專利名稱：電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置及其工作方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置帶來的諧波問題對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來了極大影響諧波被認(rèn)為是電網(wǎng)的一大公害，同時也阻礙了電力電子技術(shù)的發(fā)展，因此，對電力系統(tǒng)諧波問題的研究已被人們逐漸重視。
諧波危害可以歸結(jié)為1)消耗無功與增加線路損耗；2)引起設(shè)備過載、降低設(shè)備絕緣等級、加速絕緣老化甚至引起火災(zāi)等；3)降低負(fù)載工作性能(如使電機(jī)產(chǎn)生附加力矩等)；4)影響計量準(zhǔn)確度，影響繼電保護(hù)等裝置可靠運(yùn)行；5)對通信系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)等；6)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，危害電網(wǎng)安全運(yùn)行。
電力系統(tǒng)諧波是指對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。
目前高壓電網(wǎng)線路上諧波檢測通常采用檢測變電站PT線端的電壓的各次諧波含量來間接反映線路上的諧波情況，由于線路負(fù)載情況復(fù)雜，高壓線路與變電站PT線端的諧波情況不完全相同，采用變電站PT線端的諧波情況這樣不能真實(shí)反應(yīng)高壓線路上的諧波情況，為了準(zhǔn)確測量高壓電網(wǎng)線路上的諧波含量最好的方法是直接測量。
中國專利申請89105302.6公開了一種“電力系統(tǒng)諧波測量方法和測量儀”，中國專利申請92106527.2公開了一種“用電子計算機(jī)的電力諧波測量方法”，中國專利申請98110414.2公開了一種“電力系統(tǒng)諧波定量測量方法和測量儀”，中國專利申請200310105446.2公開了一種“測量工廠諧波的方法和測量儀”，這些測量裝置都是采用有線方式進(jìn)行電網(wǎng)諧波檢測的，對于高壓電網(wǎng)的檢測，無法直接獲得高壓電網(wǎng)電壓信號，上述現(xiàn)有技術(shù)不宜采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種通過場強(qiáng)法直接獲得高壓電網(wǎng)電壓的諧波信號且安全可靠的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置及其工作方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，包括用于通過場強(qiáng)法采集電網(wǎng)電壓信號的無線發(fā)送裝置和用于顯示所測電網(wǎng)電壓中諧波含量的無線接收裝置；無線發(fā)送裝置包括電極、信號采集處理電路、第一CPU單元和發(fā)送模塊；電極與信號采集處理電路的高壓電網(wǎng)電壓信號輸入端相連；信號采集處理電路的電網(wǎng)電壓信號輸出端接第一CPU單元的檢測電壓信號輸入端；第一CPU單元的電壓諧波信號輸出端接發(fā)送模塊的調(diào)制信號輸入端；發(fā)送模塊的調(diào)制信號輸出端與所述電極相連；無線發(fā)送裝置通過電極掛設(shè)在在高壓被測導(dǎo)線上或與高壓被測導(dǎo)線相靠近，以通過場強(qiáng)法采集高壓電網(wǎng)電壓；信號采集處理電路用于將所述高壓電網(wǎng)電壓通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓；第一CPU單元可根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量；發(fā)送模塊將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極發(fā)出無線信號；無線接收裝置包括接收天線、無線接收裝置、第二CPU單元和顯示模塊；接收天線與無線接收裝置的信號輸入端相連，無線接收裝置的解調(diào)輸出端接第二CPU單元的電壓諧波信號輸入端；第二CPU單元的視頻輸出端接顯示模塊；無線接收裝置通過接收天線接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置的無線信號，以獲得所述各次諧波的含量信息，后送入第二CPU單元，最后通過顯示模塊顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
上述技術(shù)方案中，無線發(fā)送裝置還包括驅(qū)動電路和聲光信號發(fā)生電路；第一CPU單元的聲光信號控制輸出端接驅(qū)動電路的驅(qū)動控制輸入端，驅(qū)動電路的驅(qū)動控制輸出端接聲光信號發(fā)生電路的控制信號輸入端；第一CPU單元通過驅(qū)動聲光信號發(fā)生電路以提示無線發(fā)送裝置是否工作正常。
上述技術(shù)方案中，無線發(fā)送裝置還包括與第一CPU單元的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端相連的頻率可調(diào)方波發(fā)生器，用于產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號，以在設(shè)備自檢時模擬電網(wǎng)電壓信號。
上述技術(shù)方案中，信號采集處理電路包括電感線圈和采樣分壓電路；電極與電感線圈相串聯(lián)，采樣分壓電路與電感線圈相并聯(lián)，用于在檢測時對電感線圈兩端的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以獲得所述檢測電壓并送入第一CPU單元的檢測電壓信號輸入端；或信號采集處理電路包括電阻和采樣分壓電路；電極依次串聯(lián)電阻和采樣分壓電路，在檢測時采樣分壓電路對電阻的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以獲得所述檢測電壓并送入第一CPU單元的檢測電壓信號輸入端。
上述電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，包括如下步驟A、無線發(fā)送裝置通過電極掛設(shè)在被測高壓導(dǎo)線上或與高壓被測導(dǎo)線相靠近；B、信號采集處理電路將電極采集的高壓電網(wǎng)電壓信號通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓，并送入第一CPU單元的檢測電壓信號輸入端；C、第一CPU單元可根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息，后送入發(fā)送模塊的調(diào)制信號輸入端；D、發(fā)送模塊將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極發(fā)出無線信號；E、無線接收裝置中，無線接收裝置通過接收天線接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置的無線信號，并獲得所述各次諧波的含量信息；F、第二CPU單元獲得所述各次諧波的含量信息，并通過顯示模塊顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
上述技術(shù)方案中，在上述步驟C中，當(dāng)?shù)谝籆PU單元根據(jù)所述檢測電壓分析電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息時，第一CPU單元先連續(xù)采集所述檢測電壓的多個整周期波形并將這些波形信息存入第一CPU單元的緩沖存儲器中；每采集一個整周期波形，第一CPU單元就查看一次其緩沖存儲器是否滿，當(dāng)此緩沖區(qū)滿時即開始采用快速傅立葉變換對所述采集的多個整周期波形進(jìn)行分析，并得出該電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
上述技術(shù)方案中，第一CPU單元的聲光信號控制輸出端輸出工作狀態(tài)信號，經(jīng)驅(qū)動電路后控制聲光信號發(fā)生電路，以提示無線發(fā)送裝置是否工作正常。
上述技術(shù)方案中，在上述步驟A-F之前，頻率可調(diào)方波發(fā)生器產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號并送入第一CPU單元的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端，以模擬電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行設(shè)備自檢；若聲光信號發(fā)生電路發(fā)出聲光信號，則自檢成功，無線發(fā)送裝置可工作正常；反之，則自檢失敗，無線發(fā)送裝置不能工作正常。
上述技術(shù)方案中，所述將電極采集的高壓電網(wǎng)電壓信號通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓的方法，包括磁場耦合法和電場耦合法。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明將電網(wǎng)諧波檢測裝置分為兩部分，即無線發(fā)送裝置和無線接收裝置，檢測時，先將無線發(fā)送裝置通過電極掛設(shè)在高壓導(dǎo)線上或與被測高壓導(dǎo)線相靠近，便可進(jìn)行檢測；無線發(fā)送裝置通過電極采集電網(wǎng)電壓信號以分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量，后將該各次諧波的含量信息調(diào)制后通過電極以無線信號發(fā)出；無線接收裝置接收該無線信號，經(jīng)解調(diào)后，即得到所述各次諧波的含量信息，最后通過顯示模塊顯示。本發(fā)明的電網(wǎng)諧波檢測裝置在檢測過程中，可以無線方式直接獲得高壓電網(wǎng)電壓的諧波信號，故安全性高，可靠性好。(2)本發(fā)明中，無線發(fā)送裝置中設(shè)有頻率可調(diào)方波發(fā)生器，用于產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號，以在設(shè)備自檢時模擬高壓電網(wǎng)電壓信號，以及時判斷該無線發(fā)送裝置能否正常工作，如可檢查無線通訊是否正常，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的安全性和可靠性。(3)本發(fā)明中，無線發(fā)送裝置中采用聲光信號發(fā)生電路，以在檢測過程中判斷該無線發(fā)送裝置是否正常工作，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的可靠性。(4)本發(fā)明中，信號采集處理電路采用磁場耦合法和電場耦合法，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，所采集得的檢測電壓無失真。(5)本發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀在使用時，可手持無線接收裝置觀察檢測結(jié)果，使用方便安全。(6)測量時，電極與被測高壓導(dǎo)線相接觸或不相接觸，便于操作，安全方便；電極與被測高壓導(dǎo)線不相接觸時的間距為1-20cm，間距大小與被測電網(wǎng)電壓的等級有關(guān)，電壓越高，間距可以越大。(7)本發(fā)明還可以應(yīng)用于基于場強(qiáng)法的高壓帶電顯示裝置以及基于場強(qiáng)法的避雷器性能檢測裝置上。


圖1為發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀用于高壓電網(wǎng)諧波檢測時的總體示意圖；圖2為本發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀中的無線發(fā)送裝置的電路框圖；圖3為本發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀中的無線接收裝置的電路框圖；圖4為本發(fā)明的電網(wǎng)諧波無線檢測儀用于低壓電網(wǎng)諧波檢測時的總體示意圖；圖5和圖6為無線發(fā)送裝置中的信號采集處理電路的兩種電路原理圖；圖7為本發(fā)明的無線發(fā)送裝置中的CPU單元的程序流程框圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置包括用于場強(qiáng)法采集電網(wǎng)電壓信號的無線發(fā)送裝置1和用于手持顯示所測電網(wǎng)電壓中諧波含量的無線接收裝置2。
見圖2，無線發(fā)送裝置1包括電極1-1、信號采集處理電路1-2、第一CPU單元1-3和發(fā)送模塊1-4、驅(qū)動電路1-5、聲光信號發(fā)生電路1-6和頻率可調(diào)方波發(fā)生器1-7。
電極1-1為一金屬導(dǎo)體，該金屬導(dǎo)體外表可以包裹絕緣層。電極1-1與信號采集處理電路1-2的高壓電網(wǎng)電壓信號輸入端相電連接；信號采集處理電路1-2的電網(wǎng)電壓信號輸出端接第一CPU單元1-3的檢測電壓信號輸入端；第一CPU單元1-3的電壓諧波信號輸出端接發(fā)送模塊1-4的調(diào)制信號輸入端；發(fā)送模塊1-4的調(diào)制信號輸出端與所述電極1-1相電連接。
頻率可調(diào)方波發(fā)生器1-7的工頻信號輸出端與第一CPU單元1-3的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端相連，用于產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號，以在設(shè)備自檢時模擬電網(wǎng)電壓信號。只有當(dāng)自檢成功時，才可進(jìn)行高壓電網(wǎng)線路諧波的檢測。
第一CPU單元1-3的聲光信號控制輸出端接驅(qū)動電路1-5的驅(qū)動控制輸入端，驅(qū)動電路1-5的驅(qū)動控制輸出端接聲光信號發(fā)生電路1-6的控制信號輸入端；第一CPU單元1-3通過驅(qū)動聲光信號發(fā)生電路1-6提示無線發(fā)送裝置1是否工作正常。當(dāng)無線發(fā)送裝置1正常工作時，聲光信號發(fā)生電路1-6生成生光信號；反之，無生光信號生成。
見圖3，無線接收裝置2包括接收天線2-1、無線接收裝置2-2、第二CPU單元2-3和顯示模塊2-4。接收天線2-1與無線接收裝置2-2的信號輸入端相連，無線接收裝置2-2的解調(diào)輸出端接第二CPU單元2-3的電壓諧波信號輸入端；第二CPU單元2-3的視頻輸出端接顯示模塊2-4，以顯示電網(wǎng)電壓中各次諧波含量；無線接收裝置2-2通過接收天線2-1接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置1的無線信號，以獲得所述各次諧波的含量信息，后送入第二CPU單元2-3；第二CPU單元2-3通過顯示模塊2-4顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
仍見圖1，無線發(fā)送裝置1上的電極1-1的頂部可以為全絕緣材料制成的彎曲部，也可以為導(dǎo)體，使用時通過絕緣操作桿3掛設(shè)于被測高壓導(dǎo)線(或相靠近)，以采集高壓電網(wǎng)電壓。電極1-1同時作為無線發(fā)送裝置1的發(fā)射無線信號的天線。所述高壓電網(wǎng)電壓范圍在0.6KV-500KV。
所述場強(qiáng)法包括磁場耦合法和電場耦合法。
當(dāng)無線發(fā)送裝置1采用磁場耦合法檢測電網(wǎng)電壓時，如圖5，信號采集處理電路1-2包括電感線圈L1和由電阻R1、R2構(gòu)成的采樣分壓電路；電極1-1與電感線圈L1相串聯(lián)，采樣分壓電路與電感線圈L1相并聯(lián)，采樣分壓電路用于對電感線圈L1兩端的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以獲得所述檢測電壓V1。檢測時，所測高壓導(dǎo)線周圍的電磁信號在電感線圈L1上感應(yīng)出電動勢，該電動勢經(jīng)采樣分壓電路分壓后得出所述檢測電壓V1，并送入第一CPU單元1-3的檢測電壓信號輸入端。
當(dāng)無線發(fā)送裝置1采用電場耦合法檢測電網(wǎng)電壓時，如圖6，信號采集處理電路1-2包括電阻R3和采樣分壓電路即電阻R4；電極1-1依次串聯(lián)電阻R3和R4，電阻R4用于對電阻R3的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以在電阻R3和R4的接點(diǎn)處獲得所述檢測電壓V1。檢測時，所測高壓導(dǎo)線周圍的電場信號在電極1-1上感應(yīng)出電荷，變換成電流后經(jīng)電阻R3換成電壓信號，通過采樣分壓電路即電阻R4分壓后得出所述檢測電壓V1，并送入第一CPU單元1-3的檢測電壓信號輸入端。
當(dāng)?shù)谝籆PU單元1-3獲得的所述電網(wǎng)電壓信號為一整周期的波形時，第一CPU單元1-3查看其緩沖區(qū)是否滿，當(dāng)此緩沖區(qū)滿時即可采用快速傅立葉變換(FFT變換)對所述電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行分析，并得出該電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量；最后第一CPU單元1-3的電壓諧波信號輸出端輸出該各次諧波的含量信息，由發(fā)送模塊1-4調(diào)制后通過電極1-1無線發(fā)出?？墒殖值臒o線接收裝置2即可接收來自無線發(fā)送裝置1的無線信號并由顯示模塊2-4顯示所測電網(wǎng)電壓中諧波。
所述基于傅立葉變換的諧波測量是當(dāng)今應(yīng)用最多也是最廣泛的一種方法，精度較高、使用方便。第一CPU單元1-3可以采用嵌入式系統(tǒng)ARM、數(shù)字信號處理器IDSP、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和單片機(jī)等。所述無線信號的頻率在200-900MHz，調(diào)制方式可以采用ASK、PSK或FSK等。
上述電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，包括如下步驟A、無線發(fā)送裝置1通過電極1-1掛設(shè)在被測高壓導(dǎo)線上；
B、信號采集處理電路1-2將電極1-1采集的高壓電網(wǎng)電壓信號通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓，并送入第一CPU單元1-3的檢測電壓信號輸入端；C、第一CPU單元1-3根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息，后送入發(fā)送模塊1-4的調(diào)制信號輸入端；其中，見圖7，當(dāng)?shù)谝籆PU單元1-3根據(jù)所述檢測電壓分析電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息時，第一CPU單元1-3先連續(xù)采集所述檢測電壓的多個(本實(shí)施例為15個，其他實(shí)施例中可以是6至30個)整周期波形并將這些波形信息存入第一CPU單元1-3的緩沖存儲器中；每采集一個整周期波形，第一CPU單元1-3就查看一次其緩沖存儲器是否滿，當(dāng)此緩沖區(qū)滿時即開始采用快速傅立葉變換對所述采集的多個整周期波形進(jìn)行分析，并得出該電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。第一CPU單元1-3的緩沖存儲器的容量越大，可采集的所述整周期波形就越多，測量結(jié)果就越可靠。
D、發(fā)送模塊1-4將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極1-1發(fā)出無線信號；E、無線接收裝置2中，無線接收裝置2-2通過接收天線2-1接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置1的無線信號，并獲得所述各次諧波的含量信息；F、第二CPU單元2-3獲得所述各次諧波的含量信息，并通過顯示模塊2-4顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
第一CPU單元1-3的聲光信號控制輸出端輸出工作狀態(tài)信號，經(jīng)驅(qū)動電路1-5后控制聲光信號發(fā)生電路1-6，以提示無線發(fā)送裝置1是否工作正常。
在上述步驟A-F之前，頻率可調(diào)方波發(fā)生器1-7產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號并送入第一CPU單元1-3的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端，以模擬電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行設(shè)備自檢；若聲光信號發(fā)生電路1-6發(fā)出聲光信號，則自檢成功，無線發(fā)送裝置1可工作正常；反之，則自檢失敗，無線發(fā)送裝置1不能工作正常。
所述的磁場耦合法檢測電網(wǎng)電壓的工作原理如下當(dāng)高壓電網(wǎng)變化的電流較大時，周圍場強(qiáng)也很高，電網(wǎng)諧波無線檢測儀工作時，將無線發(fā)送裝置1的電極1-1與高壓單相線路接觸(或接近)，則根據(jù)電磁場理論在電極1-1上就可耦合出具有相應(yīng)相位關(guān)系的工頻電磁信號，該電磁信號又能在電感線圈上感應(yīng)出相應(yīng)電動勢εi。
當(dāng)電極1-1的高壓電力線路的距離為A時，根據(jù)“畢奧-薩伐爾定律”計算得出此時電極所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=μ0i2πA.]]>又根據(jù)電磁感應(yīng)定律知道，電動勢εi的大小與穿過電感線圈的磁通量的變化率 成正比即ϵi=-dφdt]]>式中“-”號確定了感應(yīng)電動勢εi的方向，由于φ=BS=μ0Niπr122πA]]>其中N為串聯(lián)電感線圈的匝數(shù)，μ0為真空磁導(dǎo)率，r1為電感線圈的半徑，i為高壓線的工頻電流信號i＝Im cos(ωt+)。
于是得出 可見εi的大小與高壓電力線路電流i、電感線圈的各參數(shù)(r1、N)、裝置距離高壓電力線路的距離A等有關(guān)；εi的相位與原來線路電流i的相位相差π。
此電動勢εi通過采樣分壓電路分壓后，即得出所述電網(wǎng)電壓信號，該方法適用于大電流的情況。
所述的電場耦合法檢測電網(wǎng)電壓的工作原理如下根據(jù)電場理論，輸電線路通電情況下其周圍工頻電場變化頻率很低，屬準(zhǔn)靜態(tài)場范疇。導(dǎo)體在交變電場的作用下可以產(chǎn)生感應(yīng)電荷，在導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)出的電荷，可以形成的感應(yīng)電流。
根據(jù)i=Cdudt,]]>i=dqdt,]]>C=Sϵd,]]>則電荷的表達(dá)式為 其中q為變化的電荷量，ε為真空介電常數(shù)，S為電容極板面積-導(dǎo)體的面積，d為兩電容極板之間的距離-高壓線與導(dǎo)體之間的距離，u為高壓電力線的工頻電壓信號u＝Umsin(ωt+)。
可見q的大小與高壓電力線路的電壓u、導(dǎo)線面積S、導(dǎo)線距離高壓電力線路距離d等有關(guān)。將電機(jī)1-1上生成的感應(yīng)電荷變換成電流信號后，經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過采樣分壓電路分壓后，即得出所述電網(wǎng)電壓信號，該方法適用于高電壓的情況。
應(yīng)用例1實(shí)施例1的電網(wǎng)諧波無線檢測儀可適用于低壓電網(wǎng)諧波檢測。
見圖4，無線發(fā)送裝置1中的信號采集處理電路1-2設(shè)有通過導(dǎo)線1-8與低壓電網(wǎng)的火線L與零線N相點(diǎn)連接的低壓電網(wǎng)電壓信號輸入端，用于采集低壓電網(wǎng)電壓。所測的低壓電網(wǎng)的電壓范圍可在0-660V之間。電極1-1僅作為無線發(fā)送裝置1發(fā)射無線信號的天線。
信號采集處理電路1-2將低壓電網(wǎng)電壓經(jīng)采樣分壓電路分壓后，即得出電網(wǎng)電壓信號，并送入第一CPU單元1-3的檢測電壓信號輸入端。
當(dāng)?shù)谝籆PU單元1-3獲得的電網(wǎng)電壓信號為一整周期波形時，第一CPU單元1-3查看其緩沖區(qū)是否滿，當(dāng)此緩沖區(qū)滿時即可采用快速傅立葉變換(FFT變換)對所述電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行分析，并得出該電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量；最后第一CPU單元1-3的電壓諧波信號輸出端輸出該各次諧波的含量信息，由發(fā)送模塊1-4調(diào)制后通過電極1-1發(fā)出相應(yīng)的無線信號?？墒殖值臒o線接收裝置2即可接收并顯示所測電網(wǎng)電壓中諧波。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，其特征在于包括用于通過場強(qiáng)法采集電網(wǎng)電壓信號的無線發(fā)送裝置(1)和用于顯示所測電網(wǎng)電壓諧波含量的無線接收裝置(2)；無線發(fā)送裝置(1)包括電極(1-1)、信號采集處理電路(1-2)、第一CPU單元(1-3)和發(fā)送模塊(1-4)；電極(1-1)與信號采集處理電路(1-2)的高壓電網(wǎng)電壓信號輸入端相連；信號采集處理電路(1-2)的電網(wǎng)電壓信號輸出端接第一CPU單元(1-3)的檢測電壓信號輸入端；第一CPU單元(1-3)的電壓諧波信號輸出端接發(fā)送模塊(1-4)的調(diào)制信號輸入端；發(fā)送模塊(1-4)的調(diào)制信號輸出端與所述電極(1-1)相連；無線發(fā)送裝置(1)通過電極(1-1)掛設(shè)在高壓被測導(dǎo)線上或與高壓被測導(dǎo)線相靠近，以通過場強(qiáng)法采集高壓電網(wǎng)電壓；信號采集處理電路(1-2)用于將所述高壓電網(wǎng)電壓通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓；第一CPU單元(1-3)可根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量；發(fā)送模塊(1-4)將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極(1-1)發(fā)送無線信號；無線接收裝置(2)包括接收天線(2-1)、無線接收裝置(2-2)、第二CPU單元(2-3)和顯示模塊(2-4)；接收天線(2-1)與無線接收裝置(2-2)的信號輸入端相連，無線接收裝置(2-2)的解調(diào)輸出端接第二CPU單元(2-3)的電壓諧波信號輸入端；第二CPU單元(2-3)的視頻輸出端接顯示模塊(2-4)；無線接收裝置(2-2)通過接收天線(2-1)接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置(1)的無線信號，以獲得所述各次諧波的含量信息，后送入第二CPU單元(2-3)，最后通過顯示模塊(2-4)顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，其特征在于無線發(fā)送裝置(1)還包括驅(qū)動電路(1-5)和聲光信號發(fā)生電路(1-6)；第一CPU單元(1-3)的聲光信號控制輸出端接驅(qū)動電路(1-5)的驅(qū)動控制輸入端，驅(qū)動電路(1-5)的驅(qū)動控制輸出端接聲光信號發(fā)生電路(1-6)的控制信號輸入端；第一CPU單元(1-3)通過驅(qū)動聲光信號發(fā)生電路(1-6)以提示無線發(fā)送裝置(1)是否工作正常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，其特征在于無線發(fā)送裝置(1)還包括與第一CPU單元(1-3)的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端相連的頻率可調(diào)方波發(fā)生器(1-7)，用于產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號，以在設(shè)備自檢時模擬電網(wǎng)電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，其特征在于信號采集處理電路(1-2)包括電感線圈和采樣分壓電路；電極(1-1)與電感線圈相串聯(lián)，采樣分壓電路與電感線圈相并聯(lián)，用于在檢測時對電感線圈兩端的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以獲得所述檢測電壓并送入第一CPU單元(1-3)的檢測電壓信號輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置，其特征在于信號采集處理電路(1-2)包括電阻和采樣分壓電路；電極(1-1)依次串聯(lián)電阻和采樣分壓電路，在檢測時采樣分壓電路對電阻的耦合電壓進(jìn)行采樣分壓，以獲得所述檢測電壓并送入第一CPU單元(1-3)的檢測電壓信號輸入端。
6.上述電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，包括如下步驟A、無線發(fā)送裝置(1)通過電極(1-1)接觸或靠近被測高壓導(dǎo)線；B、信號采集處理電路(1-2)將電極(1-1)采集的高壓電網(wǎng)電壓信號通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓，并送入第一CPU單元(1-3)的檢測電壓信號輸入端；C、第一CPU單元(1-3)根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息，后送入發(fā)送模塊(1-4)的調(diào)制信號輸入端；D、發(fā)送模塊(1-4)將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極(1-1)發(fā)出無線信號；E、無線接收裝置(2)中，無線接收裝置(2-2)通過接收天線(2-1)接收并解調(diào)來自無線發(fā)送裝置(1)的無線信號，并獲得所述各次諧波的含量信息；F、第二CPU單元(2-3)獲得所述各次諧波的含量信息，并通過顯示模塊(2-4)顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，其特征在于在上述步驟C中，當(dāng)?shù)谝籆PU單元(1-3)根據(jù)所述檢測電壓分析電網(wǎng)電壓中各次諧波含量的信息時，第一CPU單元(1-3)先連續(xù)采集所述檢測電壓的多個整周期波形并將這些波形信息存入第一CPU單元(1-3)的緩沖存儲器中；每采集一個整周期波形，第一CPU單元(1-3)就查看一次其緩沖存儲器是否滿，當(dāng)此緩沖區(qū)滿時即開始采用快速傅立葉變換對所述采集的多個整周期波形進(jìn)行分析，并得出該電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，其特征在于第一CPU單元(1-3)的聲光信號控制輸出端輸出工作狀態(tài)信號，經(jīng)驅(qū)動電路(1-5)后控制聲光信號發(fā)生電路(1-6)，以提示無線發(fā)送裝置(1)是否工作正常。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，其特征在于在上述步驟A-F之前，頻率可調(diào)方波發(fā)生器(1-7)產(chǎn)生工頻基準(zhǔn)方波信號并送入第一CPU單元(1-3)的模擬電網(wǎng)電壓信號輸入端，以模擬電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行設(shè)備自檢；若聲光信號發(fā)生電路(1-6)發(fā)出聲光信號，則自檢成功，無線發(fā)送裝置(1)可工作正常；反之，則自檢失敗，無線發(fā)送裝置(1)不能工作正常。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置的工作方法，其特征在于所述將電極(1-1)采集的高壓電網(wǎng)電壓信號通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓的方法，包括磁場耦合法和電場耦合法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)諧波無線檢測儀的電路裝置及其工作方法；該裝置包括用于通過場強(qiáng)法采集電網(wǎng)電壓信號的無線發(fā)送裝置和用于顯示所測電網(wǎng)電壓中諧波含量的無線接收裝置；無線發(fā)送裝置中，電極以接觸或非接觸方式靠近高壓導(dǎo)線以采集高壓電網(wǎng)電壓；信號采集處理電路將所述高壓電網(wǎng)電壓通過場強(qiáng)法耦合成檢測電壓；CPU單元根據(jù)所述檢測電壓分析出電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量；發(fā)送模塊將所述各次諧波的含量信息經(jīng)調(diào)制后由電極發(fā)出；無線接收裝置無線接收并顯示模塊顯示所測電網(wǎng)電壓中各次諧波的含量。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于基于場強(qiáng)法的高壓電網(wǎng)諧波的無線檢測上，還可應(yīng)用于基于場強(qiáng)法的高壓帶電顯示裝置以及基于場強(qiáng)法的避雷器性能檢測上。
文檔編號G08C17/00GK101017602SQ20071001977
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者張金波, 胡鋼 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)