專利名稱：電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它屬于一種對電能質(zhì)量進行監(jiān)測記錄分析的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)和運輸部門中，非線性電力負荷在大量增加。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管整流和換流技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，例如冶金、化工、礦山部門大量使用晶閘管整流電源，工業(yè)中大量使用變頻調(diào)速裝置，電氣化鐵路中采用交流單相整流供電的機車，高壓大容量直流輸電中的換流站，家用電器的變頻等，使得電力網(wǎng)負荷急劇加大。特別是沖擊性、非線性負荷容量不斷增長，使得電網(wǎng)發(fā)生波形畸變、電壓波動等電能質(zhì)量問題。電力部門不僅要滿足用戶對電能數(shù)量不斷增長的需要，而且還要提供合格質(zhì)量的電能。為解決上述問題，人們已研究出一些只有功能比較單一的相關(guān)儀器儀表，如諧波分析儀、電壓波動與閃變監(jiān)測裝置等，由于這些裝置價格十分昂貴，無法普及使用。另外它們還存在著功能單一、監(jiān)測分析質(zhì)量差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測裝置存在的價格昂貴、功能單一、監(jiān)測分析質(zhì)量差的技術(shù)難點并提供一種價格低廉、功能齊全、監(jiān)測分析質(zhì)量高的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊、數(shù)據(jù)顯示輸出模塊和人機接口模塊組成，其中1)數(shù)據(jù)采集模塊由四路電壓傳感器、至少十六路電流傳感器、若干個模擬開關(guān)、若干路保持電路、若干路信號校正電路和多路數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，四路電壓傳感器和至少十六路電流傳感器與模擬開關(guān)的輸入端連接，模擬開關(guān)的輸出端與保持電路的輸入端連接，保持電路的輸出端與信號校正電路的輸入端連接，信號校正電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸入端連接；2)數(shù)據(jù)處理及分析模塊由工業(yè)控制計算機和數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)成，由數(shù)據(jù)采集模塊采集的電壓和電流值經(jīng)數(shù)據(jù)處理及分析模塊采用小波分析方法分別進行諧波計算分析、功率計算、電壓和電流計算、功率因數(shù)計算后向數(shù)據(jù)顯示輸出模塊輸出；3)數(shù)據(jù)顯示輸出模塊由液晶顯示器和顯示輸出的軟件模塊構(gòu)成，液晶顯示器的輸入端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸出端連接，以便將數(shù)據(jù)處理及分析模塊輸出的數(shù)據(jù)及人機接口模塊的命令顯示出來；4)人機接口模塊由工控軟件和工控外設(shè)設(shè)備構(gòu)成，人機接口模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的控制接口和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊的輸入端連接，以便于將用戶的命令傳輸給數(shù)據(jù)處理及分析模塊和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊。
所述四路電壓傳感器V1、V2、V3、V4為WB3V411S電壓隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U7(MAX309)的S1～S4、S11～S14端和模擬開關(guān)U8(MAX309)的S11～S14端連接。
所述至少十六路的電流傳感器I1～I16為WB3I411S電流隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U1～U6(MAX308)的NO1～NO8端連接。
所述保持電路由芯片U9(LF398)、電阻R1、R2、R3、可變電阻RW1和電容C1、C2、C3、C4、C5組成，電阻R1的一端與芯片U9的3端連接，電阻R1的另一端與模擬開關(guān)的輸出端連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端與可變電阻RW1的一個固定端連接，可變電阻RW1的另一個固定端與電容C1的一端連接后再與芯片U9的1端連接并與+12V電源連接，可變電阻RW1的活動端與芯片U9的2端連接，電容C1另一端接地，電容C2的一端與芯片U9的4端連接且接-12V電源，電容C2的另一端接地，電容C4和C5串聯(lián)后其一端與電容C3的一端連接并與芯片U9的6端連接，電容C4和C5串聯(lián)后其另一端與電容C3的另一端連接后接地，芯片U9的7端接地，電阻R3的一端與芯片U9的8端連接，電阻R3的另一端與+5V電源連接，芯片U9的5端為輸出端。
所述信號校正電路由芯片U10A(LM1558)、U10B(LM1558)、電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、可變電阻RW2、電容C6、C7、C8、C9、二極管D1、D2、穩(wěn)壓管Z1和瞬態(tài)電壓抑制器T1組成，電阻R4的一端與保持電路芯片U9的5端連接，電阻R4的另一端與二極管D1的負極、二極管D2的正極、電阻R5、R6的一端和電容C7的一端連接后接芯片U10A的3端，二極管D1的正極與二極管D2的負極連接后接芯片U10A的2端，電容C6的一端與電阻R7的一端連接后接芯片U10A的2端，電容C6的另一端與電阻R7的另一端連接后接地，可變電阻RW2的一個固定端與電阻R5的另一端連接，可變電阻RW2的另一個固定端與可變電阻RW2的活動端連接后接芯片U10A的1端，電容C7的另一端與可變電阻RW2的另一個固定端連接，電阻R6的另一端與可變電阻RW2的活動端連接，芯片U10A的+端接+12V電源，芯片U10A的-端接-12V電源，電阻R8的一端與芯片U10A的1端連接，電阻R8的另一端與電容C8的一端連接后與芯片U10B的6端連接，電容C8的另一端接地，芯片U10B的5端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的一端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的另一端與穩(wěn)壓管Z1的負極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的負極和電容C9的一端連接后接多路數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，穩(wěn)壓管Z1的正極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的正極和電容C9的另一端共地。
所述多路數(shù)據(jù)采集卡，其具有增益12位A/D轉(zhuǎn)換功能，采樣速率為100KS/s，每個輸入通道的增益可以編程，卡上集成4k采樣FIFO緩沖器，該采集卡將校正電路校正后的各路信號經(jīng)該A/D轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)據(jù)處理及分析模塊中進行記錄分析。
所述工業(yè)控制計算機為一體工控機。
所述工控外設(shè)設(shè)備包括光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤和鼠標(biāo)。
由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，與背景技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
1、可監(jiān)測路數(shù)多達4路不同電壓等級的三相電壓和至少16路三相電流，能迅速而全面地了解電網(wǎng)的電能質(zhì)量的各種狀況，捕捉和記錄電網(wǎng)的各項瞬態(tài)波形，實現(xiàn)實時監(jiān)測電網(wǎng)的各項電能質(zhì)量參數(shù)和現(xiàn)場的實時自動在線監(jiān)測。
2、具有強大的數(shù)據(jù)庫管理與測量數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計功能，通過對所采集的數(shù)據(jù)進行管理和分析，可以得到電網(wǎng)頻率，電壓(電流)有效值、各次諧波電壓和電流有效值、相位，基波功率，基波和諧波阻抗，三相電壓和電流不平衡度，等效正序、負序、零序電壓和電流，三相電壓波動等各種電網(wǎng)參數(shù)，為供電及用戶提供檢測及判斷電能質(zhì)量的依據(jù)。
3、采用小波分析方法，使電能質(zhì)量評價更加精確完善；當(dāng)被檢測的信號發(fā)生故障或特殊情況的時候，信號會發(fā)生突變，檢測到這些突變信號，就可以對信號故障和電能質(zhì)量的運行狀態(tài)進行分析，判斷和控制。采用了小波分析方法后，就可以檢測分析這些突變信號，使得電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)中的電能質(zhì)量更加精確。
4、具有多網(wǎng)絡(luò)化功能。通過系統(tǒng)內(nèi)置的MODEM、以太網(wǎng)、網(wǎng)卡、串口等各種數(shù)據(jù)的傳輸方式(如電話線、RS232、485、RTU等等)，配合相應(yīng)的應(yīng)用軟件，可以方便地和電力信息網(wǎng)或INTERNET互連。可通過INTERNET實現(xiàn)在線維護，實現(xiàn)電能質(zhì)量的多網(wǎng)絡(luò)化管理。
5、具備多路控制輸出功能且價格低廉。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本實施例中的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊、數(shù)據(jù)顯示輸出模塊和人機接口模塊組成，其中1)數(shù)據(jù)采集模塊由四路電壓傳感器、至少十六路電流傳感器、六個模擬開關(guān)、九路保持電路、九路信號校正電路和多路數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，四路電壓傳感器和至少十六路電流傳感器與模擬開關(guān)的輸入端連接，模擬開關(guān)的輸出端與保持電路的輸入端連接，保持電路的輸出端與信號校正電路的輸入端連接，信號校正電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸入端連接；2)數(shù)據(jù)處理及分析模塊由一體工控機(AWS8248VT)和數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)成，由數(shù)據(jù)采集模塊采集的的電壓和電流值經(jīng)數(shù)據(jù)處理及分析模塊采用小波分析方法分別進行諧波計算分析、功率計算、電壓和電流計算、功率因數(shù)計算后向數(shù)據(jù)顯示輸出模塊輸出；3)數(shù)據(jù)顯示輸出模塊由15英寸大屏幕液晶顯示器和顯示輸出的軟件模塊構(gòu)成，液晶顯示器的輸入端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸出端連接，以便將數(shù)據(jù)處理及分析模塊輸出的數(shù)據(jù)及人機接口模塊的命令顯示出來；4)人機接口模塊由工控軟件和包括光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤和鼠標(biāo)的工控外設(shè)設(shè)備構(gòu)成，人機接口模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的控制接口和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊的輸入端連接，以便于將用戶的命令傳輸給數(shù)據(jù)處理及分析模塊和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊。
如圖2所示，上述四路電壓傳感器V1、V2、V3、V4為WB3V411S電壓隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U7(MAX309)的S1～S4、S11～S14端和模擬開關(guān)U8(MAX309)的S11～S14端連接。
如圖2所示，上述至少十六路的電流傳感器I1～I16為WB3I411S電流隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U1～U6(MAX308)的NO1～NO8端連接。
如圖2所示，上述九路保持電路由六路電流和三路電壓的保持電路組成，每一路的保持電路由芯片U9(LF398)、電阻R1、R2、R3、可變電阻RW1和電容C1、C2、C3、C4、C5組成，電阻R1的一端與芯片U9的3端連接，電阻R1的另一端與模擬開關(guān)的輸出端連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端與可變電阻RW1的一個固定端連接，可變電阻RW1的另一個固定端與電容C1的一端連接后再與芯片U9的1端連接并與+12V電源連接，可變電阻RW1的活動端與芯片U9的2端連接，電容C1另一端接地，電容C2的一端與芯片U9的4端連接且接-12V電源，電容C2的另一端接地，電容C4和C5串聯(lián)后其一端與電容C3的一端連接并與芯片U9的6端連接，電容C4和C5串聯(lián)后其另一端與電容C3的另一端連接后接地，芯片U9的7端接地，電阻R3的一端與芯片U9的8端連接，電阻R3的另一端與+5V電源連接，芯片U9的5端為輸出端。
如圖2所示，上述九路信號校正電路由六路電流和三路電壓的信號校正電路組成，每一路的信號校正電路由芯片U10A(LM1558)、U10B(LM1558)、電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、可變電阻RW2、電容C6、C7、C8、C9、二極管D1、D2、穩(wěn)壓管Z1和瞬態(tài)電壓抑制器T1組成，電阻R4的一端與保持電路芯片U9的5端連接，電阻R4的另一端與二極管D1的負極、二極管D2的正極、電阻R5、R6的一端和電容C7的一端連接后接芯片U10A的3端，二極管D1的正極與二極管D2的負極連接后接芯片U10A的2端，電容C6的一端與電阻R7的一端連接后接芯片U10A的2端，電容C6的另一端與電阻R7的另一端連接后接地，可變電阻RW2的一個固定端與電阻R5的另一端連接，可變電阻RW2的另一個固定端與可變電阻RW2的活動端連接后接芯片U10A的1端，電容C7的另一端與可變電阻RW2的另一個固定端連接，電阻R6的另一端與可變電阻RW2的活動端連接，芯片U10A的+端接+12V電源，芯片U10A的-端接-12V電源，電阻R8的一端與芯片U10A的1端連接，電阻R8的另一端與電容C8的一端連接后與芯片U10B的6端連接，電容C8的另一端接地，芯片U10B的5端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的一端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的另一端與穩(wěn)壓管Z1的負極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的負極和電容C9的一端連接后接多路數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，穩(wěn)壓管Z1的正極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的正極和電容C9的另一端共地。
如圖2所示，上述數(shù)據(jù)采集卡為多路數(shù)據(jù)采集卡(PCI-1710L)，其具有增益12位A/D轉(zhuǎn)換功能，采樣速率為100KS/s，每個輸入通道的增益可以編程，卡上集成4k采樣FIFO緩沖器，該采集卡將校正電路校正后的各路信號經(jīng)該A/D轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)據(jù)處理及分析模塊中進行記錄分析。
權(quán)利要求
1.一種電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊、數(shù)據(jù)顯示輸出模塊和人機接口模塊組成，其特征是1)數(shù)據(jù)采集模塊由四路電壓傳感器、至少十六路電流傳感器、若干個模擬開關(guān)、若干路保持電路、若干路信號校正電路和多路數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，四路電壓傳感器和至少十六路電流傳感器與模擬開關(guān)的輸入端連接，模擬開關(guān)的輸出端與保持電路的輸入端連接，保持電路的輸出端與信號校正電路的輸入端連接，信號校正電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸入端連接；2)數(shù)據(jù)處理及分析模塊由工業(yè)控制計算機和數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)成，由數(shù)據(jù)采集模塊采集的電壓和電流值經(jīng)數(shù)據(jù)處理及分析模塊采用小波分析方法分別進行諧波計算分析、功率計算、電壓和電流計算、功率因數(shù)計算后向數(shù)據(jù)顯示輸出模塊輸出；3)數(shù)據(jù)顯示輸出模塊由液晶顯示器和顯示輸出的軟件模塊構(gòu)成，液晶顯示器的輸入端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸出端連接，以便將數(shù)據(jù)處理及分析模塊輸出的數(shù)據(jù)及人機接口模塊的命令顯示出來；4)人機接口模塊由工控軟件和工控外設(shè)設(shè)備構(gòu)成，人機接口模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的控制接口和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊的輸入端連接，以便于將用戶的命令傳輸給數(shù)據(jù)處理及分析模塊和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述四路電壓傳感器V1、V2、V3、V4為WB3V411S電壓隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U7(MAX309)的S1～S4、S11～S14端和模擬開關(guān)U8(MAX309)的S11～S14端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述至少十六路的電流傳感器I1～I16為WB3I411S電流隔離傳感器，該傳感器的VGA、VGB、VGC端與模擬開關(guān)U1～U6(MAX308)的NO1～NO8端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述保持電路由芯片U9(LF398)、電阻R1、R2、R3、可變電阻RW1和電容C1、C2、C3、C4、C5組成，電阻R1的一端與芯片U9的3端連接，電阻R1的另一端與模擬開關(guān)的輸出端連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端與可變電阻RW1的一個固定端連接，可變電阻RW1的另一個固定端與電容C1的一端連接后再與芯片U9的1端連接并與+12V電源連接，可變電阻RW1的活動端與芯片U9的2端連接，電容C1另一端接地，電容C2的一端與芯片U9的4端連接且接-12V電源，電容C2的另一端接地，電容C4和C5串聯(lián)后其一端與電容C3的一端連接并與芯片U9的6端連接，電容C4和C5串聯(lián)后其另一端與電容C3的另一端連接后接地，芯片U9的7端接地，電阻R3的一端與芯片U9的8端連接，電阻R3的另一端與+5V電源連接，芯片U9的5端為輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述信號校正電路由芯片U10A(LM1558)、U10B(LM1558)、電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、可變電阻RW2、電容C6、C7、C8、C9、二極管D1、D2、穩(wěn)壓管Z1和瞬態(tài)電壓抑制器T1組成，電阻R4的一端與保持電路芯片U9的5端連接，電阻R4的另一端與二極管D1的負極、二極管D2的正極、電阻R5、R6的一端和電容C7的一端連接后接芯片U10A的3端，二極管D1的正極與二極管D2的負極連接后接芯片U10A的2端，電容C6的一端與電阻R7的一端連接后接芯片U10A的2端，電容C6的另一端與電阻R7的另一端連接后接地，可變電阻RW2的一個固定端與電阻R5的另一端連接，可變電阻RW2的另一個固定端與可變電阻RW2的活動端連接后接芯片U10A的1端，電容C7的另一端與可變電阻RW2的另一個固定端連接，電阻R6的另一端與可變電阻RW2的活動端連接，芯片U10A的+端接+12V電源，芯片U10A的-端接-12V電源，電阻R8的一端與芯片U10A的1端連接，電阻R8的另一端與電容C8的一端連接后與芯片U10B的6端連接，電容C8的另一端接地，芯片U10B的5端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的一端與芯片U10B的7端連接，電阻R9的另一端與穩(wěn)壓管Z1的負極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的負極和電容C9的一端連接后接多路數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，穩(wěn)壓管Z1的正極、瞬態(tài)電壓抑制器T1的正極和電容C9的另一端共地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述多路數(shù)據(jù)采集卡，其具有增益12位A/D轉(zhuǎn)換功能，采樣速率為100KS/s，每個輸入通道的增益可以編程，卡上集成4k采樣FIFO緩沖器，該采集卡將校正電路校正后的各路信號經(jīng)該A/D轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)據(jù)處理及分析模塊中進行記錄分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述工業(yè)控制計算機為一體工控機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，其特征是所述工控外設(shè)設(shè)備包括光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤和鼠標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它屬于一種對電能質(zhì)量進行監(jiān)測記錄分析的系統(tǒng)。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測裝置存在的價格昂貴、功能單一、監(jiān)測分析質(zhì)量差的技術(shù)難點。為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是電能質(zhì)量監(jiān)測記錄分析系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及分析模塊、數(shù)據(jù)顯示輸出模塊和人機接口模塊組成，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸入端連接，數(shù)據(jù)顯示輸出模塊的輸入端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的輸出端連接，人機接口模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理及分析模塊的控制接口和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊的輸入端連接。本發(fā)明具有強大的數(shù)據(jù)庫管理與測量數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計功能、多網(wǎng)絡(luò)化功能等優(yōu)點。
文檔編號H02J13/00GK1614430SQ20041006458
公開日2005年5月11日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者李彥昌, 趙永強, 張晉東 申請人:太原合創(chuàng)自動化有限公司