CN204405736U - 基于电能质量检测的节能计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电能质量检测的节能计量装置，包括依次连接的信号调理单元、采样处理单元、控制单元以及显示单元，其中：所述信号调理单元用于对电网监测点处的三相电压信号和地线电压信号进行衰减处理以及对电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号进行放大处理后发送至所述采样处理单元，由所述采样处理单元进行采样处理得到电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数并发送至控制单元，所述控制单元将接收到的电能消耗参数和电能质量参数发送至所述显示单元进行显示。实施本实用新型的有益效果是，可以准确计量电网监测点处消耗的电能，并根据电能质量参数来分析电能浪费的主要原因，方便用户采取相应措施降低能源的消耗。

Description

基于电能质量检测的节能计量装置

技术领域

本实用新型涉及电能计量及电能质量监测领域，更具体地说，涉及一种基于电能质量检测的节能计量装置。

背景技术

目前，随着经济的发展，大工业及民用领域使用了大量非线性负载设备，包括节能灯、变频器、开关电源、UPS、油机、大功率空调、电梯、计算机以及交换机等，由于这些设备的投入使用使正常的供电电源波形产生了畸变，引起了谐波等，严重影响电网电能质量。同时由于供电电源是由电力系统提供的，这些非线性负载设备在工作时可能导致三相电不平衡、电压波动及电压骤长/骤降/暂时中断、瞬态过电压、浪涌等电能质量问题，这就可能引起下列危害：1)使继电保护和自动装置产生误动，直接危及供电安全运行；2)使各种电气设备产生附加损耗和发热，导致设备损坏或烧毁；3)增加损耗，导致设备不经济运行，增加电费支出，造成各种计量表计量不准；4)降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备；5)可能引起谐振，导致无功补偿柜无法正常工作；6)降低设备使用寿命；7)导致计算机、监测和控制设备无法正常工作，甚至死机，造成巨大损失。

因此为了提高电网的电能质量，保证电气设备的正常运行，需要对电网的电能质量进行检测。传统的电能计量装置只能计量电能，而在谐波严重时计量电能误差较大，并且无法检测电能质量参数，也不能分析电能浪费的主要原因，电力用户无法了解造成电能浪费的原因，因而不能采取相应措施降低能源的消耗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于电能质量检测的节能计量装置，用于对电网监测点处的电能信息进行采集得到电能消耗参数和电能质量参数，实现对电网监测点处电能质量的监测，同时根据电能质量参数来分析电能浪费的原因，从而采取相应措施降低能源的消耗。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于电能质量检测的节能计量装置，安装在电网内的多个监测点，该基于电能质量检测的节能计量装置包括依次连接的信号调理单元、采样处理单元、控制单元以及显示单元，其中：所述信号调理单元用于对电网监测点处的三相电压信号和地线电压信号进行衰减处理以及对电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号进行放大处理后发送至所述采样处理单元，由所述采样处理单元进行采样处理后得到电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数并将其发送至控制单元，所述控制单元将接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数发送至所述显示单元进行显示。

在上述基于电能质量检测的节能计量装置中，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括与所述控制单元连接并用于存储接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数的存储单元。

在上述基于电能质量检测的节能计量装置中，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括与所述控制单元连接并用于将接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数传送至电能监测管理平台的通信单元。

在上述基于电能质量检测的节能计量装置中，所述采样处理单元包括模数转换器及与所述模数转换器连接的数字信号处理器。

在上述基于电能质量检测的节能计量装置中，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括多个与所述信号调理单元连接的电流传感器，每一所述电流传感器分别用于对应获取电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号并发送至所述信号调理单元。

实施本实用新型的基于电能质量检测的节能计量装置，具有以下有益效果：能够监测电网监测点处电网的电能消耗参数及电能质量参数，准确的计量电网监测点处消耗的电能，同时根据电能质量参数来分析电能浪费的主要原因，方便用户了解造成电能浪费的原因，从而采取相应措施降低能源的消耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种基于电能质量检测的节能计量装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，为本实用新型一种基于电能质量检测的节能计量装置实施例的结构示意图，该基于电能质量检测的节能计量装置安装在电网内的多个监测点，每一节能计量装置通过获取相应的电网监测点处的电能消耗参数和电能质量参数便可以准确的计量该电网监测点处消所耗的电能，并根据这些参数的正常与否来分析电能浪费的主要原因，作为电力用户采取措施降低电能浪费的参考。

参见图1，该基于电能质量检测的节能计量装置包括依次电性连接的信号调理单元10、采样处理单元20、控制单元30以及显示单元40。其中，信号调理单元10用于对电网监测点处的三相电压信号和地线电压信号进行衰减处理以及对电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号进行放大处理后发送至采样处理单元20。在本实用新型中，在该电网监测点处电网的三相电压信号和地线电压信号直接由信号调理单元10进行衰减，即信号调理单元10与该电网监测点处电网的三相电压线、地线及零线相连，因电网的电压信号一般较高，例如我国低压电网火线对零线额定电压为AC220V/50Hz；而该电网监测点处电网的三相电流信号和零线电流信号通常采用电流传感器(图未示)接入，即信号调理单元10还分别与三相电流传感器及零线电流传感器相连，电流信号分别经相应的电流传感器进行转换后再发送至信号调理单元10，因电流传感器输入至信号调理单元10的信号一般为数十至数百毫伏，因此电流信号通常需要由信号调理单元10进行放大处理。

采样处理单元20接收由信号调理单元10发送的信号，进行采样处理后得到该电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数并发送至控制单元30，控制单元30将接收到的电能消耗参数和电能质量参数发送至显示单元40进行显示。在本实施例中，采样处理单元20包括模数转换器(ADC)201及与该模数转换器201连接的数字信号处理器(DSP)202。具体地，经信号调理单元10进行处理后的三相电压信号及地线电压信号、三相电流信号及零线电流信号(即转换为适合模数转换器处理的信号)，先由模数转换器201转换为数字信号序列，再由数字信号处理器202对该数字信号序列进行计算与分析，得到该电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数。

优选地，为保障电网监测点处电网的三相电压、三相电流采样的严格同步，模数转换器201优选为高速同步模数转换器，采样速率每通道500ksps以上，而三相电压信号及地线电压信号、三相电流信号及零线电流信号经模数转换器201变为数字信号序列后，数据量较大，为提高数据处理速度，普通CPU难以达到要求，因而本实施例中优选为采用上述数字信号处理器202对数字信号序列进行分析处理以得到该电网监测点处电网的电能消耗参数及电能质量参数。其中：电能消耗参数主要包括三相有功功率/无功功率/视在功率与电能，电能质量参数主要包括电压偏差、频率偏差、电压/电流谐波、电压/电流间谐波、三相电压/电流不平衡度、电压波动与闪变、电压骤升/骤降/暂时中断、浪涌、暂时过电压和瞬时过电压。需要说明的是，数字信号处理器的作用就是对数字信号进行一系列计算与分析而得到所需参数，即在本实施例中有关将经模数转换器201模数转换后的该电网监测点处的三相电压、三相电流信号进行计算与分析以得到该电网监测点处的电能消耗参数和电能质量参数是该数字信号处理器的通用功能，其具体数据处理过程为现有技术，在此不再赘述。

优选地，上述控制单元30包括中央处理器CPU，由控制单元30的CPU接收上述电能消耗参数和电能质量参数，并根据电能质量参数的正常与否来分析电能浪费的主要原因，从而方便用户了解是什么原因造成了电能的浪费，从而采取相应措施降低能源的消耗。

该该基于电能质量检测的节能计量装置还包括存储单元50和通信单元60，上述控制单元30的CPU在接收到由数字信号处理器202发送的电能消耗参数和电能质量参数后，同时会将这些数据传送给存储单元50进行存储。而根据目前供电企事业、电力用户通常会将电网多个监测点处的电能计量和电能质量监测数据建立统一的监测管理平台进行集中管理，因此本实施例中基于电能质量检测的节能计量装置设有通信接口，通信单元60通过该通信接口将电能消耗参数和电能质量参数传送至电能监测管理平台，实现将电网各个监测点处的电能消耗参数和电能质量参数传送到统一的电能监测管理平台或其他设备，集中管理监测数据。

优选地，上述信号调理单元10基于相关电阻和运算放大器实现，如图1所示，电网监测点处电网的三相电压Va、Vb、Vc及地线电压Vg分别经由电阻R1～R4、电阻R11～R14及运算放大器A1～A4所组成的四组运算放大电路输出至采样处理单元20，零线电压Vn经电阻R5接地；同样地，Ia、Ib、Ic及In分别为经对应电流传感器(图未示)转换后的该电网监测点处电网的三相电流信号及零线电流信号，并分别经由电阻R6～R9、电阻R15～R18及运算放大器A5～A8所组成的四组运算放大电路输出至采样处理单元20。由于电网监测点处电网的电压/电流的测量范围较宽，为了提高测量的精度，图1中所有电阻分别采用电阻测试系数小的精密电阻，而运算放大器则分别采用精密可编程仪表放大器。

综上所述，信号调理单元对电网监测点处的三相电压信号和地线电压信号进行衰减处理以及对电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号进行放大处理后的信号，由采样处理单元接收并进行处理得到电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数，将这些参数发送至控制单元，控制单元再将接收到的电能消耗参数和电能质量参数发送至显示单元进行显示，发送至存储单元进行存储以及发送至通信单元，通过通信单元将这些数据传送至电能监测管理平台。此外，控制单元根据接收到的电能消耗参数及电能质量参数，准确的计量在该电网监测点处所消耗的电能，并根据电能质量参数来分析电能浪费的主要原因，以方便用户采取相应措施降低能源的消耗。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种基于电能质量检测的节能计量装置，其安装在电网内的多个监测点，其特征在于，该基于电能质量检测的节能计量装置包括依次连接的信号调理单元(10)、采样处理单元(20)、控制单元(30)以及显示单元(40)，其中：所述信号调理单元(10)用于对电网监测点处的三相电压信号和地线电压信号进行衰减处理以及对电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号进行放大处理后发送至所述采样处理单元(20)，由所述采样处理单元(20)进行采样处理后得到电网监测点处电网的电能消耗参数和电能质量参数并将其发送至控制单元(30)，所述控制单元(30)将接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数发送至所述显示单元(40)进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于电能质量检测的节能计量装置，其特征在于，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括与所述控制单元(30)连接并用于存储接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数的存储单元(50)。

3.根据权利要求1所述的基于电能质量检测的节能计量装置，其特征在于，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括与所述控制单元(30)连接并用于将接收到的所述电能消耗参数和电能质量参数传送至电能监测管理平台的通信单元(60)。

4.根据权利要求1所述的基于电能质量检测的节能计量装置，其特征在于，所述采样处理单元(20)包括模数转换器(201)及与所述模数转换器(201)连接的数字信号处理器(202)。

5.根据权利要求1所述的基于电能质量检测的节能计量装置，其特征在于，该基于电能质量检测的节能计量装置还包括多个与所述信号调理单元(10)连接的电流传感器，每一所述电流传感器分别用于对应获取电网监测点处的三相电流信号和零线电流信号并发送至所述信号调理单元(10)。