[发明专利]一种新型电网谐波检测分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析装置，特别是涉及一种新型电网谐波检测分析装置。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，越来越多的控制设备、自动化设备对电能质量要求敏感，且被广泛应用于工农业生产和人们的日常生活。这些都对电能质量提出了越来越高的要求。广大用电客户在关注电能质量的同时，在电力系统内却增加了大量的非线性负载，从低压小容量家用电器到高压大容量工业交直流变换装置，如静止变流器，由于静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形畸变，产生电网的谐波污染。此外，电弧炉、大型轧钢机、电力机车等冲击性、波动性负荷，运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。这些不利影响非但会导致供用电设备的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的安全经济运行，造成电网的“公害”，甚至导致继电保护误动、计量失准和用户电器设备损坏。

国内的谐波研究工作在上世纪80年代已起步，但由于对谐波的危害认识不足，特别是对高频率的高次谐波(如50次以上的高次谐波)、电涌、高频噪声、尖峰信号等杂波的危害认识不足，采取的措施力度不大。大功率变频器、电子整流器、调光器、开关电源的普遍应用已给电网上产生新的谐波污染，因此电网质量日趋恶化，对电网和用电设备的安全带来严重危害，有的已造成事故。据国外研究表明，高频率的高次谐波的危害性与低频率的高次谐波(如3，5，7，9次谐波)的危害性之比是9∶1。实际我国对电网污染的研究主要是针对25次谐波以下，而在50次以上高次谐波的研究基本还是空白。针对高频率的高次谐波(如50次以上的高次谐波)、电涌、高频噪声、尖峰信号等杂波的检测和治理，几乎无同类技术和产品。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种在电能质量管理中对高次谐波的分析问题，尤其是小波和小波包变换方法的应用，对于高次谐波、高频噪声、尖峰信号等杂波信号的检测及分析发挥了重要作用的新型电网谐波检测分析装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种新型电网谐波检测分析装置，所述装置包括主控计算机，所述主控计算机上连接有能实现人机对话的键盘、显示屏和打印机，主控计算机上还通过RS485接口连接有实现数据的通讯、执行mudbus协议的电网数据采集模块、谐波监测分析模块和高压瞬态尖峰信号采集模块。

在本发明的具体实施例子中，所述电网数据采集模块由一个包括采样保持电路、A/D转换电路和LED数码管显示及小键盘输入的单片机系统构成，用户电网通过互感器接入电网数据采集模块，模块将电网实时参数在LED上显示出来，通过键盘，所述电网数据采集模块设置限位值，一旦出现实时电网超出限位值，则模块可以输出报警信号。

在本发明的具体实施例子中，所述实时参数包括电压、电流、频率。

在本发明的具体实施例子中，所述谐波监测分析模块包括电压输入采样电路、电流输入采样电路、信号调理电路、A/D转换电路和单片机系统，电压输入采样电路输出的电压和电流输入采样电路输出的电流经过信号调理电路后进入A/D转换电路，然后进入单片机系统。

在本发明的具体实施例子中，所述电压输入采样电路采用电阻分压及补偿电容电路，电流输入采样电路采用频率相应达100kHz的宽频的电流钳子，采样后的电压、电流信号经过调理，通过选择开关分别由高速A/D转换器进行模数转换，并进行数字信号处理。

在本发明的具体实施例子中，所述数字信号处理包括将信号的高频和低频部分分别进行处理，对于包含噪音和奇异信息的高频成分，利用小波和小波包变换确定信号突变点和高频谐振的发生时刻及幅值；对于低频成分通过快速傅立叶变换，确定各次谐波的含量。

在本发明的具体实施例子中，所述高压瞬态尖峰信号采集模块包括电压输入采样电路、采样保持电路、A/D转换电路及单片机系统，电压输入采样电路采用电阻分压电路组成，输入端加接提高采样瞬变信号的能力的补偿电容，使设备既能采集到2500V高压、1μs的尖峰信号，又能检测电网电压的高低的变动，采样后的电压信号经采样保持、A/D转换器进行模数转换后存储在非易失存储器内，并能传送到自动检测系统的主控计算机中。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的新型电网谐波检测分析装置具有以下优点：本发明主要解决了在电能质量管理中对高次谐波的分析问题，尤其是小波和小波包变换方法的应用，对于高次谐波、高频噪声、尖峰信号等杂波信号的检测及分析发挥了重要作用。

附图说明

图1是本发明的电网谐波监测分析装置结构示意图。