CN113030791A - 变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪 - Google Patents
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Abstract
变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，包括电源模块、实时时钟模块、数据显示模块、通讯模块、滤波和采样模块、谐波和电压计算模块、实时数据存储模块和统计数据存储模块。本发明公开了一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，现有的电力变压器设备装配了本发明后，就能随时显示变压器在不同的负载情况下的高次谐波电流含量，并通过分析仪的分析系统计算出设备在此电流状态下的最大输出功率，管理人员可根据这些信号进行变压器负载的调整，从而保证了设备运行的安全，提高了设备的运行寿命。
Description
技术领域
本发明属于变压器输出能力检测技术领域，具体涉及一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪。
背景技术
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节都会产生一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。谐波的产生主要由下列几个原因引起：(1)输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其铁心工作的磁通密度选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而会产生奇次谐波。(2)用电设备产生的谐波：如：晶闸管整流设备、变频装置、电弧炉、电石炉、气体放电类电光源以及各式各样的家用电器。其中用电设备产生的谐波最多，高次谐波对电力系统和用户都产生了比较大的影响，甚至会出身严重的危害。
电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：(1)使供配电线路的绝缘加速老化、击穿；(2)使电力设备的损耗增加引起温度过高而烧毁；(3)使用电设备运行不正常；(4)影响电力测量的准确性；(5)对环境的影响，使设备产生噪音。
谐波的危害虽然正在被逐步的了解，在目前的电力电子行业中，虽然也已经有了单独检测电压、电流谐波含量的仪器，但使用的范围还不广阔，特别是直接对运行电力变压器能直接提供这些数据检测、分析及实时输出功率分析的仪器还没有。多数的电力设备用户对电压、电流中高次谐波的危害了解还很少，对非线性负载(含有比例很高的高次谐波)情况下变压器设备的输出能力下降缺乏正确的认识。由于非线性负载(含有比例很高的高次谐波)引起的变压器等供电设备出现的事故也越来越多，如运行温度过高导致的设备烧毁、因绝缘击穿造成的设备短路、线路附加损耗增加等，直接影响到了社会的生产和人民的日常生活，与国家建设和谐、节约型社会不相适应。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，包括电源模块、实时时钟模块、数据显示模块、通讯模块、滤波和采样模块、谐波和电压计算模块、实时数据存储模块和统计数据存储模块，所述电源模块的输出端与实时时钟模块的输入端相连，实时时钟模块的输出端和滤波和采样模块的输出端同时与谐波和电压计算模块的输入端相连，所述谐波和电压计算模块的第一输出端与实时数据存储模块的输入端相连，谐波和电压计算模块的第二输出端与数据显示模块的输入端相连，所述实时数据存储模块的输出端与通讯模块的第一输入端相连，所述数据显示模块的第一输出端与通讯模块的第二输入端相连，数据显示模块的第二输出端与统计数据存储模块的输入端相连。
优选地，电源模块负责为整个系统进行供电。
优选地，实时时钟模块负责为整个系统提供年、月、日等时间信息。
优选地，数据显示模块主要用于实时数据的显示和统计数据的查看。
优选地，通讯模块负责信息通讯，将分析仪保存的统计数据传输至PC机。
优选地，滤波和采样模块负责采集谐波电流，并且经过转换后滤除噪声。
优选地，谐波和电压计算模块负责使用采样值来计算当前电压有效值，并使用FFT对采样值进行变换，得到输入电压的谐波值，计算并分析得到变压器输出功率数据。
优选地，实时数据存储模块负责保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash自带RAM中或者外接的带电池的RAM中。
优选地，统计数据存储模块负责保存电流谐波信息和变压器输出功率信息。
有益效果：本发明公开了一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，现有的电力变压器设备装配了本发明后，就能随时显示变压器在不同的负载情况下的高次谐波电流含量，并通过分析仪的分析系统计算出设备在此电流状态下的最大输出功率，最后通过信号的传输线路将变压器运行的状态输送设备控制室，管理人员可根据这些信号进行变压器负载的调整，控制变压器的输出功率，减少因变压器设备过载，避免绕组在高次谐波作用下引起的烧毁、击穿等质量事故，保证了设备运行的安全，提高了设备的运行寿命，同时管理人员还可以通过查阅仪器的记录信息来了解变压器设备不同时段的运行状况。
附图说明
图1是变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪的结构示意图；
具体实施方案
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，包括电源模块、实时时钟模块、数据显示模块、通讯模块、滤波和采样模块、谐波和电压计算模块、实时数据存储模块和统计数据存储模块，所述电源模块的输出端与实时时钟模块的输入端相连，实时时钟模块的输出端和滤波和采样模块的输出端同时与谐波和电压计算模块的输入端相连，所述谐波和电压计算模块的第一输出端与实时数据存储模块的输入端相连，谐波和电压计算模块的第二输出端与数据显示模块的输入端相连，所述实时数据存储模块的输出端与通讯模块的第一输入端相连，所述数据显示模块的第一输出端与通讯模块的第二输入端相连，数据显示模块的第二输出端与统计数据存储模块的输入端相连。
于本实施例中，各部分模块所起到的功能为：
(1)电源模块负责为整个系统进行供电；
(2)实时时钟模块负责为整个系统提供年、月、日等时间信息；
(3)数据显示模块主要用于实时数据的显示和统计数据的查看；
(4)通讯模块负责信息通讯，将分析仪保存的统计数据传输至PC机；
(5)滤波和采样模块负责采集谐波电流，并且经过转换后滤除噪声；
(6)谐波和电压计算模块负责使用采样值来计算当前电压有效值，并使用FFT对采样值进行变换，得到输入电压的谐波值，计算并分析得到变压器输出功率数据；
(7)实时数据存储模块负责保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash自带RAM中或者外接的带电池的RAM中；
(8)统计数据存储模块负责保存电流谐波信息和变压器输出功率信息。
工作原理：本分析仪通过对变压器运行的负载电流进行采样、检测，就可以分析出负载电流中高次谐波部分的比例含量以及高次谐波对变压器实际输出功率的影响，通过数据传输线路将变压器的实际输出功率反馈到管理人员的控制系统上，报告出变压器的运行状态和实际运行能力，通过管理人员或智能控制系统对负载的调整来保证变压器设备的安全运行，避免变压器设备在非线性负载下出现过载烧毁的事故。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，包括电源模块、实时时钟模块、数据显示模块、通讯模块、滤波和采样模块、谐波和电压计算模块、实时数据存储模块和统计数据存储模块，所述电源模块的输出端与实时时钟模块的输入端相连，实时时钟模块的输出端和滤波和采样模块的输出端同时与谐波和电压计算模块的输入端相连，所述谐波和电压计算模块的第一输出端与实时数据存储模块的输入端相连，谐波和电压计算模块的第二输出端与数据显示模块的输入端相连，所述实时数据存储模块的输出端与通讯模块的第一输入端相连，所述数据显示模块的第一输出端与通讯模块的第二输入端相连，数据显示模块的第二输出端与统计数据存储模块的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，电源模块负责为整个系统进行供电。
3.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，实时时钟模块负责为整个系统提供年、月、日等时间信息。
4.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，数据显示模块主要用于实时数据的显示和统计数据的查看。
5.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，通讯模块负责信息通讯，将分析仪保存的统计数据传输至PC机。
6.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，滤波和采样模块负责采集谐波电流，并且经过转换后滤除噪声。
7.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，谐波和电压计算模块负责使用采样值来计算当前电压有效值，并使用FFT对采样值进行变换，得到输入电压的谐波值，计算并分析得到变压器输出功率数据。
8.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，实时数据存储模块负责保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash自带RAM中或者外接的带电池的RAM中。
9.根据权利要求1所述的一种变压器谐波电流分析及功率输出能力分析仪，其特征在于，统计数据存储模块负责保存电流谐波信息和变压器输出功率信息。
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