CN203133170U - 电力谐波在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力谐波在线监测装置，包括电流电压互感器、信号调理电路、处理器、电源模块、显示模块、存储模块和通信接口模块，电源模块为处理器提供电源，处理器分别与信号调理电路、显示模块、存储模块、通信接口模块相连，信号调理电路的输入端与电流电压互感器相连，电流电压互感器采集电力线路的电流和电压信息并通过信号调理电路输出给处理器，处理器根据输入的电流和电压信息获取电力谐波参数并缓存在存储模块中，同时将电力谐波参数分别通过显示模块、通信接口模块输出。本实用新型具有数据检测精确、使用方便、检测实时、结构简单、成本低廉的优点。

Description

电力谐波在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力领域，具体涉及一种电力谐波在线监测装置。

背景技术

近年来，随着煤矿企业生产的快速发展，电力负荷急剧增加，电网中的各种变频调速装置、整流器等负荷容量不断增大。大量电力电子功率器件及装置在电网的广泛应用，给煤矿企业生产带来节能和能量转换的同时，也给供电网络电能质量造成严重的污染，功率因数变差，并对其他设备和装置产生扰动，严重威胁矿井电网的电能质量和电力设备的安全运行，谐波的增加，使供电系统可能发生谐振，会发生系统过电压而击穿绝缘；对旋转电机，谐波电压或是谐波电流在定子绕组、转子回路及定子与转子铁芯中产附加损耗；对变压器，谐波电压可使变压器的磁滞及涡流损耗增加，使绝缘材料承受的电气应力增大，而谐波电流使变压器的铜耗增加；对电容器和电缆，在谐波电压生作用下，使电容器产生额外的功率损耗，电容器对供电系统其他部分产生串联、并联谐振，可能产生危险的过电压及过电流，这往往引起电容器熔丝或使电容器损坏，使电力电缆绝缘损坏；对断路器运行，谐波含量较多的电流，将使断路器的分断能力降低；导致继电保护误动作。由于谐波的存在，将大大削弱差动继电器快速动作，严重影响供电设备、自动化装置安全可靠运行。

由于煤矿井下配电线路分布的广泛性和谐波源的普遍性，离线式的监测方法只能获取测试期间片面的谐波数据，虽在一定程度上有借鉴、指导意义，但无法长期得到真实详细的各种用电设备及配电线路的实时谐波数据，因此，开发出一套应用于煤矿井下的低成本并满足监测精度和实时性要求的在线监测装置是一件非常有意义的工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种数据检测精确、使用方便、检测实时、结构简单、成本低廉的电力谐波在线监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种电力谐波在线监测装置，包括电流电压互感器、信号调理电路、处理器、电源模块、显示模块、存储模块和通信接口模块，所述电源模块为处理器提供电源，所述处理器分别与信号调理电路、显示模块、存储模块、通信接口模块相连，所述信号调理电路的输入端与电流电压互感器相连，所述电流电压互感器采集电力线路的电流和电压信息并通过信号调理电路输出给处理器，所述处理器根据输入的电流和电压信息获取电力谐波参数并缓存在存储模块中，同时将电力谐波参数分别通过显示模块、通信接口模块输出。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述通信接口模块包括GPRS通信模块和ZigBee通信模块，所述GPRS通信模块和ZigBee通信模块分别与处理器的输出端相连。

所述显示模块为TFT液晶显示模块。

所述存储模块为SD卡存储模块。

本实用新型具有下述优点：本实用新型包括电流电压互感器、信号调理电路、处理器、电源模块、显示模块、存储模块和通信接口模块，电流电压互感器采集电力线路的电流和电压信息并通过信号调理电路输出给处理器，所述处理器根据输入的电流和电压信息获取电力谐波参数并缓存在存储模块中，同时将电力谐波参数分别通过显示模块、通信接口模块输出，从而能够实现对电网电力谐波的在线监测，具有数据检测精确、使用方便、检测实时、结构简单、成本低廉的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。

图2为本实用新型实施例中通信接口模块组建的网络拓扑结构示意图。

图3为本实用新型实施例中处理器及其外围电路的框架结构示意图。

图例说明：1、电流电压互感器；2、信号调理电路；3、处理器；4、电源模块；5、显示模块；6、存储模块；7、通信接口模块；71、GPRS通信模块；72、ZigBee通信模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本实施例的电力谐波在线监测装置包括电流电压互感器1、信号调理电路2、处理器3、电源模块4、显示模块5、存储模块6和通信接口模块7，电源模块4为处理器3提供电源，处理器3分别与信号调理电路2、显示模块5、存储模块6、通信接口模块7相连，信号调理电路2的输入端与电流电压互感器1相连，电流电压互感器1采集电力线路的电流和电压信息并通过信号调理电路2输出给处理器3，处理器3根据输入的电流和电压信息获取电力谐波参数并缓存在存储模块6中，同时将电力谐波参数分别通过显示模块5、通信接口模块7输出。

本实施例中，显示模块5为TFT液晶显示模块。本实施例中，存储模块6为SD卡存储模块。本实施例中，通信接口模块7包括GPRS通信模块71和ZigBee通信模块72，GPRS通信模块71和ZigBee通信模块72分别与处理器3的输出端相连。GPRS通信模块71可以直接使用移动通信网，两种无线传输波段各不相同，没有相互干扰的问题；ZigBee通信模块72的型号为CC2430，可使用免执照2.4GHz频段，无需布线费用，具有自组织、低成本等特点。如图2所示，ZigBee通信模块72一方面为处理器3传送采集到的电力信号，另一方面通过ZigBee通信模块72实现各电力谐波在线监测装置间的组网，处理器3通过处理，再通过GPRS通信模块71把处理后的信息传送给GPRS的接收端。

如图3所示，处理器3采用型号为STM32F103VBT的ARM处理器芯片。处理器3(ARM)的PB10、PB11引脚与ZigBee通信模块72连接，PA9、PA10引脚与GPRS通信模块71连接，显示模块5为ARM自带的人机接口，处理器3的PG0引脚与信号调理电路模块连接。信号调理电路2的前端接有电压电流互感器1，电压电流互感器1用于根据实际情况合理设置基波及各次谐波的幅值和相角采集电力网络的电流和电压信号，再由信号调理电路2送入处理器3。显示模块5用于显示经过处理器3分析后的参数和结果。处理器3通过GPRS通信模块71把采集来的信号和以实际情况设置的信号一起发送给GPRS的接收端。

本实施例具有下述优点：1、本实施例的处理器3采用低功耗微增强型处理器STM32F103VBT6为核心控制器，引入嵌入式实时操作系统，简化程序设计，提高系统运行的实时性和可靠性。2、本实施例采用可靠性高精度的模拟信号采集电路对煤矿井下配电系统的电压、电流进行采集，本实施例送入处理器3的内置A/D进行采样计算，对电网谐波进行检测分析，将检测结果通过显示模块5实时显示，并将数据存储至存储模块6(SD卡)。3、本实施例利用ZigBee通信模块72可使用免执照2.4GHz频段，无需布线费用，具有自组织、低成本等特点。4、本实施例通过GPRS通信模块汇聚无线传感网络各节点的采集数据，发送至远程上位机接收端，实现煤矿井下电力谐波检测数据远程传输，供远程上位机进行存储分析，实现对谐波信息的实时监控。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种电力谐波在线监测装置，其特征在于：包括电流电压互感器(1)、信号调理电路(2)、处理器(3)、电源模块(4)、显示模块(5)、存储模块(6)和通信接口模块(7)，所述电源模块(4)为处理器(3)提供电源，所述处理器(3)分别与信号调理电路(2)、显示模块(5)、存储模块(6)、通信接口模块(7)相连，所述信号调理电路(2)的输入端与电流电压互感器(1)相连，所述电流电压互感器(1)采集电力线路的电流和电压信息并通过信号调理电路(2)输出给处理器(3)，所述处理器(3)根据输入的电流和电压信息获取电力谐波参数并缓存在存储模块(6)中，同时将电力谐波参数分别通过显示模块(5)、通信接口模块(7)输出。

2.根据权利要求1所述的电力谐波在线监测装置，其特征在于：所述通信接口模块(7)包括GPRS通信模块(71)和ZigBee通信模块(72)，所述GPRS通信模块(71)和ZigBee通信模块(72)分别与处理器(3)的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的电力谐波在线监测装置，其特征在于：所述显示模块(5)为TFT液晶显示模块。

4.根据权利要求3所述的电力谐波在线监测装置，其特征在于：所述存储模块(6)为SD卡存储模块。

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