專利名稱：電能質(zhì)量監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及計量儀表，特別涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負載，如 靜止變壓器，從低壓小容量家用電器到高壓大容量的工業(yè)交直流變換裝置都有應(yīng)用，由于 靜止變流器是以開關(guān)方式工作的，會引起電網(wǎng)電壓、電流波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波污 染，沖擊性、波動性負荷如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等運行中不僅會產(chǎn)生大量高次諧 波，而且使得電壓波動、閃變、三相不平衡度日趨嚴重，這些對電網(wǎng)的不利影響不僅會導(dǎo)致 供用電設(shè)備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，造成對電網(wǎng)的公 害，另一方面，銀行、精密電子器件制造業(yè)、電力機車、計算機網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)等是電能 質(zhì)量要求較高的場所，高精密的技術(shù)和裝備對高質(zhì)量電能的需求日益增加。電網(wǎng)電能質(zhì)量的實時動態(tài)監(jiān)測，是電能質(zhì)量綜合治理的前提和基礎(chǔ)。目前，電能質(zhì) 量監(jiān)測實時性不強，監(jiān)測手段落后，造成數(shù)據(jù)時效性差，上級部門無法及時了解各地區(qū)各電 壓等級的電能質(zhì)量水平，缺乏決策判斷的依據(jù)，因而無法及時采取相應(yīng)措施改善電能質(zhì)量。確定造成電能質(zhì)量低的成因，工作量大，需要花費很多的人力物力去收集數(shù)據(jù)，另 一方面還要對收集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。效率低，從發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量的問題到解決該問題，往 往需要很長的時間。數(shù)據(jù)共享能力不足，人員之間缺乏經(jīng)驗交流，嚴重制約了人員素質(zhì)的提 高，阻礙了電能質(zhì)量監(jiān)測的進展。目前，改進監(jiān)測手段，提高電能質(zhì)量監(jiān)測儀器的實時性，研制具有較強數(shù)據(jù)分析能 力的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，適應(yīng)改善電能質(zhì)量的迫切需求，是一個嶄新課題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種可以提高電能質(zhì)量監(jiān)測的實時性， 具有較強數(shù)據(jù)分析能力的電能質(zhì)量監(jiān)測儀。為達到上述目的，本實用新型提供的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，包括電源單元，還包括模擬 信號調(diào)理單元、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元，其中， 所述模擬信號調(diào)理單元、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元與所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元依次相 連，所述處理器單元還與所述控制輸出單元相連，所述模擬信號調(diào)理單元采集交流電壓互 感器的電壓信號和電流互感器的電流信號，并經(jīng)所述同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元輸送到所述處 理器單元；所述處理器單元采用32位嵌入式處理器芯片，并將處理過的信息分別傳送到所 述網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其中所述同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元與所述處理器單元 之間連接有可編程邏輯控制器。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其中所述控制輸出單元的輸出為繼電器可控觸點。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其中所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元分別設(shè)置有RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和RS-232/RS-485通訊接口，所述處理器單元通過光耦單元與RS-232/RS-485通訊接口相 連，所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元的輸出包括電流及電壓有效值，功率因數(shù)，電流及電壓的正序、負序、 零序分量，電流及電壓的不平衡度，有功、無功、視在功率，有功、無功電度，電流及電壓的諧 波含量。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其中所述處理器單元設(shè)置有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲
O本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀的優(yōu)點和積極效果在于由于處理器單元采用32位 嵌入式處理器芯片和超大規(guī)?？删幊踢壿嬁刂破鳎哂写笕萘?、邏輯編程功能強大等特點， 在控制A/D采樣的時序和對各采樣點的數(shù)據(jù)存取中，采用數(shù)字濾波算法，保證了數(shù)據(jù)的實 時性和精確度。為市場提供了一種具有較強數(shù)據(jù)分析能力的電能質(zhì)量監(jiān)測儀。下面將結(jié)合實施例參照附圖進行詳細說明。

圖1是本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀，包括電源單元、模擬信號調(diào)理單元、同步采 樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元。其中，模擬信號調(diào)理單元、同 步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元和網(wǎng)絡(luò)通訊單元依次相連，處理器單元還與控制輸出單 元相連。同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元與處理器單元之間連接有可編程邏輯控制器。模擬信號調(diào)理單元采集交流電壓互感器的電壓信號和電流互感器的電流信號，并 經(jīng)同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元輸送到處理器單元。模擬信號調(diào)理單元處理多達6個標(biāo)準的模擬 輸入量，每周期采樣1 次(可升級至256點)，模擬輸入可組態(tài)。處理器單元采用32位嵌入式處理器芯片，并將處理過的信息分別傳送到網(wǎng)絡(luò)通 訊單元和控制輸出單元。處理器單元內(nèi)植嵌入式實時操作系統(tǒng)，可通過超級終端直接下載 程序，升級維護方便，可移植性好，系統(tǒng)可靠，保證了整個終端的穩(wěn)定性。選用超大規(guī)?？删?程邏輯控制器，具有大容量、邏輯編程功能強大等特點，在控制A/D采樣的時序和對各采樣 點的數(shù)據(jù)存取中，采用數(shù)字濾波算法，保證了數(shù)據(jù)的實時性和精確度。處理器單元設(shè)置有板載溫度采集器件，可以監(jiān)控模塊溫度，精度是0. 5度，測量范 圍是-40°C +850C ο處理器單元設(shè)置有超大容量程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和RS-232/ RS-485通訊接口，處理器單元通過光耦單元與RS-232/RS-485通訊接口相連。網(wǎng)絡(luò)通訊單 元的輸出包括電流及電壓有效值(精度為0. 2% )，功率因數(shù)，電流及電壓的正序、負序、零 序分量，電流及電壓的不平衡度，有功、無功、視在功率(精度為0.5%)，有功、無功電度，電 流及電壓的諧波含量O 50次)輸出，計量結(jié)果刷新速率為20ms?？刂戚敵鰡卧妮敵?為繼電器可控觸點。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀用于幫助用戶定位、預(yù)測、防止和診斷電力系統(tǒng)的故 障，可在線實時監(jiān)測電網(wǎng)的負序和諧波、諧波總畸變率、電壓電流不平衡度、閃變、電壓偏 差、電壓變化頻度、頻率偏差、頻率變化頻度、有功功率、無功功率、無功電能等等電能質(zhì)量
4指標(biāo)。系統(tǒng)計算諧波功率，從而可以分析負序與諧波對電能計量的影響。在實現(xiàn)電網(wǎng)對電能質(zhì)量五項指標(biāo)(電壓頻率諧波三相不平衡，電壓波動和閃變) 的全天侯網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控后，系統(tǒng)分析和有效控制的要求得以實現(xiàn)，全面提升電力系統(tǒng)自動化 管理水平，加強公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)督管理，保證了電網(wǎng)安全運行。系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可及時 準確定位系統(tǒng)的潛在故障源，污染源，分析出源的特性，類型及分布規(guī)律，給出整改方案預(yù) 防電力事故的發(fā)生，可從電能質(zhì)量的視角驗證電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理、設(shè)備參數(shù)設(shè)備是否合 理，從電能質(zhì)量的視角分析電力事故發(fā)生的原因，最終提高電網(wǎng)運行的安全可靠性。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀是一款高性能、經(jīng)濟型電能質(zhì)量分析、監(jiān)測終端，它 對電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量既可以進行集中監(jiān)測也可以進行分散式監(jiān)測。對于低壓(按照 EN50160規(guī)范即IKV以內(nèi)電壓)以及中壓(按照EN50160規(guī)范即以內(nèi)電壓)的電能質(zhì) 量尤其重要，這是因為現(xiàn)代工業(yè)以及家電行業(yè)大量使用電子裝置，他們會對電能質(zhì)量造成 嚴重影響，從而導(dǎo)致電能質(zhì)量的下降。本實用新型電能質(zhì)量監(jiān)測儀可以用于相對封閉的環(huán)境例如一幢大樓、一座變電 站、一條生產(chǎn)線等對其電能質(zhì)量實施監(jiān)測?？梢园央娔苜|(zhì)量監(jiān)測儀連接到顯示單元、個人計 算機或通訊控制裝置，記錄并計算所要求的測量值，例如電流電壓有效值、諧波總畸變、各 次諧波大小，閃變及電能，并可按要求傳送至主站。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實 用新型的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程 技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范 圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種電能質(zhì)量監(jiān)測儀，包括電源單元，其特征在于還包括模擬信號調(diào)理單元、同步 采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元，其中，所述模擬信號調(diào)理 單元、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元與所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元依次相連，所述處理器單元 還與所述控制輸出單元相連，所述模擬信號調(diào)理單元采集交流電壓互感器的電壓信號和電 流互感器的電流信號，并經(jīng)所述同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元輸送到所述處理器單元；所述處理 器單元采用32位嵌入式處理器芯片，并將處理過的信息分別傳送到所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元和 控制輸出單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其特征在于其中所述同步采樣A/D轉(zhuǎn)換 單元與所述處理器單元之間連接有可編程邏輯控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其特征在于其中所述控制輸出單元 的輸出為繼電器可控觸點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其特征在于其中所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元分 別設(shè)置有RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和RS-232/RS-485通訊接口，所述處理器單元通過光耦單元與 RS-232/RS-485通訊接口相連，所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元的輸出包括電流及電壓有效值，功率因 數(shù)，電流及電壓的正序、負序、零序分量，電流及電壓的不平衡度，有功、無功、視在功率，有 功、無功電度，電流及電壓的諧波含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，其特征在于其中所述處理器單元設(shè)置有 程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。
專利摘要本實用新型提供的電能質(zhì)量監(jiān)測儀，包括電源單元、模擬信號調(diào)理單元、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元，其中、模擬信號調(diào)理單元、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元、處理器單元與網(wǎng)絡(luò)通訊單元依次相連，處理器單元還與控制輸出單元相連，模擬信號調(diào)理單元采集交流電壓互感器的電壓信號和電流互感器的電流信號，并經(jīng)同步采樣A/D轉(zhuǎn)換單元輸送到處理器單元。處理器單元采用32位嵌入式處理器芯片，并將處理過的信息分別傳送到網(wǎng)絡(luò)通訊單元和控制輸出單元。其優(yōu)點和積極效果在于處理器單元容量大，控制A/D采樣的時序和各采樣點的數(shù)據(jù)存取，充分保證了數(shù)據(jù)的實時性和精確度，為市場提供了一種具有較強數(shù)據(jù)分析能力的電能質(zhì)量監(jiān)測儀。
文檔編號G01R19/25GK201926727SQ20112000758
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者許新 申請人:煙臺伊科電氣技術(shù)有限公司