[其他]双三相实时电力谐波分析仪

说明书

本发明属于微机化电力系统谐波测量和分析仪器。

现有的电力系统谐波分析仪器，虽然已有模拟型和微机型等多种，但都仅对电力系统中某一相的电压、电流作谐波分析;尽管有些仪器可以分时切换，但用于三相系统的谐波功率分析则存在时滞带来的相间功率不能比较的问题。如：日本日新电气株式会社生产的HWA-1型波形分析仪，虽然可以有五相信号输入，但各相不能在同一周期内作分析。又如：西德NOWA-1型电力谐波分析仪，仅有一对输入信号，既不能作谐波功率分析，且实际接线复杂使用不便。

本发明的目的在于研制一种可用于电力系统三相谐波测量和分析的仪器。

本发明由Z80A-CPU微处理器及存储器构成中央处理单元;由两片高速模数转换器及采样保持器、同步采样脉冲发生器等构成三相六路独立信号采集系统;还有与其相适应的软件面板操作命令输入和分析结果输出打印等部分组成。

其特征是：可对三相系统电压电流信号以同一时间为起点的一周期同步采集，并且经极小时间差对另外一组三相系统作同样的数据采集，从而可分析出两组三相系统的谐波含量，谐波功率及其方向。

仪器具有三相电压电流信号在同一周期内等间隔同步采样128点的能力。在对采样数据作快速付里叶级数运算后，获得各相电压电流的谐波含有率，谐波相位角，各次谐波的有功功率，无功伏安，总谐波功率，总谐波电压含有率，总谐波电流含有率等。

仪器一经投入系统即开始不断地反复对接入信号进行谐波分析。仪器在越限自动打印工作方式时，便按照使用者事先指定的谐波极限值（电压谐波总量或奇次谐波电压含量）对于信号的谐波含量作判断，并且自动地将越限谐波输出打印。

仪器还具有定时谐波电压总量筛选功能。在事先指定的时间周期（30分，60分，120分钟）内，反复筛选谐波电压总量最大值，在本时间周期结束时将所记忆的最大值打印记录。

仪器配置有很强的软件支持，操作命令采用软触键逻辑互锁输入方式，使仪器使用可靠、方便。

仪器具有自动量程切换功能，当输入被测信号值在较宽的范围内时，可自动选择合适的量程档位，使仪器的数据采集系统在接近满量程状态下工作，以保证仪器分析精度，并可避免仪器因输入信号超过额定值而损坏。

仪器具有自检功能，可对主要硬件电路及内存储器进行扫描巡检，并可打印出故障的内容或仪器处于正常状态的信息。

打印内容可自由选择，根据要求可对谐波电压、谐波电流，谐波功率打印与否单独选择;还可分六档作打印谐波次数选择;以及“单相”、“三相”、“双三相”三种工作方式选择，分析结果可按宽行快速打印和内装微型针打两种形式输出。

输出内容除了谐波含量，谐波功率外，还可输出仪器起动时间，被测信号基波频率，同步方式等信息。

该仪器可用于研究和分析电力系统对称或不对称状态下的谐波潮流问题，以及谐波有功功率，谐波无功伏安的测量，谐波源的寻找，供电网的谐波电压监测等。本仪器除主要用于电力系统外，还可用于大型冶金、化工等企业的用电状况监测。

如图为双三相实时电力谐波分析仪工作原理框图，其中（1）为自动通道切换电路，（2）为自动量程切换电路，（3）为有源低通滤波器，（4）为六路信号采样保持器，（5）（6）为自动选相电路，（7）为同步采样脉冲器，（8）为采样脉冲分配器，（9）为十二位高速模数转换器，（10）为软触键操作及其接口电路，（11）为电子数字钟，（12）为三总线，（13）为Z80A-CPU板，（14）为18k内存储器板，（15）为12k只读存储器板，（16）为输出结果打印机，（17）为仪器多组电源。

本发明可以如图所示的流程图实施，其中（1）自动通道切换部分由软件发出切换与否命令，经微型水银继电器切换，这样仅有六路独立信号，即可在极小时间间隔完成12个信号量的采集。（2）自动量程切换部分也由软件通过对被测信号的采样判别，确定电阻分压切换档位，由无触点多路开关完成切换。（3）为一般通用的6阶巴特沃斯有源滤波器。（4）由六个集成电路采样保持器组成，使6路独立信号在同一时间内采样保持。（5）（6）为实现最少模数转换芯片，并且对于6路信号各采样128点和进行模数转换而设计的自动选相电路，由软件发出命令，顺序倒换被测相的采样值，这一部分也由多路开关实现。（7）为同步采样脉冲电路，采用了典型的锁相技术。（8）采样脉冲分配器，用以由硬件采样脉冲启动信号的时间配合，在采样保持器（6）和模数转换器（9）之间按规定时序分配启动信号，保证了六路信号与两片模数转换器之间配合。（10）是由软件构成的键扫描方式，可记忆面板操作命令，并实现各功能逻辑互锁。（11）电子钟用以作为自启动时间的基准。（12）（13）（14）（15）构成了一个小规模的计算机系统，总程序约占12kPROM内存。分析结果由微型针打印机（16）输出，由于采用了24行微打，输出格式美观合理，便于阅读和保存。另外，还可由外接口插座与80行宽打印机相接，以提高分析结果的输出速度。