[实用新型]多功能三相谐波电能表

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子设备，具体是一种三相谐波电能表。

背景技术

随着大功率电力电子设备的大规模应用，谐波已成为严重影响电能质量的最重要原因，对配电系统负载的电能使用量的计量采用传统的计量方式将导致对线性负载用户计费的不公正，已不再能满足时代的发展。根据不同电力用户的负载在消耗电能时，在不同阶次的谐波频率下谐波能量的发出和吸收情况采取相应的收费方法已是电力行业产业政策制定的迫在眉睫的大势，而满足电力系统电能计量精度要求的谐波电能表则是该产业政策出台的基础。

有鉴于此，近年来谐波电能表的研制已成为电力系统能量计量研究的热门课题，先后有专利号为200720039181.4的“三相多功能电能表”，专利号为200820159518.X的“基于Kaiser窗双谱线插值FFT的谐波电能表”、专利号为201120483085.1的“三相谐波电能表”、专利号为201120160431.6的“一种三相谐波电能表”等公开与授权，这些专利或专利申请文献均能实现对三相配电系统谐波能量的计量，但存在或者对暂态冲击能量计量精度不高缺陷、或者性价比不高、或者实时性不够的不足，并且，没有考虑对于谐波源的检测判定技术的应用研究。

发明内容

本实用新型的目的在于给出一种集基波和谐波能量计量、电能质量谐波参数分析、谐波源检定于一体的高精度实用化的多功能三相谐波电能表。

本实用新型采用下述技术方案：多功能三相谐波电能表，包括有信号传变电路模块、信号预处理电路模块、模数转换电路模块、信号分析与处理电路模块、人机对话键盘与显示电路模块和信号输出接口电路模块，所述信号传变电路模块的输出端与信号预处理电路模块的输入端连接，信号预处理电路模块的输出端与模数转换电路模块的输入端连接，模数转换电路模块的输出端与信号分析与处理电路模块的输入端连接，信号分析与处理电路模块分别与相应的人机对话键盘与显示电路模块和信号输出接口电路模块连接。

所述信号传变电路模块由电阻R₀、电流互感器CT1、运算放大器A₁、电阻R₁和电容C₁构成，其中，相串联的电阻R₀和电流互感器CT1的原方线圈构成传感原方输入回路，运算放大器A₁串联在电流互感器CT1的副方线圈中，并且同时与电阻R₁和电容C₁相并联，构成一阶副方转换回路。

所述信号预处理电路模块包括由电阻R₇、电阻R₈及同相跟随器A₃构成的同相跟随器阻抗变换电路以及由电容C₃、电容C₄、电阻R₃、电阻R₄、运算放大器A₄、电阻R₅和电阻R₆构成的二阶有源滤波电路。该信号预处理电路模块，用以使信号传变电路的输出信号转换成满足采样要求的电压范围。

所述模数转换电路模块采用AD7606-6作为转换芯片，以DMA串行中断请求方式输出采样数据至所述信号分析与处理电路模块。

所述信号分析与处理电路模块采用嵌入式微处理器STM32F407型芯片，利用该芯片对采样数据经FFT运算后的谐波谱采用基于“重心法”原理的校正插值算法实现各谐波成分的幅值、频率和相位的精确校正计算；并利用功率流向法，依据计算获得的各次谐波瞬时功率与基波瞬时功率计算的比值的符号与大小判定用户负载是否是谐波源及其严重度。

所述信号输出接口电路模块采用基于RS485接口的四线制半双工主从通讯方式的接口电路。

所述显示电路模块采用内置控制器ILI9320芯片的LCD模块。

本实用新型的有益效果：由于采用上述的结构形式，是一种高可靠性的适用于工业现场谐波能量计量及电能质量谐波参数分析使用的电能表，它能实现对三相交流负载的基波及2-49次谐波有功电能和无功电能的分时段、分谐波次数实时计量；并同时实现对各次谐波的有功功率与无功功率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次电流谐波含有率、各次电压谐波含有率、电压有效值、电流有效值、功率因素、相移功率因素、畸变功率等电能质量谐波参数的实时检测动态显示与通信；且能对该三相交流负载是否是谐波源及影响严重程度进行判别和指示。该表具有设计巧妙，功能丰富，人机界面友好，方便实用，低功耗，高稳定性的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构方框图；