專利名稱：一種諧波電度量測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種諧波電度量測量系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著城市軌道交通、高鐵、變頻控制技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)負(fù)載的非線性因素越來越高。非線性負(fù)載會產(chǎn)生大量的諧波并注入電網(wǎng)，使得電力系統(tǒng)中的電壓和電流波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，不僅對供電系統(tǒng)造成污染，對供電設(shè)備構(gòu)成危害，而且產(chǎn)生諧波的非線性用戶將其吸收的一部分基波電能轉(zhuǎn)化為諧波電能，造成供電企業(yè)線損增加，電力營運(yùn)企業(yè)非經(jīng)營性成本增加。為此有必要研究諧波影響下的電能計量方式，以確保電能計量準(zhǔn)確，保障電力營運(yùn)企業(yè)的經(jīng)營成本。 電能表目前的電能計量是電力系統(tǒng)收費(fèi)的依據(jù)。目前安裝使用的電能表一般為全電子式電能表，其主要功能是計量基波電度量。在電網(wǎng)中無論諧波流向如何，當(dāng)諧波負(fù)載流向電網(wǎng)時，實際是負(fù)載將電網(wǎng)中的基波經(jīng)過濾波后，形成的諧波電流反送回電網(wǎng)。全電子式電能表將負(fù)載消耗的基波的有功電能和諧波源向電網(wǎng)返送的諧波有功電能進(jìn)行代數(shù)相加，使得記錄的能量比負(fù)載消耗的基波有功電量還要小，這是全電子式電量表計量原理上的不足之處。另外一種采用的普通電能表是靠電磁感應(yīng)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的，用轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)的圈數(shù)來計量的，計量精度較低但是成本也低。現(xiàn)有研究表明，對同一計量點(diǎn)，在諧波超過國標(biāo)規(guī)定時，采用相同準(zhǔn)確級別的全電子式電能表和普通電能表，計量電能量是有較大差別的；對大功率變流設(shè)備、電弧爐等產(chǎn)生高次諧波的電力負(fù)載用戶，為了只記錄負(fù)荷消耗的基波有功電能，用普通電磁式電能表比用同準(zhǔn)確級別的全電子式電能表更合理。但是，無論電磁式電能表還是全電子式電能表，在諧波工況下的計量誤差均較大。目前具有計量諧波分量電能的多功能電度表是對諧波較大用戶能精確計量的最佳選擇，但該計量表成本高、價格貴，不宜普及。只有當(dāng)檢測到用戶的諧波量已經(jīng)影響到計量狀況，并且在安裝該具有計量諧波分量電能的多功能電度表獲得的效益高于它的成本時，才應(yīng)當(dāng)選用該多功能電度表進(jìn)行計量。非線性用戶作為諧波源，發(fā)出諧波功率，不僅對電網(wǎng)造成危害，同時還少交了電費(fèi)。因此，對供電企業(yè)來說，什么時候選用最合適的電能表計量電量，是一個需要解決的問題。以往在檢測諧波時，只對電壓總諧波畸變率、各次諧波電壓含有率以及各次諧波電流允許值進(jìn)行分析，忽略了對諧波電能的研究，所以難以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于一種諧波電度量測量系統(tǒng)，通過計算1-64次各諧波電度量得到諧波電量和。從諧波電度量角度出發(fā)，通過對各次諧波電度量及各次諧波總電量來分析用戶諧波電量，對分析線損有著重大的意義，從而根據(jù)不同的情況選用不同的電能表計量電量，保障電力營運(yùn)企業(yè)的經(jīng)營成本。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是[0008]一種諧波電度量測量系統(tǒng)，包括依次連接的信號調(diào)制電路、濾波電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙口 RAM(隨機(jī)存儲器)和CPU(中央處理器)、分別連接所述信號調(diào)制電路的電壓傳感器和電流傳感器、與所述CPU分別連接的存儲器、鍵盤、顯示屏、USB(通用串行總線)接口、串行通信接口和復(fù)位電路、分別連接所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和雙口 RAM的CPLD (ComplexProgrammable Logic Device,復(fù)雜可編程邏輯器件)、連接所述信號調(diào)制電路和CPLD的硬件同步電路以及連接該硬件同步電路的硬件時鐘，其中所述信號調(diào)制電路將電壓傳感器采集的電壓和電流傳感器采集的電流進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號分兩路傳送一路依次經(jīng)過濾波電路濾、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙口 RAM傳給所述CPU的同時傳給所述CPLD ；另一路經(jīng)硬件同步電路傳輸給所述CPLD ； 所述CPLD與CPU通過雙口 RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和交互，依次通過FFT (快速傅里葉變換)運(yùn)算和電能量運(yùn)算，得到1-64各次諧波電度量以及諧波電量和，并將所得數(shù)據(jù)存入雙口 RAM。上述的諧波電度量測量系統(tǒng)，其中，所述串行通信接口為RS485接口或者RS232接□。本實用新型的有益效果是本實用新型不僅能進(jìn)行諧波分析和諧波功率的運(yùn)算，對電壓總諧波畸變率、各次諧波電壓含有率以及各次諧波電流允許值進(jìn)行分析，還通過計算得到1-64次各諧波電度量以及諧波電量和，對分析線損有著重大的意義，從而快速診斷出諧波工況下所用電能表計量的誤差。根據(jù)上述分析結(jié)果確定是否采用其他電能表或者其他形式的計量方式，為供電企業(yè)提高效益，減少因非線性用戶帶來的損失，保障電力營運(yùn)企業(yè)的經(jīng)營成本，有較大的經(jīng)濟(jì)實用型，并為治理諧波提供依據(jù)，減少線損量。

圖I是本實用新型的諧波電度量測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。請參閱圖1，本實用新型的諧波電度量測量系統(tǒng)，包括依次連接的信號調(diào)制電路I、濾波電路2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3、雙口 RAM4和CPU5、分別連接信號調(diào)制電路I的電壓傳感器6和電流傳感器7、與CPU5分別連接的存儲器8、鍵盤9、顯示屏10、USB接口 11、串行通信接口 12和復(fù)位電路13、分別連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3和雙口 RAM4的CPLD14、連接信號調(diào)制電路I和CPLD14的硬件同步電路15以及連接硬件同步電路15的硬件時鐘16，其中信號調(diào)制電路I將電壓傳感器6采集的電壓和電流傳感器7采集的電流進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號分兩路傳送一路送給濾波電路2濾去諧波，然后經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號通過雙口 RAM4傳給CPU5的同時傳給CPLD14 ;另一路經(jīng)硬件同步電路15傳輸給CPLD14 ；CPLD14與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3相連，將CPLD14接收或者發(fā)出的信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；CPLD14與CPU5通過雙口 RAM4進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和交互，依次通過FFT運(yùn)算和電能量運(yùn)算，其中FFT指快速傅里葉變換，從而得到1-64各次諧波電度量，然后得到諧波電量和，并將所得數(shù)據(jù)存入雙口 RAM4 ;工作人員可以根據(jù)得到的1-64各次諧波電度量以及諧波電量和，快速診斷出諧波工況下所用電能表計量的誤差，從而確定是否采用其他電能表或者其他形式的計量方式；例如，原先采用全電子式電能表進(jìn)行計量，現(xiàn)經(jīng)過檢測得到諧波電量和，根據(jù)該諧波電量和發(fā)現(xiàn)因計量原因造成的損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于具有計量諧波分量電能的多功能電度表的成本，因此然后立即選用多功能電度表進(jìn)行計量；存儲器8為外部可擴(kuò)展的存儲器；鍵盤9和顯示屏10實現(xiàn)人機(jī)交互；串行通信接口 12為RS485接口或者RS232接口，USB接口 11和串行通信接口 12實現(xiàn)本系統(tǒng)與外部的通信；復(fù)位電路13用于將CPU5復(fù)位；硬件同步電路15和硬件時鐘16用于給CPLD14提供同步時鐘。綜上所述，本實用新型不僅對電壓總諧波畸變率、各次諧波電壓含有率以及各次諧波電流允許值進(jìn)行分析，還通過計算得到1-64各次諧波電度量以及諧波電量和，從而根 據(jù)結(jié)果快速診斷出諧波工況下所用電能表計量的誤差，確定是否采用其他電能表或者其他形式的計量方式，為供電企業(yè)提高效益，減少因非線性用戶帶來的損失，有較大的經(jīng)濟(jì)實用型，并為治理諧波提供依據(jù)，減少線損量。以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實用新型的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求1.一種諧波電度量測量系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的信號調(diào)制電路、濾波電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙口 RAM和CPU、分別連接所述信號調(diào)制電路的電壓傳感器和電流傳感器、與所述CPU分別連接的存儲器、鍵盤、顯示屏、USB接口、串行通信接口和復(fù)位電路、分別連接所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和雙口 RAM的CPLD、連接所述信號調(diào)制電路和CPLD的硬件同步電路以及連接該硬件同步電路的硬件時鐘，其中 所述信號調(diào)制電路將電壓傳感器采集的電壓和電流傳感器采集的電流進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號分兩路傳送 一路依次經(jīng)過濾波電路濾、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙口 RAM傳給所述CPU的同時傳給所述CPLD ； 另一路經(jīng)硬件同步電路傳輸給所述CPLD ； 所述CPLD與CPU通過雙口 RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和交互，依次通過FFT運(yùn)算和電能量運(yùn)算，得到1-64各次諧波電度量以及諧波電量和，并將所得數(shù)據(jù)存入雙口 RAM。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧波電度量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述串行通信接口為RS485 接口 或者 RS232 接口。
專利摘要本實用新型公開了一種諧波電度量測量系統(tǒng)，系統(tǒng)包括依次連接的信號調(diào)制電路、濾波電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙口RAM和CPU、連接信號調(diào)制電路的電壓傳感器和電流傳感器、與CPU連接的存儲器、鍵盤、顯示屏、USB接口、串行通信接口和復(fù)位電路、分別連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和雙口RAM的CPLD、連接信號調(diào)制電路和CPLD的硬件同步電路以及連接硬件同步電路的硬件時鐘。本實用新型通過計算1-64次各諧波電度量獲得諧波電量和，對用戶產(chǎn)生的諧波是否影響供電量有著重大的意義，并可以通過測量數(shù)據(jù)來決策是否對已經(jīng)產(chǎn)生諧波用戶但未超越國標(biāo)《GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規(guī)定用戶加裝具有計量諧波分量電能的多功能電度表，以減少線損。
文檔編號G01R35/04GK202486308SQ20122012649
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者孫雁平, 汪艦, 陳明 申請人:上海天鈿通網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展有限公司, 上海市電力公司, 上海電力通信有限公司