本發(fā)明涉及電能質量測試領域，具體是一種基于無線采樣實現(xiàn)電能質量測試分析的方法。

背景技術：

目前使用電能質量分析儀測試分析電能質量，這種方法需要將電壓、電流信號通過測試線直接接入電能質量分析儀本體，雖然這種連接方式可靠，信號衰減小，但被測試對象二次側需要與電能質量分析儀直接連接，不方便固定測試線，測試線固定不牢易造成二次電壓短路或二次電流開路，操作時安全風險比較大，再者每次測試時接、拆線都比較麻煩，同時需要用電源線盤從較遠處拉線給電能質量分析儀供電，遠距離拉線容易被人拔掉或絆斷，造成測試中斷、數(shù)據(jù)丟失，同時在農村有些臺變很難找到合適的電源給電能質量分析儀供電。這種測試方法存在需要遠距離拉線供電、測試回路接線多而復雜和整個測試過程監(jiān)督跨度困難大的缺點。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于無線采樣實現(xiàn)電能質量測試分析的方法，具體技術方案如下：

無線采樣單元連接電力系統(tǒng)二次側的電壓和電流，接收來自數(shù)字化電能質量分析單元的同步信號，同時將采集的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送至數(shù)字化電能質量分析單元，數(shù)字化電能質量分析單元通過無線實現(xiàn)無線采樣單元的同步采集，同時接收來自無線采樣單元的帶時標的數(shù)據(jù)并進行分析和處理，包括以下步驟：

(1)采樣單元連接：將電壓鉗夾與電壓互感器二次側連接，電流鉗夾到電流互感器二次側，打開無線采樣單元電源開關，等待無線配對連接；

(2)數(shù)字化電能質量分析單元與采樣單元連接：打開數(shù)字化電能質量分析單元，連接電源，開機，與無線采樣單元建立連接；

(3)設置參數(shù)：設置電壓、電流變比等參數(shù)，將電壓、電流、有功、無功數(shù)值及相位與實際電壓、電流、有功、無功數(shù)值對比，確保接線及變比設置無誤；

(4)開始測試：檢查無線采樣單元是否已經固定，開始正式測量；

(5)結束測試：測試完成，先使數(shù)字化電能質量分析單元停止工作，然后關閉無線采樣單元的電源，拆除無線采樣單元，進行初步數(shù)據(jù)分析，查看數(shù)據(jù)完整性；

(6)恢復現(xiàn)場，結束本次測試：拆除數(shù)字化電能質量分析單元電源線和網線，將數(shù)字化電能質量分析單元和無線采樣單元裝箱，恢復現(xiàn)場，結束測試。

進一步，所述無線采樣單元包括電壓/電流互感器模塊、信號調理模塊、A/D采樣模塊、微處理器MCU模塊、WIFI模塊、電源模塊；所述電壓/電流互感器模塊連接于系統(tǒng)二次側電壓的電壓互感器變化成10V低電壓信號，連接于系統(tǒng)二次側電流的電流互感器變?yōu)?0V低電壓信號，這兩路信號均輸出至信號調理模塊；所述信號調理模塊將電壓/電流互感器模塊變換后的信號調理到A/D采樣模塊的A/D芯片允許的輸入范圍-2.5~+2.5V之內，同時對通過電壓（電流）互感器模塊變換后的信號進行濾波處理，將高次諧波濾除后并把信號輸出至A/D采樣模塊；所述A/D采樣模塊對來自信號調理模塊的輸出信號進行采樣；所述微處理器MCU模塊控制A/D采樣模塊采樣、讀取數(shù)據(jù)，并將采樣數(shù)據(jù)通過WIFI模塊無線發(fā)送至數(shù)字化電能質量分析單元；所述WIFI模塊接收來自數(shù)字化電能質量分析單元的同步信號，發(fā)送微處理器MCU模塊采集到的帶時標的電壓、電流數(shù)據(jù)；所述電源模塊從電壓互感器獲得電源，通過降壓變換為無線采樣單元提供所需的各種電壓等級電源，用于維持各芯片和處理器的工作。

進一步，所述數(shù)字化電能質量分析單元包括工作電源模塊、通信接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、設置顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲及實時時鐘模塊；所述工作電源模塊提供數(shù)字化電能質量分析單元所需的各種電壓等級電源，用于維持各芯片和數(shù)據(jù)處理模塊的工作；所述通信接口模塊提供無線WIFI、以太網的通信接口，無線WIFI接收無線采樣單元采集到的電壓、電流數(shù)據(jù)，以太網用于數(shù)字化電能質量分析單元與上位機PC之間連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)進行傅里葉分解計算得出電壓、電流值、各次諧波及總諧波畸變率、三相電壓不平衡、閃變值的數(shù)值；所述設置顯示模塊用于進行參數(shù)設置、數(shù)據(jù)和指標顯示；所述數(shù)據(jù)存儲及實時時鐘模塊用于儲存統(tǒng)計、分析報告及數(shù)據(jù)、實時顯示時間并同步三相無線采樣單元的數(shù)據(jù)采樣。

進一步，所述無線采樣單元內含有磁鐵。

進一步，在電壓信號進入A/D采樣模塊之前接入一個接地電阻。

進一步，所述信號調理模塊的誤差范圍為幅值0～0.1％，輸出信號大小為-2.5~+2.5V，二階有源低通濾波器截止頻率大于3kHz。

本發(fā)明的有益效果為：基于無線采樣實現(xiàn)電能質量測試分析的方法不需要遠距離拉線供電，測試回路接、拆線簡單而不費時，提高了工作效率，整個測試過程監(jiān)督跨度小且易實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是一種基于無線采樣實現(xiàn)電能質量測試分析的方法的步驟流程圖；

圖2是基于無線采樣實現(xiàn)電能質量測試分析裝置的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

無線采樣單元連接電力系統(tǒng)二次側的電壓和電流，接收來自數(shù)字化電能質量分析單元的同步信號，同時將采集的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送至數(shù)字化電能質量分析單元，數(shù)字化電能質量分析單元通過無線實現(xiàn)無線采樣單元的同步采集，同時接收來自無線采樣單元的帶時標的數(shù)據(jù)并進行分析和處理，具體是進行傅里葉分解計算得出電壓、電流值、各次諧波及總諧波畸變率、三相電壓不平衡、閃變值的值。該方法包括以下步驟：

(1)采樣單元連接：將電壓鉗夾與電壓互感器二次側連接，電流鉗夾到電流互感器二次側，打開無線采樣單元電源開關，等待無線配對連接；

(2)數(shù)字化電能質量分析單元與采樣單元連接：打開數(shù)字化電能質量分析單元，連接電源，開機，與無線采樣單元建立連接；

(3)設置參數(shù)：設置電壓、電流變比等參數(shù)，將電壓、電流、有功、無功數(shù)值及相位與實際電壓、電流、有功、無功數(shù)值對比，確保接線及變比設置無誤；

(4)開始測試：檢查無線采樣單元是否已經固定，開始正式測量；

(5)結束測試：測試完成，先使數(shù)字化電能質量分析單元停止工作，然后關閉無線采樣單元的電源，拆除無線采樣單元，進行初步數(shù)據(jù)分析，查看數(shù)據(jù)完整性；

(6)恢復現(xiàn)場，結束本次測試：拆除數(shù)字化電能質量分析單元電源線和網線，將數(shù)字化電能質量分析單元和無線采樣單元裝箱，恢復現(xiàn)場，結束測試。

所述無線采樣單元包括電壓/電流互感器模塊、信號調理模塊、A/D采樣模塊、微處理器MCU模塊、WIFI模塊、電源模塊。優(yōu)選地，電壓/電流互感器模塊中電壓變換器采用的是TR1102-2C型檢測用電壓輸出型電壓變換器，規(guī)格分別是Krl=100V／10V，電流變換器采用的是TR0102-2C型檢測用電壓輸出型電流變換器，規(guī)格分別是Kr2=5A／10V。信號調理模塊設定對被測信號每周波采樣256點，即采樣頻率為12.8ksps。為了精確測出50次諧波，要將2.5kHz以上的成分濾除掉，確定信號調理電路的總體設計目標為：誤差范圍為幅值0～0.1％，輸出信號大小為-2.5~+2.5V，低通濾波截止頻率為大于3kHz。優(yōu)選地，采用了具有低噪聲滿電源幅度的TLC2272運算放大器對輸入信號進行調理，構成一個二階有源低通濾波器，濾除采樣信號中高于3KHz的高頻干擾信號，該方式同時擁有采樣和濾波兩個功能，原理簡單，易于實現(xiàn)，精度也較高，能有效的抑制高頻的干擾，較好地保持信號的純度。為防止有較大的電流流過信號調理模塊而造成電路中的芯片受損，在電壓信號進入A/D采樣模塊之前，接入一個接地電阻。優(yōu)選地，A/D采樣模塊采用的是16位低功耗和成本的A/D轉換器AD7665，可對2路模擬信號的同步采樣或4路模擬信號的異步采樣。在本發(fā)明中1相無線采樣單元內有1路電壓和1路電流信號，采用AD7665可以滿足2路模擬信號的同步采樣。優(yōu)選地，微處理器MCU模塊采用基于Cortex-M3的NXP公司LPC1343，具有高度集成和低功耗的優(yōu)點，USB接口可以很方便地將LPC1343與WIFI模塊進行接口。優(yōu)選地，WIFI模塊采用低功耗的芯片RT5572設計，支持2T2R基帶和2.4GHz/5GHz雙頻段，最大傳輸速率300Mbps，符合IEEE 802.11a/b/g/n標準。優(yōu)選地，無線采樣單元中的電源模塊采用寬電壓輸入AH7550 芯片產生5.0V電壓和TPS79533芯片產生3.3V電壓。

所述數(shù)字化電能質量分析單元包括工作電源模塊、通信接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、設置顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲及實時時鐘模塊。優(yōu)選地，數(shù)字化電能質量分析單元中的工作電源模塊外部輸入電源為交流220V，經過整流、降壓變換，采用AE2596芯片產生5V，采用AS1117M3-3.3芯片產生3.3V及采用AS1117M3-1.8產生1.8V共三種電壓等級。優(yōu)選地，通信接口模塊采用低功耗的以太網PHY芯片DM9161，兼容10M/100M，TI公司的RF收發(fā)器CC2520，實現(xiàn)以太網物理層，具有選擇性/共存性及優(yōu)異的鏈路預算功能特點，滿足各種應用中專有無線系統(tǒng)的要求，而且提供了廣泛的硬件支持，包括數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)認證、空閑通道評估、鏈接質量指示以及數(shù)據(jù)包計時信息等。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理模塊采用ATMEL公司高性能ARM9處理器AT91SAM9260為核心，帶有以太網MAC、專用LCD接口、USB等豐富接口。優(yōu)選地，設置顯示模塊采用7寸TFT LCD電容屏，分辨率800x480。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)存儲及實時時鐘模塊采用K9F2G08芯片用于外部256M的Nand FLASH，采用HY57V64162芯片用于外部64M SDRAM，采用PHILIPS公司生產的PCF8563芯片用于實時時鐘，內含I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片，具有多種報警功能，定時器功能，時鐘輸出功能以及中斷輸出功能，能完成各種復雜的定時服務甚至可為ARM9提供看門狗功能內部時鐘電路和內部振蕩電路、內部低電壓檢測電路，I2C 總線通訊方式不但使外圍電路及其簡潔而且也提高了芯片的可靠性，同時每次讀寫數(shù)據(jù)后內嵌的字地址寄存器會自動產生增量。

本發(fā)明不局限于以上所述的具體實施方式，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。