CN111736015A - 一种谐波监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种谐波监测系统，包括信号采集模块、中央处理器模块以及高速通信模块，信号采集模块外接三相电压信号，信号采集模块与中央处理器模块电或通信连接，高速通信模块与中央处理器模块电或通信连接，高速通信模块与数据中心通信连接。该监测系统基于DSP和CAN总线，其中，DSP与其他处理器相比，数据处理能力强，可实现复杂算法，可对大量数据进行实时运算分析，非常适合电力系统谐波监测；采用的CAN总线具有高速率、远距离、可靠性高等优点，而选用的FFT算法也是谐波分析领域的主流算法，运算周期短且易于在DSP中实现。该装置应用于复杂现场环境中实际监测电压信号，验证装置的可靠性和准确性；实际运行结果表明，能够准确反映电网的谐波信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种谐波监测的领域，具体涉及一种谐波监测系统及监测方法。
背景技术
随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，谐波的影响越来越严重。电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。因此，需要设计一种谐波监测系统和监测方法对谐波进行在线监测。
发明内容
本发明的目的提供一种谐波监测系统及监测方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的一种谐波监测系统，包括信号采集模块、中央处理器模块以及高速通信模块，所述信号采集模块外接三相电压信号，所述信号采集模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与数据中心通信连接，所述信号采集模块包括信号调理电路和模数转换器，所述信号调理电路用于将电网交流电压、电流信号转换为所述模数转换器可识别的低电压信号，所述模数转换器用于将所述信号调理电路输出的电压信号进行模数转换，所述中央处理模块包括定点型DSP和CAN总线，所述DSP读取模数转换的数据并将数据进行FFT分析后通过CAN总线传输至所述高速通信模块，所述高速通信模块将分析后的数据发送至数据中心。
在一些实施方式中，信号调理电路包括电压/电流互感器电路、抗混叠滤波电路以及交直流转换电路，所述电压/电流互感器电路用于将电网电压、电流信号缩小变为幅值较小的交流电压信号，所述抗混叠滤波电路用于滤除信号中的高次杂波，所述交直流转换电路用于将上一级电路输出的幅值较小的交流电压信号进行抬升，使之转换为单极性低电压信号。
在一些实施方式中，模数转换器为ADS8364。
在一些实施方式中，中央处理模块为TMS320F2812。
在一些实施方式中，高速通信模块为CANT-100T。
一种谐波监测方法，包括以下步骤：
S1、系统初始化，复位中央处理模块和模数转换器；
S2、中央处理模块发出采样脉冲，模数转换器启动转换；
S3、读取采样脉冲，判断采样点是否足够，若足够，对一周波数据进行FFT计算，若不足够，继续读取采样数据，直到采样点足够；
S4、得到各次谐波幅值，并将数据发送至数据中心。
在一些实施方式中，中央处理器通过内部定时器发出的采样脉冲。
在一些实施方式中，当采样点数满一周波时，对该周波数据进行FFT计算。
有益效果：
本发明的监测系统基于DSP和CAN总线，其中，DSP与其他处理器相比，数据处理能力强，可实现复杂算法，可对大量数据进行实时运算分析，非常适合电力系统谐波监测；采用的CAN总线具有高速率、远距离、可靠性高等优点，而选用的FFT算法也是谐波分析领域的主流算法，运算周期短且易于在DSP中实现。且该装置应用于复杂现场环境中实际监测电压信号，验证装置的可靠性和准确性；实际运行结果表明，能够准确反映电网的谐波信息。
附图说明
图1为本发明的一种谐波监测系统的示意图；
图2为本发明的一种谐波监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-2，对本发明进行进一步详细的说明。
一种谐波监测系统，包括信号采集模块、中央处理器模块以及高速通信模块，中央处理模块为TMS320F2812，高速通信模块为CANT-100T，所述信号采集模块外接三相电压信号，所述信号采集模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与数据中心通信连接，所述信号采集模块包括信号调理电路和模数转换器，模数转换器为ADS8364，所述信号调理电路用于将电网交流电压、电流信号转换为所述模数转换器可识别的低电压信号，所述模数转换器用于将所述信号调理电路输出的电压信号进行模数转换，所述中央处理模块包括定点型DSP和CAN总线，所述DSP读取模数转换的数据并将数据进行FFT分析后通过CAN总线传输至所述高速通信模块，所述高速通信模块将分析后的数据发送至数据中心。
其中，信号调理电路包括电压/电流互感器电路、抗混叠滤波电路以及交直流转换电路，所述电压/电流互感器电路用于将电网电压、电流信号缩小变为幅值较小的交流电压信号，所述抗混叠滤波电路用于滤除信号中的高次杂波，所述交直流转换电路用于将上一级电路输出的幅值较小的交流电压信号进行抬升，使之转换为单极性低电压信号。
一种谐波监测方法，包括以下步骤：
S1、系统初始化，复位中央处理模块和模数转换器；
S2、中央处理模块通过内部定时器发出采样脉冲，模数转换器启动转换；
S3、读取采样脉冲，判断采样点是否满一周波时，若满了，对一周波数据进行FFT计算，若没满，继续读取采样数据，直到采样点足够；
S4、得到各次谐波幅值，并将数据发送至数据中心。
将实施例中的监测系统，接于负载为三相电动机和大型整流设备的供电点，实时监测该点的电压信号。该系统在其运行期间，实时监测该点电压，并对采样信号进行FFT分析，最终将所得数据结果通过CAN转以太网发送至数据中心，并使用Matlab软件进行谐波分析，以验证监测系统的准确性。
表1：部分谐波数据对照表
从上表可知，实施例中的监测系统的数据和Matlab的模拟数据基本一致，误差主要是由于DSP舍入误差引起的，可见该监测系统具有良好的精度。
本发明实施例的监测系统基于DSP和CAN总线，其中，DSP与其他处理器相比，数据处理能力强，可实现复杂算法，可对大量数据进行实时运算分析，非常适合电力系统谐波监测；采用的CAN总线具有高速率、远距离、可靠性高等优点，而选用的FFT算法也是谐波分析领域的主流算法，运算周期短且易于在DSP中实现。且该装置应用于复杂现场环境中实际监测电压信号，验证装置的可靠性和准确性；实际运行结果表明，能够准确反映电网的谐波信息。
以上仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种谐波监测系统，其特征在于：包括信号采集模块、中央处理器模块以及高速通信模块，所述信号采集模块外接三相电压信号，所述信号采集模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与所述中央处理器模块电或通信连接，所述高速通信模块与数据中心通信连接，所述信号采集模块包括信号调理电路和模数转换器，所述信号调理电路用于将电网交流电压、电流信号转换为所述模数转换器可识别的低电压信号，所述模数转换器用于将所述信号调理电路输出的电压信号进行模数转换，所述中央处理模块包括定点型DSP和CAN总线，所述DSP读取模数转换的数据并将数据进行FFT分析后通过CAN总线传输至所述高速通信模块，所述高速通信模块将分析后的数据发送至数据中心。
2.根据权利要求1所述的一种谐波监测系统，其特征在于：所述信号调理电路包括电压/电流互感器电路、抗混叠滤波电路以及交直流转换电路，所述电压/电流互感器电路用于将电网电压、电流信号缩小变为幅值较小的交流电压信号，所述抗混叠滤波电路用于滤除信号中的高次杂波，所述交直流转换电路用于将上一级电路输出的幅值较小的交流电压信号进行抬升，使之转换为单极性低电压信号。
3.根据权利要求1所述的一种谐波监测系统，其特征在于：所述模数转换器为ADS8364。
4.根据权利要求1所述的一种谐波监测系统，其特征在于：所述中央处理模块为TMS320F2812。
5.根据权利要求1所述的一种谐波监测系统，其特征在于：所述高速通信模块为CANT-100T。
6.一种谐波监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、系统初始化，复位中央处理模块和模数转换器；
S2、中央处理模块发出采样脉冲，模数转换器启动转换；
S3、读取采样脉冲，判断采样点是否足够，若足够，对一周波数据进行FFT计算，若不足够，继续读取采样数据，直到采样点足够；
S4、得到各次谐波幅值，并将数据发送至数据中心。
7.根据权利要求6所述的一种谐波监测系统，其特征在于：所述中央处理器通过内部定时器发出的采样脉冲。
8.根据权利要求6所述的一种谐波监测系统，其特征在于：当采样点数满一周波时，对该周波数据进行FFT计算。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010743154.5A CN111736015A (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 一种谐波监测系统及监测方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010743154.5A CN111736015A (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 一种谐波监测系统及监测方法 |
Publications (1)
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| CN111736015A true CN111736015A (zh) | 2020-10-02 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010743154.5A Pending CN111736015A (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 一种谐波监测系统及监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111736015A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112506114A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-03-16 | 河南辉煌科技股份有限公司 | 基于dsp芯片的铁路信号外电网监测装置 |
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2020
- 2020-07-29 CN CN202010743154.5A patent/CN111736015A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112506114A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-03-16 | 河南辉煌科技股份有限公司 | 基于dsp芯片的铁路信号外电网监测装置 |
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