一种高精度高带宽的电能质量检测装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高精度高带宽的电能质量检测装置和测量方法，所述装置包括：模拟测试模块，用于对储能变流设备的测量转换信号进行精度标定以及通过切换开关对此设备功能的模拟测试；前端传感模块，用于对被测设备交直流电流和交直流电压的快速采集；测量模块，用于对被测设备进行电流和电压的测量；自动量程识别转换模块、电能质量分析存储模块、后台分析模块和远程通信模块。本发明专利技术提供的方法与装置具有可兼顾计量检测和定性分析中精度与带宽的需求，具备专业技术强、携带轻便的特点，实现了单一转换装置可对储能变流设备全面检测的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量装置和方法，具体涉及一种高精度高带宽的电能质量检测装置和测量方法。
技术介绍
现有的电力测量(计量)装置和电能质量分析设备，因测量目的不同其侧重范围有很大差别。例如，现有计量装置都是以常规互感器为基础的计量方式。根据不同应用场合，采取的测量准确度不同。例如，工业设备、民用电表一般为2.0级；工厂园区、厂矿的进线计量为1.0-1.5；关口贸易电量计量则为0.2-0.5级。并非计量装置不能做到很准，而是出于成本、必要性的考虑及系统传感器存在不确定性等因素，所有这些都对测量精度产生很大影响。在一个以大电流为例的量测系统中，传感器至关重要；即使二次表计为0.1级，那么如果测量转换CT只有0.5级，同样不能满足系统的高精度测量需求。高电压等级计量用的互感器基于都是铁心制作的电磁性互感器，带宽有限，无法对高次谐波部分进行精确计量。另外，在常规测量系统中，测量传感器(如工频电流互感器)一般无法在测量带宽、幅值精度、和相位差方面做到全面均衡；尤其当系统非线性负载比例较重，电流谐波较大时，受互感器的测量带宽限制，测量准确度大打折扣。在电能质量分析方面，现有电能质量分析装置主要侧重测量带宽和谐波的分析能力，一般不考虑测量有效值的准确度。例如，电流测量和取样，一般采用开环式霍尔传感器，带宽可以达到50KHz以上，但是幅值的测量准确度一般在2％-5％左右。例如，在诸如一些电能质量分析、快速保护的测量系统中，一般采用具备暂态特性的电流互感器。此时关注的重点是暂态特性，即要求互感器有良好的带宽满足高次谐波的测量，而频率、电流电压的幅值精度不再是主要测量目标。随着大功率电力电子装置的普及应用，还有一类测量需要既要关注幅值相位的精度(有效值测量)，也要关注电能质量的测量。以大功率储能逆变系统的测量为例，要通过高精度测量来评估充电时的“充电转换效率”，评估逆变并网的“逆变转换效率”；同时要关注充电过程的谐波污染，逆变发电过程中的电能质量。根据这一需求，需要有一种高精度、高带宽的连续不失真的测量转换装置，目前尚未有同时兼顾高精度和高带宽测量的检测方法和系统，以适用于大功率储能变流设备的性能检测与评估。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种高精度高带宽的测量方法和电能质量检测装置,本专利技术具有可兼顾计量检测和定性分析中精度与带宽的需求，具备专业技术强、携带轻便的特点，实现了单一转换装置可对储能变流设备全面检测、评估的目的。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一种高精度高带宽的电能质量检测装置，所述装置包括：模拟测试模块，通过安全快接插口与前端传感模块连接，用于对储能变流设备的测量转换信号进行精度标定以及通过切换开关对此设备功能的模拟测试；前端传感模块，通过安全快接插口与被测设备连接，用于对被测设备交直流电流和交直流电压的快速采集，将采集信息传到自动量程识别转换模块；自动量程识别转换模块，用于识别接入不同量程的传感器，包括不同量程传感器混合接入识别，传感器接入的电流参考方向识别，生成被测二次信号，将生成的二次信号传到辅助显示模块、测量模块、辅助测试模块和电能质量分析存储模块；测量模块，用于对被测设备进行电流和电压的测量；电能质量分析存储模块，用于对所述被测二次信号进行谐波分析、数据存储和统计分析，将分析后的数据通过远程通信模块传到后台分析模块；辅助显示模块，采用高清新800×480点5.6寸彩色屏，实现与内部信号处理板通信，用于显示被测二次信号的参数量；辅助测试模块，用于把传感器及装置的部分监视信号处理后输出到后面端子；后台分析模块，用于对接收到的数据按时间序列展开分析，根据数据再现波形；远程通信模块，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于将所述电能质量分析存储模块的被测二次信号和统计分析结果发送到所述后台分析模块。优选的，所述前端传感模块包括直流电压传感器、精密交流电压转换模块、交流电流传感模块和直流电流传感模块；所述交流电流传感模块采用0-400A和0-800A的霍尔传感器；所述直流电流传感模块测量范围为±750A、±1500A和±3000A的霍尔传感器。优选的，所述电能质量分析存储模块中包括：谐波分析模块，采样频率为每周期500点，对50次谐波进行分析和评估；数据存储模块，配置有存储卡，将测量的实时数据以CSV文件格式保存到存储卡中，用于存储被测二次信号的数据，便于后期的分析处理；统计分析模块，用于实时接收、分析、计算来自装置的实时数据，定量定性解析来自所述数据存储模块的保存数据；形成各谐波含量比例百分比，谐波总量，基频频率，电流、电压、功率有效值。优选的，一种高精度高带宽的测量方法，所述方法包括如下步骤：(1)对储能变流设备的测量转换信号进行精度标定，并通过切换开关对此设备功能进行模拟测试；(2)与被测设备连接，采集被测设备的交直流电流和电压；(3)识别测试量程；(4)输出辅助信号；(5)显示测试的辅助信息。优选的，所述步骤(1)中包括如下步骤：步骤1-1、当加入标准信号源时，将切换开关置于A侧，测试标准信号源加入到测量设备的安全快接插头，对所述测量设备的准确度进行对比校验；步骤1-2、当现场测量时，将切换开关切换至B侧，同一AC信号送入所述测量设备的安全快接插头，观察辅助显示模块的数据差异性，可初步判断所述测量设备的工作状态。优选的，所述步骤(2)中，所述交直流电流的采集采用高精度的闭环霍尔传感器为基础测量原件，在霍尔传感器的外环绕制不同匝数的补偿线圈，补偿霍尔磁敏原件因微小磁滞效应造成的分散零点误差。优选的，所述步骤(2)中，所述交直流电压若为1000V，则采用独特的比例线性光耦方法，包括如下步骤：步骤2-1、用低温漂的无感电阻把0-1000V电压分压为0-2.5V；步骤2-2、用精密低失调的运放，做光反馈跟踪输入电压，采用比例线性光耦，除一次反馈光以外，在隔离的二次同样有分光照射，分光作用在光耦三极管上，其输出电流作用于取样电阻；步骤2-3、把取样电阻输出的0-2.5V电压信号通过精密电压跟随缓冲，供后级处理用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供了一种高精度、高带宽测量装置，具有可兼顾计量检测和定性分析中精度与带宽的需求，具备专业技术强、携带轻便的特点；2)本专利技术提出了独有的直流偏移零点补偿方法，最大程度减少了传感器零点偏移的分散性，通过在原来产品级霍尔传感器的外环绕制不同匝数的补偿线圈，有效补偿了霍尔磁敏原件因微小磁滞效应造成的分散零点误差，从而实现了高精度的捕获小信号变化的目的，具有非常强的实用性；3)本专利技术实现了兼顾高精度、高带宽的测量目的，可用于储能变流设备等的全面检测、评估，优化了系统结构。附图说明图1是本专利技术提供的一种高精度高带宽的测量装置的结构图图2是本专利技术提供的闭环霍尔的零点补偿原理图具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，为本专利技术提供的一种高精度高带宽的电能质量检测装置，该装置包括以下几个部分：前端传感模块、测量模块、电能质量分析存储模块、自动量程识别转换模块、辅助显示模块、远程通信模块、辅助测试模块、模拟测试模块、后台分析模块等。前端传感模块包括交流电流传感模块、直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度高带宽的电能质量检测装置，其特征在于，所述装置包括：模拟测试模块，通过安全快接插口与前端传感模块连接，用于对储能变流设备的测量转换信号进行精度标定以及通过切换开关对此设备功能的模拟测试；前端传感模块，通过安全快接插口与被测设备连接，用于对被测设备交直流电流和交直流电压的快速采集，将采集信息传到自动量程识别转换模块；自动量程识别转换模块，用于识别接入不同量程的传感器，包括不同量程传感器混合接入识别，传感器接入的电流参考方向识别，生成被测二次信号，将生成的二次信号传到辅助显示模块、测量模块、辅助测试模块和电能质量分析存储模块；测量模块，用于对被测设备进行电流和电压的测量；电能质量分析存储模块，用于对所述被测二次信号进行谐波分析、数据存储和统计分析，将分析后的数据通过远程通信模块传到后台分析模块；辅助显示模块，采用高清新800×480点5.6寸彩色屏，实现与内部信号处理板通信，用于显示被测二次信号的参数量；辅助测试模块，用于把传感器及装置的部分监视信号处理后输出到后面端子；后台分析模块，用于对接收到的数据按时间序列展开分析，根据数据再现波形；远程通信模块，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于将所述电能质量分析存储模块的被测二次信号和统计分析结果发送到所述后台分析模块。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度高带宽的电能质量检测装置，其特征在于，所述装置包括：模拟测试模块，通过安全快接插口与前端传感模块连接，用于对储能变流设备的测量转换信号进行精度标定以及通过切换开关对此设备功能的模拟测试；前端传感模块，通过安全快接插口与被测设备连接，用于对被测设备交直流电流和交直流电压的快速采集，将采集信息传到自动量程识别转换模块；自动量程识别转换模块，用于识别接入不同量程的传感器，包括不同量程传感器混合接入识别，传感器接入的电流参考方向识别，生成被测二次信号，将生成的二次信号传到辅助显示模块、测量模块、辅助测试模块和电能质量分析存储模块；测量模块，用于对被测设备进行电流和电压的测量；电能质量分析存储模块，用于对所述被测二次信号进行谐波分析、数据存储和统计分析，将分析后的数据通过远程通信模块传到后台分析模块；辅助显示模块，采用高清新800×480点5.6寸彩色屏，实现与内部信号处理板通信，用于显示被测二次信号的参数量；辅助测试模块，用于把传感器及装置的部分监视信号处理后输出到后面端子；后台分析模块，用于对接收到的数据按时间序列展开分析，根据数据再现波形；远程通信模块，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于将所述电能质量分析存储模块的被测二次信号和统计分析结果发送到所述后台分析模块。2.根据权利要求1所述电能质量检测装置，其特征在于，所述前端传感模块包括直流电压传感器、精密交流电压转换模块、交流电流传感模块和直流电流传感模块；所述交流电流传感模块采用0-400A和0-800A的霍尔传感器；所述直流电流传感模块测量范围为±750A、±1500A和±3000A的霍尔传感器。3.根据权利要求1所述电能质量检测装置，其特征在于，所述电能质量分析存储模块中包括：谐波分析模块，采样频率为每周期500点，对50次谐波进行分析和评估；数据存储模块，配置有存储卡，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相俊，任景龙，惠东，郭光朝，贾学翠，王立业，张亮，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11