一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時(shí)模塊。本實(shí)用新型一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，數(shù)據(jù)檢測(cè)精確、使用方便、檢測(cè)實(shí)時(shí)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉；并且能結(jié)合GPS授時(shí)模塊對(duì)諧波在線監(jiān)測(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，各種非線性、非對(duì)稱性、沖擊性和不平衡用電設(shè)備被大量使用，使電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的諧波干擾，電網(wǎng)中的電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染，功率因素變差，并對(duì)其他設(shè)備和裝置產(chǎn)生擾動(dòng)，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的電能質(zhì)量和電力設(shè)備的安全運(yùn)行。當(dāng)沖擊性功率負(fù)荷投入配電網(wǎng)運(yùn)行后，會(huì)使配電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)，從而嚴(yán)重地干擾了電網(wǎng)中波動(dòng)敏感負(fù)荷如照明、計(jì)算機(jī)、精密電子儀器等的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦出現(xiàn)電能質(zhì)量問(wèn)題，輕則造成設(shè)備故障，重則造成整個(gè)系統(tǒng)的損壞，由此帶來(lái)的損失是難以估量的。因此，實(shí)時(shí)有效地對(duì)配電網(wǎng)諧波進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。由于配電線路分布的廣泛性和諧波源的普遍性，現(xiàn)有的配電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用離線式方法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，離線式只能獲取測(cè)試期間片面的諧波數(shù)據(jù)，雖然有一定的借鑒、指導(dǎo)意義，但無(wú)法長(zhǎng)期得到真實(shí)詳細(xì)的配電線路的實(shí)時(shí)諧波數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)目前配電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)裝置大多采用離線式方法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，只能獲取測(cè)試期間片面的諧波數(shù)據(jù)，無(wú)法長(zhǎng)期得到真實(shí)詳細(xì)的配電線路的實(shí)時(shí)諧波數(shù)據(jù)，以及無(wú)法諧波無(wú)法精確定位等問(wèn)題。本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，數(shù)據(jù)檢測(cè)精確、使用方便、檢測(cè)實(shí)時(shí)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉;并且能結(jié)合GPS授時(shí)模塊對(duì)諧波在線監(jiān)測(cè)。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時(shí)模塊。
[0006]所述電流互感器、電壓互感器用于采集電力線路的電流、電壓信息，并通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊輸出給諧波分析模塊。
[0007]所述諧波分析模塊包括DSP數(shù)字信號(hào)處理器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，DSP數(shù)字信號(hào)處理器用于讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并進(jìn)行相關(guān)諧波參數(shù)的分析、運(yùn)算和處理;處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊送至控制模塊，控制模塊用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ);顯示模塊用于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)諧波參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；
[0008]所述GPS授時(shí)模塊，用于將DSP數(shù)字信號(hào)處理器讀取的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，由GPS授時(shí)實(shí)現(xiàn)同步采集，GPS授時(shí)模塊將采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊的授時(shí)通道顯示在控制模塊上。實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)精確同步與數(shù)據(jù)采集，提高精確性與整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步精度。
[0009]所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器為TMS320F2812型DSP芯片。該處理器是一款由Samsung半導(dǎo)體公司推出的高性能、低功耗、高集成度微處理器，極大地簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)。最高工作頻率可達(dá)150MHz，為實(shí)時(shí)控制和在較短的時(shí)間內(nèi)讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、完成復(fù)雜的算法提供了充分的條件。
[0010]所述無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊采用nRF2401型無(wú)線收發(fā)型模塊。
[0011]所述控制模塊由外部存儲(chǔ)器、ARM芯片處理器、以及外圍電路組成，其中ARM芯片處理器采用S3C2440B微處理器。
[0012]本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0013]1)、與傳統(tǒng)的離線式方法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相比，離線式監(jiān)測(cè)只能獲取測(cè)試期間片面的諧波數(shù)據(jù)，無(wú)法長(zhǎng)期得到真實(shí)詳細(xì)的配電線路的實(shí)時(shí)諧波數(shù)據(jù)，以及無(wú)法諧波無(wú)法精確定位等問(wèn)題。而利用HRF2401型無(wú)線收發(fā)型模塊，可以實(shí)現(xiàn)DSP與ARM芯片之間數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，能夠做到在線監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)、性能可靠，能夠?qū)ε潆娭C波進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。
[0014]2 )、安裝GPS授時(shí)模塊，對(duì)整個(gè)諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的同步采集，提高系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的時(shí)間同步的精確性。
【附圖說(shuō)明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時(shí)模塊。
[0017]所述電流互感器、電壓互感器都與配電網(wǎng)相連，電壓互感器和電流互感器的輸出端和信號(hào)調(diào)理模塊相連，所述的電壓互感器和電流互感器將被測(cè)的高電壓與大電流信號(hào)變換為A/D轉(zhuǎn)換模塊所需的小信號(hào)，電壓互感器二次側(cè)電壓變?yōu)?00V，電流互感器二次側(cè)變?yōu)?A，再經(jīng)低通濾波器濾除信號(hào)中的高頻干擾后，送入A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換模塊選用高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8364，利用ADS8364的6個(gè)通道對(duì)三相交流電壓、電流進(jìn)行同步采樣，16位的數(shù)字量確保了采樣精度。
[0018]所述的DSP數(shù)字信號(hào)處理器，DSP讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果并進(jìn)行相關(guān)諧波參數(shù)的分析、運(yùn)算和處理。DSP數(shù)字信號(hào)處理器采用TMS320F2812芯片，最高工作頻率可達(dá)150MHz，為實(shí)時(shí)控制和在較短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的算法提供了充分的條件，DSP響應(yīng)ARM控制模塊的指令控制ADS8364完成A/D轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算，對(duì)前端A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，運(yùn)用快速傅立葉算法(FFT)，可以測(cè)量三相電壓UA、UB,UC的分次諧波電壓、分次電壓諧波含量及總的電壓諧波含量;還可以測(cè)量三相電流IA、IBac的分次諧波電流、分次電流諧波含量及總的電流諧波含量。
[0019]所述的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采用nRF2401無(wú)線傳輸模塊，選用新型單片射頻收發(fā)器件111^2401，該器件工作于2.46取?2.5 GHz ISM頻段，輸出功率和通信頻道可通過(guò)編程進(jìn)行配置。同時(shí)，nRF2401功耗低，在以-6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流僅9mA，接收信號(hào)時(shí)，工作電流也僅12.3mA，特別適合單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合?？刂苙RF2401工作于接收模式，直到收到開(kāi)始采集的命令后才開(kāi)始采集并發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到DSP信號(hào)處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)包后，控制nRF2401工作于發(fā)射模式，將其讀出并通過(guò)向下發(fā)送指令，nRF2401無(wú)線傳輸模塊為諧波分析模塊DSP傳送采集到的電力信號(hào)，一旦接到指令，控制nRF2401工作于接收模式，接收數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)與控制模板連接，最終把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂颇０迳稀?br>[0020]所述控制模塊由外部存儲(chǔ)器、ARM芯片處理器及外圍電路組成。ARM芯片采用S3C2440B微處理器，該處理器是一款由Samsung半導(dǎo)體公司推出的高性能、低功耗、高集成度微處理器，具有豐富的硬件資源，極大地簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)。同時(shí)采用4.3寸TFT液晶屏用作顯示器，采用2GSD卡存儲(chǔ)諧波參數(shù)。
[0021]所述GPS授時(shí)模塊包括GPS模塊、遠(yuǎn)程通信模塊。GPS授時(shí)模塊接受由DSp與ARM芯片上反應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)采集GPS數(shù)據(jù)，發(fā)送當(dāng)前狀態(tài)等，數(shù)據(jù)獲取模塊就是通過(guò)與串口相連接的GPS模塊獲取當(dāng)前的GPS信息。GPS模塊型號(hào)為BR-355，遠(yuǎn)程通信模塊采用UT4432無(wú)線模塊。GPS模塊的數(shù)據(jù)通信采用串口進(jìn)行通信，GPS模塊每秒鐘向外發(fā)出一個(gè)PPS秒脈沖和一串定位、時(shí)鐘等信息。GPS模塊接收衛(wèi)星信號(hào)，通過(guò)授時(shí)通道(RS232)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步監(jiān)測(cè)，將通過(guò)諧波分析的DSP數(shù)字信號(hào)處理器讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由GPS授時(shí)實(shí)現(xiàn)同步采集，GPS授時(shí)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊的授時(shí)通道顯示在裝有ARM芯片的控制模塊上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)精確同步與數(shù)據(jù)采集。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，包括電流互感器、電壓互感器，其特征在于:所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時(shí)模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述電流互感器、電壓互感器用于采集電力線路的電流、電壓信息，并通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊輸出給諧波分析模塊;所述諧波分析模塊包括DSP數(shù)字信號(hào)處理器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，DSP數(shù)字信號(hào)處理器用于讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并進(jìn)行相關(guān)諧波參數(shù)的分析、運(yùn)算和處理;處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊送至控制模塊，控制模塊用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ);顯示模塊用于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)諧波參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；所述GPS授時(shí)模塊，用于將DSP數(shù)字信號(hào)處理器讀取的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，由GPS授時(shí)實(shí)現(xiàn)同步采集，GPS授時(shí)模塊將采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊的授時(shí)通道顯示在控制模塊上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器為TMS320F2812型DSP芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊采用nRF2401型無(wú)線收發(fā)型模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述控制模塊由外部存儲(chǔ)器、ARM芯片處理器、以及外圍電路組成，其中ARM芯片處理器采用S3C2440B微處理器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述GPS授時(shí)模塊包括GPS模塊、遠(yuǎn)程通信模塊，GPS授時(shí)模塊接受由DSP與ARM芯片上反應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)采集GPS數(shù)據(jù)，發(fā)送當(dāng)前狀態(tài);通過(guò)與串口相連接的GPS模塊獲取當(dāng)前的GPS信息。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:GPS模塊型號(hào)為BR-355，遠(yuǎn)程通信模塊采用UT4432無(wú)線模塊。
【文檔編號(hào)】G01R23/165GK205720433SQ201620578926
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】黃悅?cè)A, 聶德宇, 李振華
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)