CN204882645U - 一种电能质量信号发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能质量信号发生器，属于电能质量测试领域，其具体结构为：上位机连接USB通讯单元，USB通讯单元连接DSP单元，DSP单元输出端连接DA转换单元，DA转换单元与重建滤波电路、第一可编程增益放大器、耳机接口、功率放大电路依次相连，功率放大电路通过变流器连接到电流输出接口，还通过变压器连接到电压输出接口。本实用新型实时性高，工作环境温度宽，在-10℃至40℃均能达到0.2%的输出精度，结构简单，可根据现场调试需要进行裁剪，整机成本低。

Description

一种电能质量信号发生器

技术领域

本实用新型涉及电能质量测试领域，特别涉及一种电能质量信号发生器。

背景技术

电能质量（PowerQuality），从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。在现代电力系统中，电压暂降和中断已成为最重要的电能质量问题。

电能质量的分析和计算涉及到对各种干扰源和电力系统的数学描述，需要相应的检测仪器、分析软件和工程方法对各种电能质量问题进行系统的分析和计算，才能对电能质量存在的问题作出准确的判断，为解决和改善电能质量问题提供有效的依据。由于电能质量干扰源的性质各异，干扰的频谱从零赫兹到吉赫兹，电网在不同干扰形态作用下呈现不同的性能，分析计算的准确性不仅取决于数学模型和计算方法，还有赖于系统电网基础资料的可信程度。因此，单靠依赖建立数学模型的方法是很难对电能质量的各种问题准确分析和计算的。应用数字技术分析电能质量的各种方法已得到运用，包括分析谐波在电网中的分布；分析各种扰动源引起的波形畸变及在网络中的传播；分析各种电能质量控制装置在解决相关问题方面的作用；多个控制装置的协调以及与其他控制器的综合控制等问题。

近年来，我国电力工业快速发展，虽已基本摆脱“供不应求”的局面，但随着电网负荷结构的变化和大批新型产业的崛起，电能质量问题日益突出。电能质量问题主要体现在电压、频率及波形。通俗地讲，包括电压闪变、电流波动、频率偏差、波形畸变、三相不平衡、电压暂降、电压中断、电压暂升以及供电不连续等。实现对电能质量的检测，必须有一标准源进行参考。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电能质量信号发生器，此发生器按照设定频率、相位、幅值参数产生相对应的标准电流源和标准电压源。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种电能质量信号发生器，其结构为：上位机连接USB通讯单元，所述USB通讯单元连接DSP单元，所述DSP单元输出端连接DA转换单元，所述DA转换单元与重建滤波电路、第一可编程增益放大器、耳机接口、功率放大电路依次相连，所述功率放大电路通过变流器连接到电流输出接口，还通过变压器连接到电压输出接口。

根据上述方案，还设置有用于采集变流器输出端电流的电流互感器和用于采集变压器输出端电压的电压互感器，所述电流互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，所述电压互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，外部程控增益放大电路、Mic接口、第二可编程增益放大器、抗混滤波电路和AD转换单元依次相连，所述AD转换单元连接到DSP单元输入端。

根据上述方案，所述电流互感器的型号为ZMCT102，所述电压互感器的型号为ZMPT107。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1）实时性高，工作环境温度宽，在-10℃至40℃均能达到0.2%的输出精度，硬件结构简单，可根据现场调试需要进行裁剪，整机装置成本低；2）可以模拟任何波形的故障信号；3）每周期采样点多达1024个。

附图说明

图1是本实用新型一种电能质量信号发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的目的是提供一种电力参数测量及电能质量监测标准源发生装置，包括电压采集电路、电流采集电路、外部程控增益放大电路、功率放大电路、变流器、变压器以及上位机PC。

本实用新型电能质量信号发生器，具体结构为：上位机连接USB通讯单元，所述USB通讯单元连接DSP单元，所述DSP单元输出端连接DA转换单元，所述DA转换单元与重建滤波电路、第一可编程增益放大器、耳机接口、功率放大电路依次相连，所述功率放大电路通过变流器连接到电流输出接口，还通过变压器连接到电压输出接口。

进一步的，为使本实用新型装置输出的标准电压源和电流源更加准确，还设置有用于采集变流器输出端电流的电流互感器和用于采集变压器输出端电压的电压互感器，所述电流互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，所述电压互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，外部程控增益放大电路、Mic接口、第二可编程增益放大器、抗混滤波电路和AD转换单元依次相连，所述AD转换单元连接到DSP单元输入端。

具体的，所述电流互感器的型号为ZMCT102，所述电压互感器的型号为ZMPT107。

本实用新型装置的工作过程如下：

一、在上位机PC系统中计算出标准波形数字信号数据，作为数字信号源进行输出。

二、数字波形信号数据通过USB通讯单元，将该数字波形信号数据传送至下位机装置。

三、在下位机装置中，数字波形信号数据经DSP单元处理后，再经DA转换单元、重建滤波电路、第一可编程增益放大器、耳机接口和功率放大电路进行相应的传输和调控，控制输出端的变流器或变压器输出相应相位、频率和幅值的标准波形电压和电流。

四、输出端变压器、变流器在输出标准相位、频率、幅值电压电流的同时，电压采集电路通过电压互感器将输出电压回采，电流采集电路通过电流互感器将输出电流回采。

五、回采的电压电流分别通过外部程控增益放大电路，将回采信号电压放大（缩小），调节至适合Mic输入电压正负2.5V范围内，回采模拟信号通过Mic口输入第二可编程增益放大电路，再经过混抗滤波电路后，由内部高精度AD转换单元转换为数字信号数据。

六、AD转换单元转换后的数字信号数据经DSP单元处理，再通过USB通讯单元传输至上位机PC，与上位机PC中初始输出数字信号进行比较，根据实际标准波形、相位、频率需要，上位机PC及时调节该输出数字信号波形数据，快速调节输出端模拟标准电流或电压波形与系统设定相位、频率、幅值一致。

Claims (3)

1.一种电能质量信号发生器，其特征在于：上位机连接USB通讯单元，所述USB通讯单元连接DSP单元，所述DSP单元输出端连接DA转换单元，所述DA转换单元与重建滤波电路、第一可编程增益放大器、耳机接口、功率放大电路依次相连，所述功率放大电路通过变流器连接到电流输出接口，还通过变压器连接到电压输出接口。

2.如权利要求1所述的一种电能质量信号发生器，其特征在于：还设置有用于采集变流器输出端电流的电流互感器和用于采集变压器输出端电压的电压互感器，所述电流互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，所述电压互感器的输出端连接到外部程控增益放大电路，外部程控增益放大电路、Mic接口、第二可编程增益放大器、抗混滤波电路和AD转换单元依次相连，所述AD转换单元连接到DSP单元输入端。

3.如权利要求2所述的一种电能质量信号发生器，其特征在于：所述电流互感器的型号为ZMCT102，所述电压互感器的型号为ZMPT107。