一種高性能電能質(zhì)量分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電力測(cè)量裝置技術(shù)，尤其涉及一種高性能電能質(zhì)量分析儀結(jié)構(gòu)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能作為人們廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域里的重要能源，其應(yīng)用程度也成為了 衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。在滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)和人民 生活對(duì)電能需求量的同時(shí)，提高對(duì)電能質(zhì)量的要求是一個(gè)國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)、科技水平提 高、社會(huì)文明程度進(jìn)步的表現(xiàn)，是信息時(shí)代和信息社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，是增強(qiáng)用電效率、 節(jié)能降損、改善電氣環(huán)境、提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益W及工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保證。
[0003] 近年來(lái)，我國(guó)電力事業(yè)無(wú)論是發(fā)電總量還是電網(wǎng)的建設(shè)都得到了迅猛發(fā)展，電力 系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，電能緊缺的問(wèn)題已逐步解決。然而隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力 系統(tǒng)污染現(xiàn)象也日益嚴(yán)重，特別是各種干擾性負(fù)荷，使公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量日益惡化，嚴(yán)重 地威脅著電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0004] 為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電能的綜合管理水平，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的電能， 必須對(duì)影響電能質(zhì)量的諸多因素進(jìn)行綜合治理，改善電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)，使其達(dá)到國(guó)標(biāo) 規(guī)定的正常水平。而提出合理的治理方案，必須依賴(lài)于對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤。因 此，研制一種新型的電能質(zhì)量分析儀，有效地進(jìn)行電能質(zhì)量分析，對(duì)保證電網(wǎng)和廣大用戶(hù)的 電氣設(shè)備和各種用電器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量具 有重要意義。
[000引 目前，測(cè)量和評(píng)判電網(wǎng)電能質(zhì)量，包括測(cè)量電網(wǎng)諧波含量、直流分量和無(wú)功功率主 要有四種方法：功率H角法（跨相法），時(shí)延法（電流信號(hào)時(shí)域移相90° )，低通濾波器法 和希爾伯特?cái)?shù)字濾波器法。大多數(shù)同類(lèi)產(chǎn)品中無(wú)功功率的計(jì)量方法都使用功率H角法或時(shí) 延法，但功率H角法必須依賴(lài)于H相電壓平衡（H相電壓夾幅值完全相等，相位完全相差 120° )的理想條件，而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)情況并非如此，因此會(huì)引入比較大的誤差；時(shí)延法 利用時(shí)域電壓或者電流移相，但該種方法實(shí)際上只按照基波相角進(jìn)行移相，缺乏對(duì)諧波相 角的考慮，而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)不可能是理想的單一頻率的正弦波，所W也會(huì)造成諧波含量和 無(wú)功功率測(cè)量不準(zhǔn)。
[0006] 在目前相關(guān)技術(shù)中，在非正弦電路中無(wú)功功率的概念和計(jì)算公式定義存在著較大 的分歧，且物理意義也不是很清晰，國(guó)際IEC組織正編寫(xiě)IEC 62053標(biāo)準(zhǔn)第24部分0. 5級(jí) 無(wú)功標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)重新定義其物理意義，并且使用普通電測(cè)量設(shè)備對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，無(wú)法對(duì)非 正弦電路中的無(wú)功功率進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。
[0007] 另一層面，在電能質(zhì)量中，閃變是電光源的亮度隨時(shí)間波動(dòng)造成的不穩(wěn)定視覺(jué)感 受，電光源亮度的變化是電壓波動(dòng)的結(jié)果，因此閃變和電壓波動(dòng)有明確聯(lián)系，也和人的視覺(jué) 反應(yīng)相關(guān)。嚴(yán)重電壓閃變會(huì)影響工作人員的工作效率和身也健康，因此電壓閃變是電能質(zhì) 量的重要指標(biāo)，IEC 61000-4-15提供了閃變測(cè)量（電能質(zhì)量）儀器的設(shè)計(jì)規(guī)范和校準(zhǔn)規(guī)范， 因此可根據(jù)lEC 61000-4-15對(duì)閃變測(cè)量（電能質(zhì)量）儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，為此制造高精度、高 性能的電能質(zhì)量分析儀。
[0008] 盡管IEC 61000-4-15定義的大部分測(cè)量環(huán)節(jié)用模擬器件表示，但目前的閃變（電 能質(zhì)量）分析儀基本為數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，該有利于測(cè)量精度和穩(wěn)定性的提高。為提高數(shù)字化閃 變（電能質(zhì)量）分析儀的測(cè)量精度，首先需要高精度、高性能采樣設(shè)備，快速準(zhǔn)確的計(jì)算方 法，并應(yīng)選擇合適的采樣率及減少各測(cè)量環(huán)節(jié)的誤差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提提供一種電網(wǎng)電能質(zhì)量分析儀， 由電能質(zhì)量分析模塊、閃變分析模塊分別連接處理器計(jì)算模塊，處理器計(jì)算模塊連接顯示 器；
[0010] 其中，所述電能質(zhì)量分析模塊由采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊依序連接組 成；所述閃變分析模塊由適配器、組合濾波器、比例因子依序連接組成；所述組合濾波器由 平方解調(diào)器、高通濾波器、低通濾波器和一階低通濾波器依序連接組成；采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換 模塊、數(shù)字濾波模塊、處理器計(jì)算模塊和顯示器依序連接。
[0011] 本實(shí)用新型工作原理
[0012] 一、電能質(zhì)量分析
[0013] 所述采樣模塊連接入電網(wǎng)，用于獲得非正弦電路中的模擬電壓信號(hào)u(t)和模擬 電流信號(hào)i (t) ;AD轉(zhuǎn)換模塊連接至采樣模塊，用于對(duì)U (t)和i (t)分別進(jìn)行采樣，將U (t)和 i(t)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)u(n)和數(shù)字電流信號(hào)i(n);數(shù)字濾波模塊連接至AD轉(zhuǎn)換模塊， 用于根據(jù)預(yù)定的數(shù)字濾波模塊Wc_H(n)對(duì)u(n)和i(n)進(jìn)行濾波，分別得到濾波信號(hào)U' (n) 和i ' (n)，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算方法和公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能電能質(zhì)量分析儀，其特征在于：由電能質(zhì)量分析模塊、閃變分析模塊分 別連接處理器計(jì)算模塊，處理器計(jì)算模塊連接顯示器； 其中，所述電能質(zhì)量分析模塊由采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊依序連接組成； 所述閃變分析模塊由適配器、組合濾波器、比例因子依序連接組成；所述組合濾波器由平 方解調(diào)器、高通濾波器、低通濾波器和一階低通濾波器依序連接組成；采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模 塊、數(shù)字濾波模塊、處理器計(jì)算模塊和顯示器依序連接。
【專(zhuān)利摘要】一種高性能電能質(zhì)量分析儀，由電能質(zhì)量分析模塊、閃變分析模塊分別連接處理器計(jì)算模塊，處理器計(jì)算模塊連接顯示器；其中，所述電能質(zhì)量分析模塊由采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊依序連接組成；所述閃變分析模塊由適配器、組合濾波器、比例因子依序連接組成；所述組合濾波器由平方解調(diào)器、高通濾波器、低通濾波器和一階低通濾波器依序連接組成；采樣模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、處理器計(jì)算模塊和顯示器依序連接。本實(shí)用新型具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、采樣速度快、性能可靠、功能完善、顯示界面豐富、結(jié)構(gòu)輕巧的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01R31-00, G05B19-042
【公開(kāi)號(hào)】CN204287334
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420696793
【發(fā)明人】沈鑫, 閆永梅, 曹敏, 張林山, 李月梅
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日