CN203732598U - 一种单相电网变量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单相电网变量检测装置，用于检测电网的电压、频率、功率因数等电能质量信息，属于低压仪器仪表领域。电网是一个复杂的动态系统，往往会受到负荷变化及各种意外因素影响，导致电压、频率等关键电量的恶化，从而产生电能质量问题。为有效检测电能质量现象，最大限度地减小用户因电能质量问题造成的经济损失，电参量的分析与评估发挥了至关重要的作用。本实用新型包括电压互感器(1)、电流互感器(2)以及整流、滤波、比较、显示环节。主要将待测电压、电流经过变换、处理等过程，最后实时动态地显示各参量变化信息。整套设备采用硬件电路搭建，因而信号采集处理速度快，抗干扰能力强，具有推广应用价值。

Description

一种单相电网变量检测装置

技术领域

 本实用新型涉及一种单相电网变量检测装置，用于检测电网的电压、频率、功率因数、谐波信息，属于低压供电系统常用仪器仪表领域。 

背景技术

 大规模开发利用可再生能源发电已是必然趋势。它不仅可以有效节约常规化石能源，同时也可达到节能减排的目的，是传统集中式发电模式的有益补充。然而电网本身是一个复杂的动态系统，加上可再生能源利用存在间歇性与不可预测性，往往会受到各种意外因素影响，导致电压、频率等关键电量的恶化，从而产生电能质量问题。为有效检测这一电能质量现象，最大限度地减小用户因电能质量问题造成的经济损失，电参量的采集与评估发挥了至关重要的作用。由于传统数字式仪表检测存在抗干扰能力弱，显示不够准确等现象，造成对电能质量的误判情况时有发生，为此设计一种抗扰能力强、检测准确，可靠性高、便于携带的模拟式检测装置意义重大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测电网参量的设备，应具备精度高，响应快的一种单相电网变量检测装置。 

技术解决方案： 

    为了实现上述目的，本实用新型采用技术方案如下。

一种单相电网变量检测装置，包括：第一电压互感器、第二电流互感器，第一电压互感器与第一全桥整流器连接，第一全桥整流器与第一滤波器连接，第一滤波器与第一比较器连接，第一比较器与电压显示器连接。 

进一步：所述第二电压互感器还与第二滤波器连接，第二滤波器与过零比较器连接，过零比较器与第一整形器连接，第一整形器与分频器连接，分频器与第一计数器连接，第一计数器与频率显示器连接。 

进一步： 第一整形器与异或器连接；第二电流互感器与电压变换器连接，电压变换器与第三滤波器连接，第三滤波器与第二整形器连接，第二整形器与异或器连接，异或器与第二计数器连接，第二计数器与功率因数显示器连接。 

进一步：第一电压互感器上还接有三次谐波提取器，三次谐波提取器与第二全桥整流器，第二全桥整流器与第二比较器连接，第二比较器与谐波显示器连接。 

进一步：分频器采用D触发器。 

进一步：三次谐波提取器采用二阶双二次带通滤波器。 

进一步：第一计数器和第二计数器采用555定时器。 

本实用新型通过采集公共点电压、电流信号，并将其变换为适宜处理的信号，然后进行整流、滤波、整形、比较环节，最后生成该装置所需的输出信号，变换时滤除了干扰信号，提高了电网变量检测的准确性。 

本实用新型频率的检测与周期的计算采用计数器变换算法获得。省去了数字式处理器的参与，使硬件更加简单，降低了开发成本。 

  本实用新型采用二阶双二次有源带通滤波器，可以将三次谐波信号提取出来，是一种硬件实现过程，避开了传统意义上的只用微处理器才能完成的功能，简化了系统结构，降低了自身故障概率。 

 本实用新型具有成本低、体积小、携带方便、功能齐全优点。非常适合普通居民、公共设施智能大厦等电力监控需求而设计的便携式电量检测装置。它可直接联于现场配电柜接线端子，可以方便测量常用电力参数，及时发现电能质量问题，该装置具有很高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器及测量仪表。用电电能质量的检测。 

附图说明

    图1是本实用新型结构示意图； 

图2是本实用新型电路原理图。

具体实施方法（这里要描述检测装置的整个工作过程，体现特点及检测方法与控制精度问题） 

实施例1

一种单相电网变量检测装置，包括：第一电压互感器1、第二电流互感器2，第一电压互感器1与第一全桥整流器3连接，第一全桥整流器3与第一滤波器4连接，第一滤波器4与第一比较器5连接，第一比较器5与电压显示器6连接。

进一步：所述电压互感器1还与第二滤波器7连接，第二滤波器7与过零比较器8连接，过零比较器8与第一整形器9连接，第一整形器9与分频器10连接，分频器10与第一计数器11连接，第一计数器11与频率显示器12连接，所述分频器10采用D触发器。 

进一步：第一整形器9与异或器20连接；第二电流互感器2与电压变换器17连接，电压变换器17与第三滤波器18连接，第三滤波器18与第二整形器19连接，第二整形器19与异或器20连接，异或器20与第二计数器21连接，第二计数器21与功率因数显示器22连接。 

进一步：第一电压互感器1上还接有三次谐波提取器13，所述三次谐波提取器13采用二阶双二次带通滤波器，三次谐波提取器13与第二全桥整流器14连接，第二全桥整流器14与第二比较器15连接，第二比较器15与谐波显示器16连接。 

进一步：第一计数器11和第二计数器21采用555定时器。 

检测方法： 

1.电压检测、将待测电压经第一电压互感器1变为可采集的低电压，然后与第一全桥整流器3连接，将交流信号变换为直流信号、再经电容型第一滤波器4将直流信号处理为无波动平滑波形，然后送到第一比较器5电路的输入端，依次与预先设定5个标准电压（80%、90%、100%、110%、120%）进行比较，最后连接到电压显示器6上显示所测电压值；

2.频率检测、将第一电压互感器1获得的低电压经第二滤波器7滤除干扰及高次谐波信号、再与过零比较器8比较，使之将交流波形变换为方波波形、再经第一整形器9处理，滤除方波信号的谐波成分并将方波变得规则并送人分频器10及第一计数器11处理后，最后通过频率显示器12显示；

3.功率因数检测、将检测方法2中的第一整形器9输出信号连接于异或器20；同时将待测点电流经第二电流互感器2使大电流变为可处理的小电流并连于电压变换器17上，将电流信号变为电压信号并连于第三滤波器18滤除谐波及干扰信号，再接于第二整形器19进行波形处理，然后接于异或器20，目的为提取电压与电流信号的相角差， 最后将异或器20连接于第二计数器21并进行功率因数显示。

4. 谐波检测、将第一电压互感器1获得的低电压经三次谐波提取器13处理后，可以获得三次谐波成分，然后连接于第二全桥整流器14使交流信号变换为直流，再将输出信号连于第二比较器15，计算三次谐波在基波中的比例，最后连于谐波显示器16进行显示。 

Claims (7)

1.一种单相电网变量检测装置，包括：第一电压互感器（1）、第二电流互感器（2），其特征是：电压互感器与第一全桥整流器（3）连接，第一全桥整流器（3）与第一滤波器（4）连接，第一滤波器（4）与第一比较器（5）连接，第一比较器（5）与电压显示器（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：所述电压互感器（1）还与第二滤波器（7）连接，第二滤波器（7）与过零比较器（8）连接，过零比较器（8）与第一整形器（9）连接，第一整形器（9）与分频器（10）连接，分频器（10）与第一计数器（11）连接，第一计数器（11）与频率显示器（12）连接。

3.根据权利要求2所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：第一整形器（9）与异或器（20）连接；第二电流互感器（2）与电压变换器（17）连接，电压变换器（17）与第三滤波器（18）连接，第三滤波器（18）与第二整形器（19）连接，第二整形器（19）与异或器（20）连接，异或器（20）与第二计数器（21）连接，第二读数器（21）与功率因数显示器（22）连接。

4.根据权利要求1所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：第一电压互感器（1）上还接有三次谐波提取器（13），三次谐波提取器（13）与第二全桥整流器（14），第二全桥整流器（14）与第二比较电路（15）连接，第二比较电路（15）与谐波显示器（16）连接。

5.根据权利要求2所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：分频器（10）采用D触发器。

6.根据权利要求4所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：三次谐波提取器（13）采用二阶双二次带通滤波器。

7.根据权利要求2、3所述的一种单相电网变量检测装置，其特征是：第一计数器（11）和第二读数器（21）采用555定时器。