CN202102046U - 一种能显示谐波流向的谐波监测仪 - Google Patents

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刘建新
李志军
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一种能显示谐波流向的谐波监测仪，包括交流量采集器、A/D集成处理器、直流电源、操作按键和显示器，还包括交直流两用电源、运算放大器、时钟芯片、可编程输出接点、存储器和通信模块，其中：直流电源由充电回路、由充电回路进行充电的ML2032电池组成，其连接在交直流两用电源和时钟芯片之间，运算放大器与A/D集成处理器连接，A/D集成处理器又与时钟芯片、显示器、操作按键、大容量数据存储器和通信模块连接，交流量采集器采集通过低通滤波的电压和电流信号，运算放大器将信号放大，经过将模拟信号转换成数字信号后对信号进行分析计算处理，从而判断出电流谐波的方向及次数等各种电网参数数据的A/D集成处理器，之后A/D集成处理器将数据分别输出到显示器、大容量数据存储器和通信模块。

Description

一种能显示谐波流向的谐波监测仪
技术领域
本实用新型涉及一种电能质量监测及用电控制技术，尤其是对电力电网上N次谐波电流的在线监测分析。 
背景技术
随着非线性负荷用户的日益增加，这些设备产生的谐波对电网的危害也随之巨增，它们造成电气设备(含电网设备和用户设备)慢性损坏、干扰通讯设备、造成继电保护及自动装置误动或不动，严重影响用户及电网的安全、稳定、持续运行。 
现有的谐波监测仪都只能测出谐波的含量和大小，而无法测出并显示谐波的流向。因此只知道线路中有谐波，不能判断谐波是谁制造的，也就不能确定应由谁治理。 
本实用新型不仅能测出谐波的含量和大小，而且能测出并显示谐波的流向。作为供电设备谐波监测等电能质量问题分析的工具，可以有效的为供电部门提供可靠的分析数据，提供各次谐波电流的流向，来明确谁是电网污染的制造者，谁是电网污染的受害者，为“谁污染谁治理”提供具体且直观的技术依据。 
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是，对电气设备产生的谐波进行在线监测分析，为供电部门判断是否是用户设备产生的谐波，是否超标提供数据，督促其进行谐波治理工作，达到保护电网安全、保护用电设备、提高电能质量的目的。方便用户了解自己的用电设备是否获得合格的电能，或是否干扰了电网。 
为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是；一种能显示谐波流向的谐波监测仪，包括交流量采集器、A/D集成处理器、直流电源、操作按键和显示器，交直流两用电源、运算放大器、时钟芯片、可编程输出接点、存储器和通信模块，其中：直流电源由充电回路、由充电回路进行充电的ML2032电池组成，其连接在交直流两用电源和时钟芯片之间，运算放大器与A/D集成处理器连接，A/D集成处理器又与时钟芯片、显示器、操作按键、大容量数据存储器和通信模块连接，交流量采集器采集通过低通滤波的电压和电流信号，运算放大器将信号放大，将模拟信号转换成数字信号后经A/D集成处理器进行分析计算处理，从而判断出电流谐波的方向及次数等各种电网参数数据的A/D集成处理器，之后A/D集成处理器将数据分别输出到显示器、大容量数据存储器和通信模块，其中所述显示器包括显示各种电参数、谐波数据的LCD显示器和分别对应显示3、5、7、11、13次谐波的流向的LED0、LED1、LED2、LED3和LED4五个并联的LED谐波流向显示模块，其中所述LED谐波流向显示模块是A/D集成处理器输出的信号(D1)通过一电阻与三极管的基极相连，三极管的基极通过一电阻与GND相连，三极管的集电极与发光二极管(LED1)的阴极相连，发光二极管(LED1)的阳极通过一电阻和VCC连接，三极管的发射极与GND相连，可编程输出接点由6组干接点组成，其可编程为任何一个特定的任务作接点输出驱动。 
优选的，所述LED流向显示模块可以是LED、数码管、双色LED显示方式。优选的，所述交直流两用电源选用的是宽电压供电模块，可在85V-265V的交流或直流范围内使用。 
优选的，所述通信模块由一个RS232接口和一个RS485接口构成，可以直接用串口与外接设备或局域网设备通信，也可以通过外接GPRS模块或是无线 短波模块以无线的方式与远程设备或是后台软件通信。 
优选的，所述存储器的最大容量可以达到32M位。 
本实用新型的有益效果：本实用新型不仅能测出谐波的含量和大小，而且能测出并显示谐波的流向，为判断谐波是谁制造的提供技术依据。 
附图说明
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步详细的描述，其中： 
图1为本实用新型的工作流程示意图； 
图2为本实用新型的工作原理示意图； 
图3为本实用新型的显示器状态表示示意图。 
具体实施方式
下面结合图1和图3，来说明本实用新型的实施例： 
如图1所示，本实用新型能显示谐波流向的谐波监测仪，可通过采集电网设备与用户设备之间的电压及电流信号，将所采集的信号进行数字分析，以得出两者间的谐波含量和流向。 
结合图2所示，能显示谐波流向的谐波监测仪包括：交直流两用电源、交流量采集器、运算放大器、A/D集成处理器、时钟芯片、直流电源、可编程输出接点、操作按键、显示器(包括LCD和LED谐波流向显示模块)、存储器、通信模块。 
直流电源由充电回路、由充电回路进行充电的ML2032电池组成，其连接在交直流两用电源和时钟芯片之间，交直流两用电源和交流量采集与运算放大器连接运算放大器与A/D集成处理器连接，A/D集成处理器又与时钟芯片、显示器、操作按键、大容量数据存储器和通信模块连接。 
交直流两用电源选用的是宽电压供电模块，可在85V-265V的交流或直流范 围内使用，从而满足其更多的电压现场；当二次感应设备的电压和电流信号经过低通滤波后，进入到监测仪交流量采集，信号通过运算放大器将模拟信号调整放大；放大后的模拟信号被输入到集成了A/D集成处理器中，将模拟信号转换成数字信号后经A/D集成处理器进行分析计算处理，A/D集成处理器对采集的数字信号分析，通过傅立叶计算和积分运算以及使用自己发明的运算方法和判断方法，从而判断电流谐波的方向。另外，同时计算出各种电网参数的数据，将数据发送至显示器LED，其有背光唤醒功能，平时背光不点亮，当光线不足时手工唤醒，从而将电力功耗降到最低。如图3所示，LCD显示器可以直观的显示各种电参数、谐波数据、谐波流向及谐波图形，方便操作者读取数据，LED0、LED1、LED2、LED3和LED4可以分别直观的对应表示3、5、7、11、13次谐波的流向以及报警指示。其中，常亮表示电网到负载，闪烁表示负载到电网，不亮表示无谐波功率。 
通过操作按键，操作者可以方便的浏览监测仪采集到的各项电参数，设备监测仪中的各项电网监测指标以及设置密码，保证监测仪正常运行。当监测仪的运行参数设置好后，将以每15分钟一个测量点记录谐波数据，并将数据存储到存储器中；当电网参数超过整定值时，将以事件记录的方式保存在存储器中，可以方便的通过按键查看，存储器的最大容量可以达到32M位，以确保数据更加的详细和更长时间的保存记录。 
通信模块由一个RS232接口和一个RS485接口构成，可以直接用串口与外接设备或局域网设备通信，也可以通过外接GPRS模块或是无线短波模块以无线的方式与远程设备或是后台软件通信。 
直流电源由充电回路、由充电回路进行充电的ML2032电池组成，其连接在交直流两用电源和时钟芯片之间；当监测仪工作时由交直流两用电源为时钟 芯片供电，同时为电池充电，当监测仪断电或是异常停用时由交流电源供电，以保证存储数据记录的时间准确性。 
可编程输出接点由6组干接点组成，其最大的特点是可编程为任何一个特定的任务作接点输出驱动。比如设定某路为当5次超谐波由用电设备端传输至用户设备端时就发出报警信号或是停止某个运行设备。 
本实用新型不仅能测出谐波的含量和大小，而且能测出并显示谐波的流向。作为供电设备谐波监测等电能质量问题分析的工具，可以有效的为供电部门提供可靠的分析数据，提供各次谐波电流的流向，来明确谁是电网污染的制造者，谁是电网污染的受害者，为“谁污染谁治理”提供具体且直观的技术依据。 
必须指出，上述实施例只是对本实用新型做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本实用新型的宗旨和范围下，可以对本实用新型做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本实用新型的保护范围。 

Claims (3)

1.一种能显示谐波流向的谐波监测仪，其组成包括：交流量采集器、A/D集成处理器、直流电源、操作按键和显示器、交直流两用电源、运算放大器、时钟芯片、可编程输出接点、存储器和通信模块，其特征是：交流采集器采集通过低通滤波的电压和电流信号，运算放大器将模拟信号放大，将模拟信号转换成数字信号后经A/D集成处理器进行分析计算处理，从而判断出电流谐波的方向及次数等，之后A/D集成处理器将谐波流向数据分别输出到显示器，其中所述显示器包括显示各种电参数、谐波数据、谐波流向的LCD显示器或显示谐波流向的LED谐波流向显示模块；其中所述LED谐波流向显示模块是A/D集成处理器输出的信号(D1)通过电阻与三极管的基极相连，三极管的基极通过电阻与GND相连，三极管的集电极与发光二极管(LED1)的阴极相连，发光二极管(LED1)的阳极通过电阻和VCC连接，三极管的发射极与GND相连。
2.根据权利要求1所述的能显示谐波流向的谐波监测仪，其特征是：所述LED流向显示模块有5个LED可以对应显示3、5、7、11、13次谐波的流向。
3.根据权利要求1所述的能显示谐波流向的谐波监测仪，其特征是：所述LED流向显示模块可以是LED、数码管、双色LED显示方式。 
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