CN101937020A - 基于人工神经网络的电网谐波检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工神经网络的电网谐波检测装置，包括数据采集装置、与数据采集装置相连的谐波检测装置、与谐波检测装置相连的综合分析装置以及与综合分析装置相连的数据存储及输出装置；其中数据采集装置包括隔离装置及与隔离装置相连的差分输入装置，综合分析装置包括ARM芯片以及设置在ARM芯片中的FIFO缓存器。本发明误差小、实时性好、稳定性高、效果好、精度高。

Description

基于人工神经网络的电网谐波检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体的说是基于人工神经网络的电网谐波检测装置。

背景技术

随着各种电力电子装置和非线性负荷的大量应用，电力系统的谐波污染日益严重，给电力系统的安全经济运行带来了极大的危害。谐波能够产生很大的危害，由于供电系统和输电线路具有一定的阻抗，这个阻抗是随频率变化的，各次谐波电流流过电网时会产生一定的电压降，此电压降叠加在供电电压上，引起电网电压波形畸变，使电能质量下降，影响发电供电和用电设备的安全经济的运行，增加对通信系统的干扰。同时，电网谐波对各种电气设备，对继电保护、自动装置、计算机测量和计量仪器均有不利影响。由于谐波的作用引起的经济损失，缩短了电气设备的寿命，有些情况下还使产品的质量降低，数量减少。

现有的技术主要包括以下几种：模拟滤波装置、自适应谐波检测装置、快速傅里叶变换装置、基于小波分析的检测装置。这几种装置的缺点分别如下：误差大、实时性差、电网频率变化时尤其明显、对电路元件参数十分敏感、参数变化时检测效果明显变差；动态响应较慢、在电网电压不对称时谐波电流的检测误差较大；计算量大导致实时性较差、对非整数次谐波的检测有频谱泄漏和栅栏现象等缺点，检测出的谐波幅值、相角和频率有误差；混叠现象的普遍存在导致其精度低。

发明内容

发明目的：针对上述现有纵向电缆连接器所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种误差小、实时性好、稳定性高、效果好、精度高的基于人工神经网络的电网谐波检测装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供的技术方案为一种基于人工神经网络的电网谐波检测装置，包括数据采集装置、与数据采集装置相连的谐波检测装置、与谐波检测装置相连的综合分析装置以及与综合分析装置相连的数据存储及输出装置；其中数据采集装置包括隔离装置及与隔离装置相连的差分输入装置，综合分析装置包括ARM芯片以及设置在ARM芯片中的FIFO缓存器。

所述谐波检测装置包括与差分输入装置相连的抗混叠滤波装置、与抗混叠滤波装置相连的锁相环、与锁相环相连的DSP芯片以及设置在DSP芯片中且与抗混叠滤波装置相连的A/D转换器。

所述数据存储及输出装置包括分别与ARM芯片相连的LCD显示器、互联网、GPRS、FLASH、RS232通讯口、键盘、USB以及鼠标。

所述FIFO缓存器有两个。

所述ARM芯片以及FIFO缓存器分别与DSP芯片相连。

所述隔离装置与电网电压相连。

有益效果：本发明误差小、实时性好、稳定性高、效果好、精度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示：一种基于人工神经网络的电网谐波检测装置，包括数据采集装置1、与数据采集装置1相连的谐波检测装置2、与谐波检测装置2相连的综合分析装置3以及与综合分析装置3相连的数据存储及输出装置4；其中数据采集装置1包括隔离装置5及与隔离装置5相连的差分输入装置6，隔离装置5与电网电压相连，谐波检测装置2包括与差分输入装置6相连的抗混叠滤波装置9、与抗混叠滤波装置9相连的锁相环10、与锁相环10相连的DSP芯片11以及设置在DSP芯片11中且与抗混叠滤波装置9相连的A/D转换器12，综合分析装置3包括ARM芯片7以及设置在ARM芯片7中的两个FIFO缓存器8，ARM芯片7以及两个FIFO缓存器8分别与DSP芯片11相连，数据存储及输出装置4包括分别与ARM芯片7相连的LCD显示器13、互联网14、GPRS(通用分组无线服务装置)15、FLASH(存储芯片)16、RS232通讯口17、键盘18、USB(数据传输口)19以及鼠标20。

工作流程：如图2所示，开始工作，接着数据采集，各参数设置完成之后，装置将采集的数据进行处理；可同时进行两种数据处理，一种是先进行谐波检测，再进行数据存储，另一种是先进行数据读取，再进行谐波分析；之后将得到的数据进行处理，可以进行数据查询、数据管理或者数据显示，当数据超限的时候还会进行超限报警。

电力谐波检测系统具有如下的主要功能：

1、检测参数设定：通过交互式操作，可以通过ARM或远程的PC机设定所要检测的电压等级、谐波次数、超限标准以及数据存盘间隔等参数。

2、电压谐波的检测、分析和显示：实时检测总谐波电压含量及畸变率、基波电压分量、2-31次谐波电压分量及含有率；并通过二维波形图、棒状图和数据表格等多种形式来显示检测分析的结果。

3、停电记录：记录当日、当月、当季的停电次数、停电最长时间(min)、停电最短时间(min)、停电总时间(min)，什么时候停电(XXXX年XX月XX日XX时XX分)。

4、数据存储和备份：在设定的数据存盘间隔内存储电网的运行参数，并可以对其进行备份和清理，可以长时间保留数据。

5、查询和统计：可以按不同方式对数据库内的数据进行查询：得到系统的运行、增容和升级情况；并能够把RAM中存储的数据转存到PC机中，实现对历史数据的保存，并能够统计电网的运行参数，分析各个参数的变化趋势，如：总谐波电压畸变合格时及合格率、总谐波电压畸变最大值及最大值出现的时间等。

6、通信功能：提供串口(RS232或RS485)，网络(LAN)，GPRS，MODEM，USB等。

Claims (6)

1.一种基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：该装置包括数据采集装置(1)、与数据采集装置(1)相连的谐波检测装置(2)、与谐波检测装置(2)相连的综合分析装置(3)以及与综合分析装置(3)相连的数据存储及输出装置(4)；其中数据采集装置(1)包括隔离装置(5)及与隔离装置(5)相连的差分输入装置(6)，综合分析装置(3)包括ARM芯片(7)以及设置在ARM芯片(7)中的FIFO缓存器(8)。

2.根据权利要求1所述基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：所述谐波检测装置(2)包括与差分输入装置(6)相连的抗混叠滤波装置(9)、与抗混叠滤波装置(9)相连的锁相环(10)、与锁相环(10)相连的DSP芯片(11)以及设置在DSP芯片(11)中且与抗混叠滤波装置(9)相连的A/D转换器(12)。

3.根据权利要求1所述基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：所述数据存储及输出装置(4)包括分别与ARM芯片(7)相连的LCD显示器(13)、互联网(14)、GPRS(15)、FLASH(16)、RS232通讯口(17)、键盘(18)、USB(19)以及鼠标(20)。

4.根据权利要求1所述基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：所述FIFO缓存器(8)有两个。

5.根据权利要求1、2或4所述基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：所述ARM芯片(7)以及FIFO缓存器(8)分别与DSP芯片(11)相连。

6.根据权利要求1所述基于人工神经网络的电网谐波检测装置，其特征在于：所述隔离装置(5)与电网电压相连。

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