一種電機負(fù)序電氣量測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電機參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種電機負(fù)序電氣量測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和電機容量的不斷增大，人們對電機的安全可靠運行愈加的關(guān)心。由于電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離大容量輸電線路的不穩(wěn)定，電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)磁場飽和，電機內(nèi)部短路故障以及不對稱運行等原因，使得電網(wǎng)和電機定子電樞繞組三相電流不平衡，從而產(chǎn)生負(fù)序電流。負(fù)序電流及其產(chǎn)生的溫升對電力系統(tǒng)和電機的安全穩(wěn)定運行影響非常大，而負(fù)序電流，負(fù)序電壓與負(fù)序視在阻抗還可以作為一種電機內(nèi)部故障的特性量對電機的定子繞組匝間短路進行監(jiān)測與診斷。因此，對電網(wǎng)和電機中的負(fù)序電氣量的測量是十分重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型目的在于提供一種負(fù)序電氣量的測量儀器，能夠隨時隨地地測量電網(wǎng)及電機繞組中的負(fù)序電氣量，為電力系統(tǒng)和電機的安全運行提供可靠的數(shù)據(jù)。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種電機負(fù)序電氣量測量儀，主要包括外殼、電源模塊、輸入信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、計算模塊、輸出模塊、顯示模塊。輸入信號處理模塊、輸出模塊、顯示模塊安裝在外殼表面，電源模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、計算模塊安裝在外殼內(nèi)部。輸入信號處理模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊連接計算模塊，計算模塊連接著輸出模塊和顯示模塊。電源模塊采用雙電源供電，一種為普通電池供電，另一種可以采用家用市電電源供電，這兩個供電系統(tǒng)都是獨立的兩者不產(chǎn)生沖突。所述的數(shù)據(jù)處理模塊為A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549，所述的計算模塊包括DSP信號處理芯片TM320C54X，A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549連接DSP信號處理芯片TM320C54X。
[0005]本實用新型還具有如下技術(shù)特征:
[0006]1.如上所述的外殼前表面安裝有按鍵、顯示器。顯示器可以顯示所測量的正序電流有效值、負(fù)序電流有效值、零序電流有效值、正序電壓有效值、負(fù)序電壓有效值、負(fù)序電壓有效值和負(fù)序視在阻抗。
[0007]2.如上所述外殼后表面安裝電源開關(guān)、供電電源接口、三相電流輸入接口、負(fù)序電流和負(fù)序電壓輸出接口。
[0008]3.如上所述的電機負(fù)序電氣量測量儀，可以在電機正常運行工況下測量電機定子繞組的負(fù)序電流，負(fù)序電壓以及負(fù)序視在阻抗，預(yù)防電機負(fù)序電流過大而燒毀電機，隨時監(jiān)測電機是否發(fā)生不對稱運行，為電機和電力電網(wǎng)安全運行提供了可靠的數(shù)據(jù)。
[0009]與傳統(tǒng)儀表相比，本實用新型還具有如下增益:
[0010]1.本實用新型輸入模塊采用四階無限增益MFB有源低通濾波電路，電路如附圖5，具有每3倍頻率衰減量為20dB以上的幅頻特性，并具有較為理想的電壓增益。
[0011]2.本實用新型電源模塊采用雙電源供電，電源模塊電路如附圖6，其中包括手動閥，TRIAC雙向可控硅過壓保護器，變壓器電路，橋式整流電路，充電器限流電路，電池，單向隔離電路。報警裝置既可以采用電池供電，又可以采用市電供電，兩種供電不沖突可以保證測量在無外界電源的情況下長時間工作。
[0012]3.本實用新型采用DSP芯片與模擬電路相結(jié)合的方法設(shè)計，與傳統(tǒng)單一模擬電路測量方法相比，具有精度高、測量范圍廣、體積小等特點，輸出模塊中采用數(shù)碼顯示器顯示測量數(shù)據(jù)，相對傳統(tǒng)儀表更加方便，清晰，誤差更小。
【附圖說明】
[0013]附圖1為本實用新型外殼前表面的示意圖。
[0014]其中，I表示負(fù)序電流顯示屏，2表示正序電流顯示屏，3表示零序電流顯示屏，4表示負(fù)序視在阻抗顯示屏，5表示負(fù)序電壓顯示屏，6表示正序電壓顯示屏，7表示零序電壓顯示屏，8表示按鍵區(qū)域。
[0015]附圖2為本實用新型以A相為例的二次CT電流信號取樣示意圖。
[0016]附圖3為本實用新型以A相為例的二次TV電壓信號取樣示意圖。
[0017]附圖4為本實用新型的放大電路圖。
[0018]附圖5為本實用新型的有源低通濾波電路圖。
[0019]附圖6為本實用新型的電源模塊原理圖。
[0020]附圖7為本實用新型的數(shù)據(jù)處理模塊算法原理圖。
[0021]附圖8為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0023]實施例1
[0024]以下對各個模塊詳細(xì)說明:
[0025]1.輸入信號處理模塊:主要用于接收傳感器流入的模擬信號，包括放大電路和濾波電路，如附圖4和附圖5。其中放大電路包括放大器Al，電阻Ral，電阻Ra2，電阻Ra3，電阻Ra4。這里Ral的一端為放大電路的輸入端INl，INl連接電流互感器的一端，放大器Al反相輸入端連接Ra I另一端，電阻Ra2的一端；電阻Ra2的另一端連接放大器的輸出端OUTI，Al的輸出端構(gòu)成放大電路的輸出端。電阻Ra3的一端為放大電路的另一輸入端IN2，IN2與電流互感器另一端相連接。電阻Ra3的另一端，Ra4的一端與放大器Al同相輸入端相連接，電阻Ra4另一端接地。
[0026]濾波電路為四階低通濾波濾波器，包括運算放大器A2，運算放大器A3，電阻Rbl，Rb2，Rb3，Rb4，Rb5，Rb6，電容Cl，電容C2，電容C3，電容C4。這里Rbl的一端作為濾波電路的輸入端IN3，另一端與電阻Rb2，電阻Rb3以及電容Cl的一端相連接，Rb2的另一端與運算放大器A2的反相輸入端相連接。運算放大器A3的反相輸入端連接Rb5的一端，運算放大器的輸出端作為濾波電路的輸出端。
[0027]三相電流與三相電壓分別經(jīng)電流互感器和電壓互感器將信號傳送到輸入信號處理模塊中，模擬信號在輸入信號處理模塊的濾波電路中進行放大、濾波，然后將濾波的模擬信號送入數(shù)據(jù)處理模塊與計算模塊。
[0028]2.數(shù)據(jù)處理模塊與計算模塊:如附圖7，DSP信號處理芯片TMS320C54X控制A/D轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)采樣，將模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。通過諧波分析的方法，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行快速傅里葉分解，求取三相電流和三相電壓基波的幅值與相角，并通過程序計算出三相電流中的正序分量、負(fù)序分量、零序分量以及三相電壓中的正序分量、負(fù)序分量和零序分量，最后計算得到的各個電氣量送入顯示模塊與輸出模塊中。
[0029]3.顯示模塊:顯示模塊為LED數(shù)字顯示器，將計算模塊中得到的正序電流、負(fù)序電流、零序電流、正序電壓、負(fù)序電壓、零序電壓以及負(fù)序視在阻抗分別顯示在測量儀外殼前面板的顯示屏中。
[0030]4.輸出模塊:計算模塊中得到的正序電流、負(fù)序電流、零序電流、正序電壓、負(fù)序電壓、零序電壓以及負(fù)序視在阻抗輸出至后臺機端，方便分析、保存和記錄。
[0031]5.電源模塊:電源模塊采用雙電源供電，電源模塊電路如附圖6，其中包括手動閥，TRIAC雙向可控硅過壓保護器，變壓器電路，橋式整流電路，充電器限流電路，電池，單向隔離電路。報警裝置既可以采用電池供電，又可以采用市電供電，兩種供電不沖突可以保證測量在無外界電源的情況下長時間工作。
[0032]實施例2
[0033]測量儀原理，如附圖8:
[0034]1.對互感器二次側(cè)的信號進行放大、濾波等處理后，將模擬信號輸送到數(shù)據(jù)處理及計算模塊中。
[0035]2.DSP信號處理芯片TMS320C54X控制A/D轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)采樣，將模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。通過諧波分析的方法，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行快速傅里葉分解，求取三相電流和三相電壓基波的幅值與相角，并通過程序計算出三相電流中的正序分量、負(fù)序分量、零序分量以及三相電壓中的正序分量、負(fù)序分量和零序分量，最后計算得到的各個電氣量送入顯示模塊與輸出模塊中。
[0036]3.計算模塊輸出的負(fù)序電氣量結(jié)果上傳到后臺機端，進行保存于記錄。
【主權(quán)項】
1.一種電機負(fù)序電氣量測量儀，包括外殼、電源模塊、輸入信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、計算模塊、輸出模塊和顯示模塊，顯示模塊與按鍵安裝在外殼的表面，電源模塊、輸入信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、計算模塊、輸出模塊安裝在外殼的內(nèi)部;其特征在于:輸入信號處理模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊連接計算模塊，計算模塊連接輸出模塊和顯示模塊；電源模塊采用獨立雙電源供電為本測量儀供電；輸出模塊向外部設(shè)備輸出負(fù)序電流和負(fù)序電壓的波形;所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549;所述的計算模塊包括DSP信號處理芯片TM320C54X，A/D轉(zhuǎn)化芯片TLC549連接DSP信號處理芯片TMS320C54X。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機負(fù)序電氣量測量儀，其特征在于:所述的外殼前面板分別安裝按鍵，正序電流顯示器，負(fù)序電流顯示器，零序電流顯示器，正序電壓顯示器，負(fù)序電壓顯示器，零序電壓顯示器，負(fù)序視在阻抗顯示器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機負(fù)序電氣量測量儀，其特征在于:所述的外殼后面板分別裝有電源開關(guān)、電源插口、電池槽、三相電流輸入接口、負(fù)序電流和負(fù)序電壓輸出接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機負(fù)序電氣量測量儀，其特征在于:電源模塊為獨立雙電源供電，其中包括手動閥，TRIAC雙向可控硅過壓保護器，變壓器電路，橋式整流電路，充電器限流電路，電池，單向隔離電路;報警裝置既可以采用電池供電，又可以采用市電供電，兩種供電不沖突。
【專利摘要】一種電機負(fù)序電氣量測量儀，主要由輸入信號處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，負(fù)序分量計算模塊，輸出模塊，顯示模塊與電源模塊六部分組成。輸入信號處理模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，數(shù)據(jù)處理模塊與負(fù)序分量計算模塊相連接，負(fù)序分量計算模塊與輸出模塊和顯示模塊相連接，電源模塊采用獨立雙電源供電。所述的數(shù)據(jù)處理模塊與負(fù)序分量計算模塊分別包括A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549與DSP信號處理芯片TMS320C54X。本實用新型可以測量電力系統(tǒng)電網(wǎng)的三相電流中的負(fù)序分量，也可以測量電機任何工況下運行，定子三相繞組中的負(fù)序電流，負(fù)序電壓和負(fù)序視在阻抗，檢測電機是否處于不對稱運行狀態(tài)，同時防止電機因負(fù)序電流過大而燒毀，為電機的在線監(jiān)測系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01R19/00, G01R31/34, G01R27/00
【公開號】CN205229417
【申請?zhí)枴緾N201520841543
【發(fā)明人】戈寶軍, 趙洪森, 陶大軍, 韓繼超, 楊崑, 周家駒
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年10月28日