感器、放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片；电压和电流传感器依次通过放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片相连。

【技术特征摘要】
1.一种变电站电能质量监测装置，其特征在于，包括：电压和电流传感器、
放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤波器、多通道A/D转换电路和DSP
芯片；电压和电流传感器依次通过放大电路、锁相环同步采样电路、抗混叠滤
波器、多通道A/D转换电路和DSP芯片相连。
2.根据权利要求1所述的变电站电能质量监测装置，其特征在于，所述放
大电路为增益可编程仪用放大器。
3.根据权利要求1所述的变电站电能质量监测装置，其特征在于，所述锁
相环同步采样电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：马智远，栾乐，吴琼，许中，钟锦群，崔晓飞，黄裕春，崔屹平，肖天为，范旭娟，文昊，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44