電網(wǎng)諧波在線檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)諧波信號(hào)檢測裝置，用于配電系統(tǒng)的電網(wǎng)諧波信號(hào)在線檢測。所述電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，包括諧波信號(hào)采集電路、諧波檢測分析集成電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路，所述諧波信號(hào)采集電路輸出諧波信號(hào)連接到諧波檢測分析單元；所述諧波檢測分析單元采用AD轉(zhuǎn)換集成電路將采樣到的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行分壓、整形，然后輸入到單片機(jī)系統(tǒng)電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)電路對(duì)經(jīng)整形后的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得出過電流、欠電流電參數(shù)并輸出到遠(yuǎn)傳單元。本發(fā)明能夠較為經(jīng)濟(jì)、理想的實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)電網(wǎng)諧波在線檢測和上傳，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制將會(huì)起到配電系統(tǒng)電網(wǎng)諧波在線檢測部分功能的輔助作用。
【專利說明】電網(wǎng)諧波在線檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)諧波信號(hào)檢測裝置，特別是涉及一種用于配電系統(tǒng)的電網(wǎng)諧波信號(hào)在線檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，智能化電網(wǎng)新課題的提出，以及配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的進(jìn)一步研究，勢(shì)必加速配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制的進(jìn)程。而異常電網(wǎng)諧波信號(hào)會(huì)影響到配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
[0003]諧波產(chǎn)生的原因多種多樣。比較常見的有兩類:第一類是由于非線性負(fù)荷而產(chǎn)生諧波，例如可控硅(晶閘管)整流器、開關(guān)電源等，這一類負(fù)荷產(chǎn)生的諧波頻率均為工頻頻率的整數(shù)倍。例如三相六脈波整流器所產(chǎn)生的主要是5次和7次諧波，而三相12脈波整流器所產(chǎn)生的主要是11次和13次諧波。第二類是由于逆變負(fù)荷而產(chǎn)生諧波，例如中頻爐、變頻器，這一類負(fù)荷不僅產(chǎn)生整數(shù)次諧波，還產(chǎn)生頻率為逆變頻率2倍的分?jǐn)?shù)諧波。例如:使用三相六脈波整流器而工作頻率為820Hz的中頻爐則不僅產(chǎn)生5次和7次諧波，還產(chǎn)生頻率為1640Hz的分?jǐn)?shù)諧波。
[0004]諧波在電網(wǎng)誕生的同時(shí)就是存在的，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)和變壓器都會(huì)產(chǎn)生少量的諧波?，F(xiàn)在由于產(chǎn)生大量諧波的用電設(shè)備不斷增加，并且電網(wǎng)中大量使用的并聯(lián)電容器對(duì)諧波非常敏感甚至?xí)a(chǎn)生諧波放大，當(dāng)電網(wǎng)中的諧波電流較大，以至于電壓波形也產(chǎn)生畸變時(shí)，就會(huì)造成嚴(yán)重的電網(wǎng)污染。
[0005]在電網(wǎng)被污染的情況下，所有電網(wǎng)中的設(shè)備與負(fù)荷均會(huì)受到影響。諧波與無功電流不同。無功電流只影響電網(wǎng)的電壓，并增加供電系統(tǒng)的銅損，通常不會(huì)影響用戶，也不會(huì)影響計(jì)量精度。無功電流在沒有補(bǔ)償?shù)那闆r下會(huì)一直傳送到發(fā)電機(jī)，而諧波電流通常全部被電網(wǎng)中的設(shè)備與負(fù)荷吸收掉。
諧波的影響可以說“無孔不入”。諧波造成的危害大致如下:
1，由于諧波的頻率較高，使導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)加重，因此銅損急劇增加。同時(shí)變壓器鐵心由于不能適應(yīng)急劇變化的磁通而導(dǎo)致鐵損急劇增加。
2，諧波會(huì)影響表計(jì)的計(jì)量精度。從原理上進(jìn)行分析:諧波源將其吸收的一部分電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹C波發(fā)送到電網(wǎng)中去，因此電能表會(huì)將諧波能量當(dāng)作發(fā)電來進(jìn)行計(jì)算，從而導(dǎo)致計(jì)量誤差。對(duì)于機(jī)械式電能表還會(huì)由于高頻率諧波所產(chǎn)生的高頻渦流阻力而變慢。在高次諧波嚴(yán)重的情況下(例如中頻爐)會(huì)嚴(yán)重影響電能表的計(jì)量精度，導(dǎo)致莫名其妙的掉電現(xiàn)象。
3，精密電子設(shè)備(包括電子式電能表)會(huì)被嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致不能正常工作，甚至燒毀。4，所有接于電網(wǎng)中的設(shè)備的損耗都會(huì)增加，溫升增加。含有電容器的設(shè)備受影響最為嚴(yán)重，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞以及電容器爆炸等事故。
5，電機(jī)類負(fù)荷由于諧波的逆序作用而導(dǎo)致輸出扭矩下降。
6，繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)可能會(huì)由于諧波而產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)故障。 當(dāng)電網(wǎng)的諧波污染程度小于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，通常不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。隨著污染程度的增加，諧波的影響就逐漸顯現(xiàn)出來。在諧波嚴(yán)重超標(biāo)的情況下，如果不進(jìn)行諧波治理，往往會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。
[0006]通常，這種故障現(xiàn)象往往是發(fā)生了事故后，才知道是諧波對(duì)配電網(wǎng)污染造成的危害。這樣的配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，勢(shì)必會(huì)造成供電質(zhì)量差，設(shè)備損壞率高。因此，如何做到防患于未然，實(shí)現(xiàn)諧波分量的實(shí)時(shí)在線檢測，已經(jīng)成為從事電力工作者必須思考的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】提出的問題，提出一種電網(wǎng)諧波在線檢測裝置。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，包括諧波信號(hào)采集電路、諧波檢測分析集成電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路，所述諧波信號(hào)采集電路包括電壓信號(hào)采集電路和電流信號(hào)采集電路，電壓信號(hào)采集電路和電流信號(hào)采集電路的輸出信號(hào)連接到諧波檢測分析單元電路；所述諧波檢測分析單元電路采用AD轉(zhuǎn)換集成電路芯片，將采樣到的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行分壓、整形，然后輸入到單片機(jī)系統(tǒng)電路；
所述單片機(jī)系統(tǒng)電路包括中央處理器和外圍電路，對(duì)經(jīng)整形后的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得出過電流、欠電流電參數(shù)并輸出到遠(yuǎn)傳單元。
[0009]所述的電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，所述諧波信號(hào)采集電路包括電壓互感器(PTl)和電流互感器(CT1)，電壓互感器(PTl)和電流互感器(CTl)耦合輸出信號(hào)分別經(jīng)電阻(Rl?R9)分壓、電容(Cl?C4)濾波整形后輸出諧波信號(hào)。
[0010]所述的電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，單片機(jī)系統(tǒng)電路包括雙向收發(fā)無線通訊模塊，單片機(jī)通過串行通訊端口和雙向收發(fā)無線通訊模塊連接，單片機(jī)系統(tǒng)電路完成諧波量的檢測與分析后通過無線通訊模塊發(fā)出相應(yīng)的指令或預(yù)警信號(hào)。
[0011]發(fā)明的有益積極效果:
1、本發(fā)明電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，能夠較為經(jīng)濟(jì)、理想的實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)電網(wǎng)諧波在線檢測和上傳，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制將會(huì)起到配電系統(tǒng)電網(wǎng)諧波在線檢測部分功能的輔助作用，有助于提高供電可靠性。
[0012]2、本發(fā)明電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，設(shè)計(jì)科學(xué)合理，信號(hào)采集電路簡單，成本低，采集信號(hào)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)諧波信號(hào)在線檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述諧波信號(hào)采集電路示意圖；
圖2是本發(fā)明所述諧波信號(hào)檢測分析集成芯片電路示意圖；
圖3是本發(fā)明所述單片機(jī)系統(tǒng)芯片電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施例1
如圖1、2、3所示，本發(fā)明電網(wǎng)諧波信號(hào)在線檢測裝置，包括:諧波信號(hào)采集電路、諧波檢測分析集成電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路。
[0016]所述諧波信號(hào)采集電路包括電壓信號(hào)采集電路和電流信號(hào)采集電路，電壓信號(hào)和電流信號(hào)分別經(jīng)電壓互感器PTl和電流互感器CTl耦合、電阻Rl?R9分壓、電容Cl?C4濾波整形后，輸出諧波信號(hào)連接到諧波檢測分析單元電路；所述諧波檢測分析單元電路采用AD轉(zhuǎn)換集成電路芯片，用于將采樣到的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行分壓、整形，然后輸入到單片機(jī)系統(tǒng)電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)電路包括中央處理器和外圍電路，對(duì)經(jīng)整形后的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，完成諧波量的檢測與分析，得出過電流、欠電流電參數(shù)并輸出到遠(yuǎn)傳單元發(fā)出相應(yīng)的指令或預(yù)警。
[0017]所述的電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，單片機(jī)系統(tǒng)電路包括雙向收發(fā)無線通訊模塊，單片機(jī)通過串行通訊端口和雙向收發(fā)無線通訊模塊連接，單片機(jī)系統(tǒng)電路完成諧波量的檢測與分析后通過無線通訊模塊發(fā)出相應(yīng)的指令或預(yù)警信號(hào)，雙向收發(fā)無線通訊模塊可采用自組網(wǎng)無線通訊模塊或手機(jī)通訊模塊，用于實(shí)現(xiàn)和無線通訊基站通訊。
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，包括諧波信號(hào)采集電路、諧波檢測分析集成電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路，其特征在于: 所述諧波信號(hào)采集電路包括電壓信號(hào)采集電路和電流信號(hào)采集電路，電壓信號(hào)采集電路和電流信號(hào)采集電路的輸出信號(hào)連接到諧波檢測分析單元電路；所述諧波檢測分析單元電路采用AD轉(zhuǎn)換集成電路芯片，將采樣到的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行分壓、整形，然后輸入到單片機(jī)系統(tǒng)電路； 所述單片機(jī)系統(tǒng)電路包括中央處理器和外圍電路，對(duì)經(jīng)整形后的電壓、電流諧波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得出過電流、欠電流電參數(shù)并輸出到遠(yuǎn)傳單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，其特征在于:所述諧波信號(hào)采集電路包括電壓互感器(PTl)和電流互感器(CTl)，電壓互感器(PTl)和電流互感器(CTl)耦合輸出信號(hào)分別經(jīng)電阻(Rl?R9)分壓、電容(Cl?C4)濾波整形后輸出諧波信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電網(wǎng)諧波在線檢測裝置，其特征在于:單片機(jī)系統(tǒng)電路包括雙向收發(fā)無線通訊模塊，單片機(jī)通過串行通訊端口和雙向收發(fā)無線通訊模塊連接，單片機(jī)系統(tǒng)電路完成諧波量的檢測與分析后通過無線通訊模塊發(fā)出相應(yīng)的指令或預(yù)警信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103499740SQ201310454470
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】陳世忠, 徐耀峰, 陳會(huì)玲 申請(qǐng)人:河南開啟電力實(shí)業(yè)有限公司