一种电力系统间谐波检测器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电力系统间谐波检测器，包括数据分析模块、开关电源和液晶显示器，数据分析模块的输入端连接信号采集电路，输出端连接液晶显示电路和通信电路；数据分析模块还连接时钟保持电路。信号采集电路由ＰＴ或ＣＴ及与其相连的运算放大器电路组成；数据分析模块由数字信号处理器ＤＳＰ、联接在该ＤＳＰ上的ＸＴＡＬ１端的６Ｍ晶体振荡器及振荡电容组成；时钟保持模块由时钟芯片、连接在时钟芯片上的３．６Ｖ钮扣电池、振荡电容和３２．７６８Ｋ晶体振荡器组成。本装置用于变电站等设备的间谐波检测，可在线采集电力系统电压和电流信号并通过数据分析，在液晶屏幕上显示信号中间谐波的成分，并通过通信电路与计算机互相通信进行数据传输，达到实时检测电力系统间谐波的功能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统电能质量检测装置，尤其涉及用于变电站等对电能系统间谐 波检测的装置。
技术介绍
通常人们把含有供电系统设计运行频率(我国是50HZ)非整数倍频率的电压或电流定 义为间谐波；电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。谐波和间谐波在电 力系统中广泛存在，并对电网的安全稳定运行、用户的正常用电和工农业生产造成严重的 影响。因此，电力系统谐波和间谐波问题引起了人们的高度重视。目前，对电力系统谐波 检测已经可以实现在线检测，也有不少的谐波检测装置。但是对电力系统间谐波，由于间 谐波对频谱泄漏比较灵敏的特性以及受噪声干扰较明显的特性，导致对间谐波检测手段较 少，且由于计算方法较复杂的原因， 一般只能采集数据进行分析，而实施在线检测有一定 困难。目前，尚缺少测量精度高、检测快速的在线电力系统间谐波检测器。中国专利(CN2932397)公开了一种电力谐波与间谐波监测装置，该装置包括仪用电 压互感器组、仪用电流互感器组、A/D转换器、 一个数字信号处理器(DSP)、 一个微控制 器(MCU)、 2个程序存储器(程序存储器l、程序存储器2)、 1/0控制器、数据存储器、 通信控制单元、显示器以及键盘、触摸屏以及鼠标，仪用电压互感器组和仪用电流互感器 组构成三相电压电流采样电路，A/D转换器连接于采样电路与DSP之间，DSP与MCU之 间的通信采用HPI数据总线，二个程序存储器通过总线分别与DSP、 MCU连接，数据存 储器通过总线与MCU连接，显示器以及键盘、触摸屏以及鼠标均连接于MCU的I/O控制 器的相应端口。该装置虽然实现了谐波与间谐波的监测工作，却存在以下不足第一采 用的是加窗FFT运算，这种算法存在频谱泄漏问题，而间谐波分量对频谱泄漏具有很高的 灵敏性，谐波分量的频谱泄漏有可能淹没真实的间谐波，或者产生虚假的间谐波面难以分 辨，严重影响了间谐波的精确检测；第二 DSP与MCU之间的通信采用HPI数据总线， 线路复杂；第三监测装置体积太大，不便于携带
技术实现思路
针对现有检测技术存在的不足，本技术的目的是提供一种测量精度高、检测快速、 检测结果可靠的电力系统间谐波检测器。本技术的目的是这样实现的 一种电力系统间谐波检测器，包括数据分析模块、 开关电源和液晶显示器，其特征在于数据分析模块的输入端连接信号采集电路，输出端 连接液晶显示电路和通信电路；数据分析模块还连接时钟保持电路；信号釆集电路由PT或CT及与其相连的运算放大器电路组成;数据分析模块由数字信 号处理器DSP、联接在该DSP上的XTAL1端的6M晶体振荡器及振荡电容组成；时钟保持电路主要由时钟芯片、连接在时钟芯片上的3.6V钮扣电池、振荡电容和 32.768K晶体振荡器组成。本技术与传统电力系统谐波检测装置相比，具有以下优点(1) 本间谐波检测器可靠性高、测量精度高，能实时在线检测；(2) 本间谐波检测器采用先进的数据分析方法，能够测试系统中的非整数次谐波； 并且不存在频谱泄漏问题；(3) 本间谐波检测器能够实时显示数据和波形，有数据保存功能，方便操作和管理；(4) 本间谐波检测器具有测量范围宽、性价比高、实时性好等优点，解决了目前电 力系统间谐波检测的难题，能准确、及时的报告系统间谐波成分和特征，保证供电安全；(5) 本间谐波检测器只用了一个DSP就能完成任务，不再采用MCU，相对于电力谐波 与间谐波监测装置简洁，更加可靠；还具有体积小，携带方便和便于安装的特点。附图说明图1是本技术的原理方框图2为本技术的信号采集电路；图3为本技术数据分析模块及通信电路；图4为本技术的时钟保持电路；图5为本技术的软件流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术涉及一种电力系统间谐波检测器，主要包括信号釆集电路l、数据分析模块2、开关电源3、时钟保持电路4、显示屏5和通信电路6;它是基于DSP处 理器的电力系统间谐波检测器。图中省略壳体及按键开关等外部结构。参见图2，信号采集电路(1)由PT或CT及与其相连的运算放大器电路组成；信号采 集电路先采集PT或CT传输的信号，通过以高精度运算放大器MCP604及其周边元件组成 的运算放大电路处理，送入DSP的AD转换口 。参见图3，为一种实施例的数据分析模块及通信电路，数据分析模块(2)由DSP、联 接在该DSP的XTAL1端的6M晶体振荡器及振荡电容组成；数据分析模块(2)以基于 TMS320LF2407的DSP为核心，以及CY7C1021型片外程序存储器及周边电路组成。本实用 新型的DSP采用TI系列的TMS320LF2407，它具有运算能力强、容量大、精度高的优点。 通过DSP的运算处理得出实际每相电压和电流值，同时进入间谐波检测处理,采用数字信号 处理技术，将测得的数据通过插值FFT计算等方法得到信号中存在的间谐波分量参数,并 同时将采样数据和分析结果存入DSP的EEPROM。其通信电路由DSP、联接在该DSP的RX 和TX端的MAX202通信芯片、MAX485通讯芯片及其周边电路组成。本设计中的DSP及运算放大器电路电源采用+3. 3V及± 12V电源开关供电。参见图4，时钟保持电路(4)由时钟芯片PCF8583及连接在时钟芯片上的3. 6V钮扣 电池、振荡电容和32.768K晶体振荡器组成，以保证在供电间断的时候仍然有时钟保持功 能。参见图5，使用本技术，在得到分析数据后，可通过按键选择，在液晶屏幕上实时 显示测得信号的波形和参数，也可以选择只显示间谐波分量的波形和参数，通过同步时钟， 可选择每隔一定时间保存测得的数据和分析结果。如果将通讯接口接入电脑，可以将实时 测得的数据和分析结果通过通讯芯片MAX202、 MAX485处理即时传给电脑,并通过后台 软件的处理做成报表形式在INTERNET上发布。本装置用于变电站等设备的间谐波检测，可在线采集电力系统电压和电流信号并通过 数据分析，在液晶屏幕上显示信号中间谐波的成分，并通过通信电路与计算机互相通信进 行数据传输，达到实时检测电力系统间谐波的功能。本装置具有测量范围宽、可靠性高、 性价比高、实时性好等优点，解决了目前电力系统间谐波检测的难题，能准确、及时的报 告系统间谐波成分和特征，保证供电安全。而且，本间谐波检测装置采用功率谱估计，应 用PRONY方法对间谐波的幅值和相位进行检测，这种检测方法不存在频谱泄漏问题。权利要求1、一种电力系统间谐波检测器，包括数据分析模块(2)、开关电源(3)和液晶显示器，其特征在于数据分析模块(2)的输入端连接信号采集电路(1)，输出端连接液晶显示电路(5)和通信电路(6)；数据分析模块(2)还连接时钟保持电路(4)；信号采集电路(1)由PT或CT及与其相连的运算放大器电路组成；数据分析模块(2)由数字信号处理器DSP、联接在该DSP上的XTAL1端的6M晶体振荡器及振荡电容组成；时钟保持模块(4)由时钟芯片、连接在时钟芯片上的3.6V钮扣电池、振荡电容和32.768K晶体振荡器组成。2、 根据权利要求1所述的电力系统间谐波检测器，其特征在于所述数字信号处理器DSP采用TMS320LF2407芯片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统间谐波检测器，包括数据分析模块（２）、开关电源（３）和液晶显示器，其特征在于：数据分析模块（２）的输入端连接信号采集电路（１），输出端连接液晶显示电路（５）和通信电路（６）；数据分析模块（２）还连接时钟保持电路（４）；　信 号采集电路（１）由ＰＴ或ＣＴ及与其相连的运算放大器电路组成；数据分析模块（２）由数字信号处理器ＤＳＰ、联接在该ＤＳＰ上的ＸＴＡＬ１端的６Ｍ晶体振荡器及振荡电容组成；　时钟保持模块（４）由时钟芯片、连接在时钟芯片上的３．６Ｖ钮扣电池、振 荡电容和３２．７６８Ｋ晶体振荡器组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭桂华，赵渊，周念成，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]