CN101382588A - 一种三相谐波标准电能表 - Google Patents

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Abstract

一种三相谐波标准电能表，包括谐波电能计量模块，谐波电能计量模块包括用于电压变换单元、电流变换单元，电压变换单元与第一ADC转换单元连接，电流变换单元与第二ADC转换单元连接；谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，DSP计算模块包括FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块。该三相谐波标准电能表还包括一用于谐波电能计量模块与外界进行通讯的通讯模块，通讯模块连接显示屏及人机交互模块，该通讯模块还包括用于与外部控制设备连接的RS232接口。本发明提供一种对谐波电能表进行校准和检定的三相谐波标准电能表。

Description

一种三相谐波标准电能表
(一)技术领域
本发明涉及一种三相谐波标准电能表.
(二)背景技术
随着现代工业和交通、冶金、化工等重工业和电气化铁路的发展，影响电能质量的因素越来越复杂，其中主要的就是电力谐波。这些非线性负荷对电网产生的冲击和谐波，不但对电力系统设备和电网稳定安全运行构成很大的危害，而且影响了传统仪表对电能计量的合理性和公正性。因此，具有谐波的监测和计量的高精度多功能电能表成为近年来电力部门重点推广应用的新一代电能计量新产品，也使电力部门对电网质量的实时监测有了一定的手段和依据。
由于电力部门需要使用大量的谐波电能表，而国内电力检测部门、计量部门、生产企业目前使用的标准电能表还不能对谐波电能表进行校准和溯源，这就急需相应的高等级谐波标准电能表对其进行检定和校准。
(三)发明内容
鉴于目前使用的标准电能表还不能对谐波电能表进行校准和溯源的不足，本发明提供一种对谐波电能表进行校准和检定的三相谐波标准电能表。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种三相谐波标准电能表，包括谐波电能计量模块，所述的谐波电能计量模块包括用于将输入的不同幅值的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元、用于将输入的不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单元，所述的电压变换单元与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换单元连接，所述的电流变换单元与将模拟电压信号转变成数字信号的第二ADC转换单元连接；所述的谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，所述的DSP计算模块包括用于对第一ADC转换单元和第二ADC转换单元输入的数字信号进行快速傅立叶变换后输出整数次和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块，所述的第一ADC转换单元和第二ADC转换单元均与所述的FFT变换模块连接，所述FFT变换模块还与所述的幅值相位补偿模块连接；该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的谐波电能计量模块与外界进行通讯的通讯模块，所述的通讯模块连接用于显示各谐波参数的显示屏及人机交互模块，该通讯模块还包括用于与外部控制设备连接的RS232接口。
进一步，所述的显示屏为或LCD显示屏TFT显示屏。
进一步，所述的人机交互模块为计算机。
进一步，所述的计算机采用Windows CE操作系统。
进一步，所述的计算机采用触摸屏作为输入设备；所述的计算机内具有数据存储器和USB接口。
本发明在使用时，把其接入三相测量系统后，电压变换单元和电流变换单元会根据接入电压电流信号的幅值选择适当的量程，把外部输入的电压电流信号变换成与之相对应的ADC转换单元可以接受的电压信号；第一ADC转换单元、第二ADC转换单元把输入的模拟电压信号经过量化后变成数字信号输入DSP计算模块；DSP计算模块中的FFT变换模块把输入的ADC数字信号经过FFT(快速付利叶变换)后获得输入电压、电流信号的整数次和1/4次谐波幅值、谐波相位值；这些谐波幅值和谐波相位值经过幅值相位补偿模块计算后就得到了准确的谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能这些参数，这些参数经过通讯模块的传输可在显示屏上显示出来。人机交互模块用于进行操作各种控制指令，例如显示谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等参数选择，电压、电流量程转换等。通讯模块中的RS232接口其作用是采用双工的通讯模式接收通过外部控制设备对本设备进行控制的命令，如设置电压、电流量程；也根据外部控制命令向外部控制设备送出各种谐波测量参数的数值，如谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等。
本发明的有益效果在于：1.通过DSP计算模块中的FFT变换模块和幅值相位补偿模块能对1-80整数次谐波和1/4次分数次谐波的各次电压、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率进行0-360度范围内的准确计量，并能区分谐波潮流的方向。2.通过幅值相位补偿模块的计算，能输出正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能，能对谐波电能、功率进行代数和方式累加和绝对值方式累加。3.通过高精度的电压变换单元、电流变换单元、ADC变换单元、FFT变换模块和幅值相位补偿模块，本标准表能够达到很高的精度等级。经过国家计量科学研究院检测，基波电能功率满足0.02％准确度要求，谐波电压电流幅值、谐波功率在1-60次范围内满足0.02％准确度要求。4.采用windows CE操作系统，具有很强的可靠性和安全性，并具很方便的人机操作界面，任何会使用桌面windows操作系统的人均可以很方便的操作使用。5.采用触摸屏方式进行人机交互，采用这种方式可以大大简化操作步骤，操作十分简单。6.采用高可靠性、方便易用的文件管理系统。测量数据可以通过USB接口方便地从数据存储器转移存储在FLASH盘中。
(四)附图说明
图1是本发明的原理框图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种三相谐波标准电能表，包括谐波电能计量模块1，所述的谐波电能计量模块1包括用于将输入的不同幅值的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元2、用于将输入的不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单元3，所述的电压变换单元2与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换单元4连接，所述的电流变换单元3与将模拟电压信号转变成数字信号的第二ADC转换单元5连接；所述的谐波电能计量模块1还包括DSP计算模块6，所述的DSP计算模块6包括用于对第一ADC转换单元4和第二ADC转换单元5输入的数字信号进行快速傅立叶变换后输出整数次和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块7、用于对FFT变换模块7输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块8，所述的第一ADC转换单元4和第二ADC转换单元5均与所述的FFT变换模块7连接，所述FFT变换模块7还与所述的幅值相位补偿模块8连接；该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的谐波电能计量模块1与外界进行通讯的通讯模块9，所述的通讯模块9连接用于显示各谐波参数的显示屏10及人机交互模块11，该通讯模块9还包括用于与外部控制设备连接的RS232接口12。
本实施例中，所述的显示屏10可选择LCD显示屏或TFT显示屏。
本实施例中，所述的人机交互模块11为计算机，该计算机采用Windows CE操作系统，该计算机内具有数据存储器和USB接口。
本发明在使用时，把其接入三相测量系统后，电压变换单元2和电流变换单元3会根据接入电压电流信号的幅值选择适当的量程，把外部输入的电压电流信号变换成与之相对应的ADC转换单元可以接受的电压信号；第一ADC转换单元4、第二ADC转换单元5把输入的模拟电压信号经过量化后变成数字信号输入DSP计算模块6；DSP计算模块6中的FFT变换模块7把输入的ADC数字信号经过FFT(快速付利叶变换)后获得输入电压、电流信号的整数次和1/4次谐波幅值、谐波相位值；这些谐波幅值和谐波相位值经过幅值相位补偿模块8计算后就得到了准确的谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能这些参数，这些参数经过通讯模块9的传输可在显示屏10上显示出来。人机交互模块11用于进行操作各种控制指令，例如显示谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等参数选择，电压、电流量程转换等。通讯模块中的RS232接口12其作用是采用双工的通讯模式接收通过外部控制设备对本设备进行控制的命令，如设置电压、电流量程；也根据外部控制命令向外部控制设备送出各种谐波测量参数的数值，如谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等。

Claims (6)

1.一种三相谐波标准电能表，其特征在于：包括谐波电能计量模块，所述的谐波电能计量模块包括用于将输入的不同幅值的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元、用于将输入的不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单元，所述的电压变换单元与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换单元连接，所述的电流变换单元与将模拟电压信号转变成数字信号的第二ADC转换单元连接；
所述的谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，所述的DSP计算模块包括用于对第一ADC转换单元和第二ADC转换单元输入的数字信号进行快速傅立叶变换后输出整数次和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块，所述的第一ADC转换单元和第二ADC转换单元均与所述的FFT变换模块连接，所述FFT变换模块还与所俗话的幅值相位补偿模块连接；
该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的谐波电能计量模块与外界进行通讯的通讯模块，所述的通讯模块连接用于显示各谐波参数的显示屏及人机交互模块，该通讯模块还包括用于与外部控制设备连接的RS232接口。
2.如权利要求1所述的三相谐波标准电能表，其特征在于：所述的显示屏为LCD显示屏或TFT显示屏。
3.如权利要求1或2所述的三相谐波标准电能表，其特征在于：所述的人机交互模块为计算机。
4.如权利要求3所述的三相谐波标准电能表，其特征在于：所述的计算机采用Windows CE操作系统。
5.如权利要求4所述的三相谐波标准电能表，其特征在于：所述的计算机采用触摸屏作为输入设备。
6.如权利要求4所诉的三相谐波标准电能表，其特征在于：所述的计算机内具有数据存储器和USB接口。
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