CN109633267A - 一种基于无线传输的三相谐波测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线传输的三相谐波测量装置，包括前端采集单元、前端处理单元以及后端处理单元。前端采集单元包括连接在三相线路中的电压互感器和电流互感器；前端处理单元包括模数转换器和微控制单元；微控制单元对接收到的信号进行编码，由无线通道传输至后端处理单元。本发明装置应用于电力系统中电能计量行业，采用无线传输电能量、谐波信号，解决了在某些特殊场合布线不便、成本很高、难以维护等问题。同时该装置采用数据平滑算法，解决无线信道的干扰问题，提高了计量精度；大幅降低了现场安装复杂度，减少了安全隐患；极大减少了安装工作量和时间，提高了测量效率。
Description
技术领域
本发明属于电力测量技术领域，具体涉及一种基于无线传输的三相谐波测量装置。
背景技术
电能量的计量精度一般要求比较高，目前绝大多数场合采用的是有线传输方式，即交流电通过隔离、降压等预处理后，直接进行AD采样，之后对AD采样到的原始数值进行计算，获得相应的电压、电流、功率、谐波等数据；尽量缩短信号传输距离，以保证计量精度。
在某些特殊场合下，需要将电压、电流信号使用较长的线缆接入计量装置，此时若需要同时采集三相四线制的电压、电流等数据，如图1所示，则至少需要10根线缆（4根电压线、6根电流线），现场安装复杂，成本较高，同时也极大地影响了施工进度，并存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于无线传输的三相谐波测量装置。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于无线传输的三相谐波测量装置，包括前端采集单元、前端处理单元以及后端处理单元；所述前端采集单元包括连接在三相线路中的电压互感器和电流互感器；所述前端处理单元包括模数转换器和微控制单元；所述电压互感器、电流互感器分别对前端的电压、电流信号进行采集变换并传输至模数转换器；所述模数转换器将转换后的电压、电流信号传输至微控制单元；所述微控制单元对接收到的信号进行编码，由无线通道传输至后端处理单元。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的后端处理单元为控制器。
上述的模数转换器为16位分辨率，3.2KHz采样率以上的芯片。
上述的无线通道为低延迟蓝牙、2.4G或小无线，所述无线通道比特率在51.2Kbps以上。
上述的三相线路的每一相支路上分别安装电压传感器、电流传感器。
上述的电压互感器、电流互感器为穿刺式结构。
上述的后端处理单元采用数据平滑算法对收到的数据信息进行处理。
上述的数据平滑算法为小波算法。
本发明具有以下有益效果：
1. 本发明应用于电力系统中电能计量行业，采用无线传输电能量、谐波信号，解决了在某些特殊场合布线不便、成本很高、难以维护等问题；
2. 本发明采用数据平滑算法，解决无线信道的干扰问题，提高了计量精度；
3. 本发明大幅降低了现场安装复杂度，减少了安全隐患，极大减少了安装工作量和时间，提高了测量效率。
附图说明
图1为现有技术的三相计量装置接线示意图；
图2为本发明实施例1的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
实施例1
参见图2，本发明的一种基于无线传输的三相谐波测量装置，包括前端采集单元、前端处理单元以及后端处理单元。
前端采集单元包括连接在三相线路中的电压互感器和电流互感器；前端处理单元包括模数转换器（AD）和微控制单元；电压互感器（PT）、电流互感器（CT）分别对前端的电压、电流信号进行采集变换并传输至模数转换器；模数转换器将转换后的电压、电流信号传输至微控制单元；微控制单元对接收到的信号进行编码，由无线通道传输至后端MCU控制器。由于在前端处理过程中存在较多的浮点运算，因此宜选择一款具备浮点运算单元（FPU）功能的控制器，以提高运算效率，例如STM32F446。
前端通过电压互感器、电流互感器将一次侧的电压、电流转换为可以测量的小信号，经AD转换后，直接将该信号的原始数据通过无线信道发送出去，后端通过无线方式接收前端发来的数字信号，然后直接进行分析、计算，获取所需的电压、电流、功率、谐波等数据。
前端采样设备设计成穿刺式，直接从线缆上采集电压、电流信号，省去接线端子，可大幅降低设备体积，方便使用。
目前常见的多功能三相计量装置需要测量至少21次谐波，根据香农采样定理，采样速率至少应为21×50Hz×2=2.1KHz；采样速率越高，信号保真度越好，数据量也就越大，在实际使用时，一般每个50Hz的周波采样64点，采样率为50Hz×64=3.2KHz，即可达到上述需求。
另外，模数转换器选择16位分辨率，3.2KHz采样率以上的芯片，例如AD73360，以保证转换精度和速度；无线传输可选择低延迟蓝牙、2.4G、小无线等，比特率必须保证在51.2Kbps以上。
若三相间距较远，则可以将A、B、C三相设计成独立的三个小设备，再分别接入后端，如图2所示。
本发明采样采用无线方式测量三相电能、谐波等数据；低延迟无线通讯，解决信号实时性问题；使用一对多通讯方式，降低设备成本；在后端信号处理时，增加数据平滑算法（例如使用小波算法过滤异常数据），解决了无线信道容易受到干扰导致的数据突变问题。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于无线传输的三相谐波测量装置，包括前端采集单元、前端处理单元以及后端处理单元；所述前端采集单元包括连接在三相线路中的电压互感器和电流互感器；所述前端处理单元包括模数转换器和微控制单元；所述电压互感器、电流互感器分别对前端的电压、电流信号进行采集变换并传输至模数转换器；所述模数转换器将转换后的电压、电流信号传输至微控制单元；所述微控制单元对接收到的信号进行编码，由无线通道传输至后端处理单元。
2.根据权利要求1所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述后端处理单元为控制器。
3.根据权利要求1所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述模数转换器为16位分辨率，3.2KHz采样率以上的芯片。
4.根据权利要求1所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述无线通道为低延迟蓝牙、2.4G或小无线，所述无线通道比特率在51.2Kbps以上。
5.根据权利要求1所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述三相线路的每一相支路上分别安装有电压传感器、电流传感器。
6.根据权利要求1所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述电压互感器、电流互感器为穿刺式结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述后端处理单元采用数据平滑算法对收到的数据信息进行处理。
8.根据权利要求7所述的基于无线传输的三相谐波测量装置，其特征在于：所述数据平滑算法为小波算法。
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| CN201811541863.4A CN109633267A (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种基于无线传输的三相谐波测量装置 |
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| CN109633267A true CN109633267A (zh) | 2019-04-16 |
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2018
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