CN110187176A - 一种电网谐波测量装置及方法 - Google Patents
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- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
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Abstract
本发明提供了一种电网谐波测量装置，所述电路包括：第一采样回路、第二采样回路和主控芯片；所述第一采样回路和所述第二采样回路分别与所述主控芯片连接；所述第一采样回路和所述第二采样回路分别采集被测电压或电流并发送给所述主控芯片，其中所述第二采样回路从采集的被测电压或电流中提取谐波信号传递给主控芯片；所述主控芯片根据所述第一采样回路传递的信号和第二采样回路传递的谐波信号进行分析处理得到被测电压或电流的基波频率和谐波分量。本发明提供的技术方案解决了传统装置对于谐波测量精度的限制，使得谐波测量更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及一种电网谐波测量装置及方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，电力系统中的电力电子设备增多，在电网中产生了大量的谐波，谐波会引起电网电能质量，甚至影响电力系统安全运行，因此，谐波测量和谐波治理有着重大的现实和经济意义。
然而电力系统中的谐波占基波分量的比例较小，若提高谐波测量精度，需要提高AD芯片位数，减小量化误差，但增加AD采样位数会增加硬件成本，且AD位数提升空间有限。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的传统装置对于谐波测量精度的限制问题，本发明提供一种电网谐波测量装置。
本发明提供的技术方案是：
一种电网谐波测量装置，所述装置包括：第一采样回路、第二采样回路和主控芯片；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别与所述主控芯片连接；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别采集被测电压或电流并发送给所述主控芯片，其中所述第二采样回路从采集的被测电压或电流中提取谐波信号传递给主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一采样回路传递的信号和第二采样回路传递的谐波信号进行分析处理得到被测电压或电流的基波频率和谐波分量。
优选的，所述第二采样回路，包括：
依次连接的第二传感器、基波陷波器、第二调理电路、第二抗混叠滤波器、第二AD采样电路。
优选的，所述第二采样回路还包括：放大电路；
所述放大电路串联在基波陷波器和第二调理电路之间。
优选的，所述第二抗混叠滤波器的截止频率为12.8kHz；
所述第二AD采样电路的采样频率为25.6kHz。
优选的，所述第一采样回路，包括：
依次串联的第一传感器、第一调理电路、第一抗混叠滤波器和第一AD采样电路。
优选的，所述第一抗混叠滤波器为低通滤波器，截止频率为2kHz；
所述第一AD采样电路的采样频率为4kHz。
优选的，所述第一抗混叠滤波器和第二抗混叠滤波器的截止频率均为所述第一AD采样电路采样速率的二分之一。
优选的，所述第一采样回路和第二采样回路的数字量输出额定值为2D41H。
一种电网谐波测量方法，包括：
第一采样回路对被测电压或电流进行采样得到第一数字量，并将所述第一数字量上传至主控芯片；
第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，并将所述谐波数字量上传至主控芯片；
所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量。
优选的，所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，包括：
第二采样回路通过第二传感器采集被测电压或电流，通过所述第二采样回路的基波陷波器从被测电压或电流中的提取谐波信号再依次通第二回路的第二调理电路、第二抗混叠滤波器和第二AD采样电路处理得到谐波数字量。
优选的，所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，还包括：
提取谐波信号后再经过第二回路的放大电路将所述谐波信号放大。
优选的，所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量，包括：
所述主控芯片采用锁相控制算法对第一AD采样电路上传的第一数字量进行分析，得到基波频率；
所述主控芯片基于所述基波频率对第二AD采用电路上传的谐波数字量进行傅里叶分析，得到谐波分量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种电网谐波测量装置，所述装置包括：第一采样回路、第二采样回路和主控芯片；所述第一采样回路和所述第二采样回路分别与所述主控芯片连接；所述第一采样回路和所述第二采样回路分别采集被测电压或电流并发送给所述主控芯片，其中所述第二采样回路从采集的被测电压或电流中提取谐波信号传递给主控芯片；所述主控芯片根据所述第一采样回路传递的信号和第二采样回路传递的谐波信号进行分析处理得到被测电压或电流的基波频率和谐波分量。本发明提供的技术方案解决了传统装置对于谐波测量精度的限制，使得谐波测量更加准确。
(2)本发明把谐波小分量从基波大分量中分离出来，提高了谐波测量的准确度。
(3)本发明提供的技术方案实现了对谐波小信号进行放大，减少了谐波测量的AD量化误差，提高了谐波测量的准确度。
附图说明
图1为本发明的一种电网谐波测量装置示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
本发明分两路对被测电压或电流值进行AD采样，把谐波小分量从基波大分量中分离出来，实现了对谐波小信号的放大，减小了谐波测量的量化误差，提高了谐波测量的精度。
本发明的一种电网谐波测量装置如图1所示：
所述电路包括：第一采样回路、第二采样回路和主控芯片；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别与所述主控芯片连接；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别采集被测电压或电流并发送给所述主控芯片，其中所述第二采样回路从采集的被测电压或电流中提取谐波信号传递给主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一采样回路传递的信号和第二采样回路传递的谐波信号进行分析处理得到被测电压或电流的基波频率和谐波分量。
所述第二采样回路，包括：
依次连接的第二传感器、基波陷波器、第二调理电路、第二抗混叠滤波器、第二AD采样电路。
所述第二采样回路还包括：放大电路；
所述放大电路串联在基波陷波器和第二调理电路之间。
所述第二抗混叠滤波器的截止频率为12.8kHz；
所述第二AD采样电路的采样频率为25.6kHz。
所述第一采样回路，包括：
依次串联的第一传感器、第一调理电路、第一抗混叠滤波器和第一AD采样电路。
所述第一抗混叠滤波器为低通滤波器，截止频率为2kHz；
所述第一AD采样电路的采样频率为4kHz。
所述第一抗混叠滤波器和第二抗混叠滤波器的截止频率均为所述第一AD采样电路采样速率的二分之一。
所述第一采样回路和第二采样回路的数字量输出额定值为2D41H。
实施例2：
本发明能够实现被测电压或电流基波和谐波的测量功能，将被测电压或电流传感为两路信号，传感信号连接第一调理电路，使其适合于第一AD采样电路的模拟量输入，第一调理电路连接第一抗混叠滤波器，第一抗混叠滤波器连接第一AD采样电路，第一抗混叠滤波器为低通滤波器，截止频率为2kHz，第一AD采样电路的采样频率为4kHz，第一AD采样电路的数字量输出额定值为2D41H，对应模拟量额定值为被测电压或电流额定值。
第二传感信号连接基波陷波器，基波陷波器将第二传感信号中的基波分量滤除，只剩谐波分量，基波陷波器连接放大电路，放大电路将谐波小信号放大，放大电路连接第二调理电路，调理电路将放大电路放大的信号进行调制，使其适合于第二AD采样电路的模拟量输入，调理电路连接第二抗混叠滤波器，第二抗混叠滤波器连接第二AD采样电路，第二抗混叠滤波器的截止频率为12.8kHz，第二AD采用电路的采样频率为25.6kHz，第二AD采样电路数字量输出额定值为2D41H，对应模拟量额定值为被测电压或电流额定值的5％。
主控芯片通过锁相主控算法对第一AD采样电路上传的数字量进行分析，得到被测电压或电流的基波幅值和频率ω，以ω为基波频率对第二AD采样电路上传的数字量进行快速傅里叶分析，得到被测电流或电压量的谐波分量。
实施例3：
基于同一种构思本发明还提供了一种电网谐波测量方法包括：
第一采样回路对被测电压或电流进行采样得到第一数字量，并将所述第一数字量上传至主控芯片；
第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，并将所述谐波数字量上传至主控芯片；
所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量。
所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，包括：
第二采样回路通过第二传感器采集被测电压或电流，通过所述第二采样回路的基波陷波器从被测电压或电流中的提取谐波信号再依次通第二回路的第二调理电路、第二抗混叠滤波器和第二AD采样电路处理得到谐波数字量。
所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，还包括：
提取谐波信号后再经过第二回路的放大电路将所述谐波信号放大。
所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量，包括：
所述主控芯片采用锁相控制算法对第一AD采样电路上传的第一数字量进行分析，得到基波频率；
所述主控芯片基于所述基波频率对第二AD采用电路上传的谐波数字量进行傅里叶分析，得到谐波分量。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述装置包括：第一采样回路、第二采样回路和主控芯片；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别与所述主控芯片连接；
所述第一采样回路和所述第二采样回路分别采集被测电压或电流并发送给所述主控芯片，其中所述第二采样回路从采集的被测电压或电流中提取谐波信号传递给主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一采样回路传递的信号和第二采样回路传递的谐波信号进行分析处理得到被测电压或电流的基波频率和谐波分量。
2.如权利要求1所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第二采样回路，包括：
依次连接的第二传感器、基波陷波器、第二调理电路、第二抗混叠滤波器、第二AD采样电路。
3.如权利要求2所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第二采样回路还包括：放大电路；
所述放大电路串联在基波陷波器和第二调理电路之间。
4.如权利要求2所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第二抗混叠滤波器的截止频率为12.8kHz；
所述第二AD采样电路的采样频率为25.6kHz。
5.如权利要求2所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第一采样回路，包括：
依次串联的第一传感器、第一调理电路、第一抗混叠滤波器和第一AD采样电路。
6.如权利要求5所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第一抗混叠滤波器为低通滤波器，截止频率为2kHz；
所述第一AD采样电路的采样频率为4kHz。
7.如权利要求5所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第一抗混叠滤波器和第二抗混叠滤波器的截止频率均为所述第一AD采样电路采样速率的二分之一。
8.如权利要求1所述的一种电网谐波测量装置，其特征在于，所述第一采样回路和第二采样回路的数字量输出额定值为2D41H。
9.一种电网谐波测量方法，其特征在于，包括：
第一采样回路对被测电压或电流进行采样得到第一数字量，并将所述第一数字量上传至主控芯片；
第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，并将所述谐波数字量上传至主控芯片；
所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量。
10.如权利要求9所述的一种电网谐波测量方法，其特征在于，所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，包括：
第二采样回路通过第二传感器采集被测电压或电流，通过所述第二采样回路的基波陷波器从被测电压或电流中的提取谐波信号再依次通第二回路的第二调理电路、第二抗混叠滤波器和第二AD采样电路处理得到谐波数字量。
11.如权利要求10所述的一种电网谐波测量方法，其特征在于，所述第二采样回路对被测电压或电流进行采样得到谐波数字量，还包括：
提取谐波信号后再经过第二回路的放大电路将所述谐波信号放大。
12.如权利要求8所述的一种电网谐波测量方法，其特征在于，所述主控芯片将接收到的第一数字量和谐波数字量分别进行分析处理得到基波频率和谐波分量，包括：
所述主控芯片采用锁相控制算法对第一AD采样电路上传的第一数字量进行分析，得到基波频率；
所述主控芯片基于所述基波频率对第二AD采用电路上传的谐波数字量进行傅里叶分析，得到谐波分量。
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