CN205427044U - 电网谐波检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电网谐波检测技术领域，尤其涉及电网谐波检测系统，采用单片机控制技术，解决了传统监控系统功能单一的问题，达到了智能自动筛选检测的效果；采用电压采集技术，解决了不间断检测的问题，可以随时了解电网谐波的情况；采用报警技术，解决了只能根据人工观察数据，不能得到直观的谐波情况的问题，达到瞬时抑制谐波的效果。采用双运放的电压处理技术，解决了输出阻抗过高而引起的信号失真的问题，经过处理的电压信号无失真地进入到单片机，使单片机及时作出动作，解决谐波问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网谐波检测技术领域，尤其涉及电网谐波检测系统。
背景技术
随着我国用电量的增长以及我国电网的发展，电能质量的问题一直是我国最近所面临的重大课题。在电能质量中，谐波的问题又是我们所面临的最大的问题。所以谐波的检测、监测已成为电能质量的一个重要指标。然而现在的一些谐波检测仅仅是实时检测，而不能做到高度自动化，同时信号的采集与处理也过于单一。
电网中谐波含量过高不仅对电能质量有影响，而且对电力器件也会造成损坏，所以及时发现问题并解决，已经成为电网不得不面对的问题。在既已形成的电网，不能改变结构的前提下，必须有效、瞬时监测到谐波的情况，并采取相应的措施。电网上的事故基本上都是瞬时发生的，所以靠人来监测已经不能够采取动作。然而靠硬件和控制器来判断，处理时间就缩短了许多，所以谐波检测此时也需要进入智能、高度自动化的时代。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了电网谐波检测系统，采用单片机控制技术，解决了传统监控系统功能单一的问题，达到了智能自动筛选检测的效果；采用电压采集技术，解决了不间断检测的问题，可以随时了解电网谐波的情况；采用报警技术，解决了只能根据人工观察数据，不能得到直观的谐波情况的问题，达到做出瞬时抑制谐波的效果。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括单片机单元、电源模块、电压处理单元、电压采集模块；单片机单元I/O口与电压处理单元连接；单片机单元I/O口与报警单元；单片机单元I/O口与LCD显示屏连接；电源模块与单片机单元电压输入端相连接；电压采集模块一侧通过电压处理单元与单片机单元连接，另一侧与供电线连接。
进一步优化本技术方案，所述的单片机单元为STC12C5A60S2单片机；电源模块为5V-3A的开关电源；电压采集模块为GPT-206B电压互感器；
进一步优化本技术方案，所述的电压处理单元包括二极管D1、二极管D2、放大器Q1、放大器Q2；单片机单元的P1.1接口连接供电线；单片机单元P1.2经限流电阻R2与电压采集模块的高压侧连接；电压采集模块的低压侧经二极管D1、二极管D2与运算放大器Q1输入端连接；运算放大器Q1的输入端经电容C3与运算放大器Q1的输出端相连；运算放大器Q1的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接；运算放大器Q1的输出端经电容C4与地连接；运算放大器Q1的电源端正级电源模块正极相连，运算放大器Q1负极与电源模块的负极连接；运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Q1的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接；运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元的A/D口连接；运算放大器Q2的电源端正级电源模块正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块的负极连接；
进一步优化本技术方案，所述的报警单元包括电阻R7、三极管Q4、喇叭LS1、12V电压源；单片机单元的P1.0口连接电阻R7，阻值为10K；电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LS1连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接；喇叭LS1另一端与12V电压连接；
进一步优化本技术方案，所述的LCD显示屏的型号为LCD12864；LCD显示屏的E管脚与单片机单元的P1.2管脚连接；单片机单元的RW管脚与单片机单元的P1.3管脚连接；单片机单元RS管脚与单片机单元的P1.4管脚连接；单片机单元的PSB管脚与电源模块的负极连接；单片机单元的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块的正极连接，另一端接地。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、单片机单元使用STC12C5A60S2型号作为主控单元，集成了较大容量的存储器、丰富强大的硬件接口电路，运行速度快，性价比高，最重要的是STC12C5A60S2单片机自带A/D转换口，使用方便，运行速度快；2、电压采集模块使用GPT-206B电压互感器，保障了得到的电压信号接近电网电压，使单片机对电压的处理接近真实电压；3、电压处理单元中使用LM373运算放大器，运算效率高，节能显著。
附图说明
图1是本设备内部结构图；
图2是单片机单元电路图；
图3是电压处理单元电路图；
图4是报警单元电路图；
图5是LCD显示屏接口图。
图中，1、单片机单元；2、电源模块；3、电压处理单元；4、电压采集模块；5、报警单元；6、LCD显示屏；7、供电线。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
具体实施方式一：如图1-5所示，包括单片机单元1、电源模块2、电压处理单元3、电压采集模块4；单片机单元1I/O口与电压处理单元3连接；单片机单元1I/O口与报警单元5；单片机单元1I/O口与LCD显示屏6连接；电源模块2与单片机单元1电压输入端相连接；电压采集模块4一侧通过电压处理单元3与单片机单元1连接，另一侧与供电线7连接；
所述的单片机单元1为STC12C5A60S2单片机；电源模块2为5V-3A的开关电源；电压采集模块4为GPT-206B电压互感器；所述的电压处理单元3包括二极管D1、二极管D2、放大器Q1、放大器Q2；单片机单元1的P1.1接口连接供电线7；单片机单元1P1.2经限流电阻R2与电压采集模块4的高压侧连接；电压采集模块4的低压侧经二极管D1、二极管D2与运算放大器Q1输入端连接；运算放大器Q1的输入端经电容C3与运算放大器Q1的输出端相连；运算放大器Q1的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接；运算放大器Q1的输出端经电容C4与地连接；运算放大器Q1的电源端正级电源模块2正极相连，运算放大器Q1负极与电源模块2的负极连接；运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Q1的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接；运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元1的A/D口连接；运算放大器Q2的电源端正级电源模块2正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块2的负极连接；所述的报警单元5包括电阻R7、三极管Q4、喇叭LS1、12V电压源；单片机单元1的P1.0口连接电阻R7，阻值为10K；电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LS1连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接；喇叭LS1另一端与12V电压连接；所述的LCD显示屏6的型号为LCD12864；LCD显示屏6的E管脚与单片机单元1的P1.2管脚连接；单片机单元1的RW管脚与单片机单元1的P1.3管脚连接；单片机单元1RS管脚与单片机单元1的P1.4管脚连接；单片机单元1的PSB管脚与电源模块2的负极连接；单片机单元1的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块2的正极连接，另一端接地。
图1中，当电压采集模块4采集到的电压出现谐波时，电压处理单元3处理此时从电压采集模块4采集到的电压；运算放大器Q1、运算放大器Q2处理电压，使其与预设值进行比较，输出出现谐波的信号送到单片机单元1的A/D转换口；单片机单元1将谐波信号处理成数字信号，与设定值进行比较；如果与设定值不符，则单片机会驱动报警单元5报警，及时告知工作人员采取相应的措施，同时在LCD显示屏6显示相应的信息。
图2为MCU单元1的电路结构图，使用STC12C5A60S2单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,尤其是这款单片机自带A/D口，不用额外加A/D芯片且运算速度快。
图3中，使用GPT-206B电压互感器，将高压侧的信号无失真地采集下来，接近高压侧的高压信号，方便后面的处理电路进行处理。除此之外，采用两级放大器可以保证最后输出的信号更加精确，同时也最大限度地将高压侧的一些谐波滤除掉，达到信号保真的效果。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.基于电网谐波检测系统，其特征在于：包括单片机单元(1)、电源模块(2)、电压处理单元(3)、电压采集模块(4)；单片机单元(1)I/O口与电压处理单元(3)连接；单片机单元(1)I/O口与报警单元(5)；单片机单元(1)I/O口与LCD显示屏(6)连接；电源模块(2)与单片机单元(1)电压输入端相连接；电压采集模块(4)一侧通过电压处理单元(3)与单片机单元(1)连接，另一侧与供电线(7)连接。
2.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于：单片机单元(1)为STC12C5A60S2单片机；电源模块(2)为5V-3A的开关电源；电压采集模块(4)为GPT-206B电压互感器。
3.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于：电压处理单元(3)包括二极管D1、二极管D2、放大器Q1、放大器Q2；单片机单元(1)的P1.1接口连接供电线(7)；单片机单元(1)P1.2经限流电阻R2与电压采集模块(4)的高压侧连接；电压采集模块(4)的低压侧经二极管D1、二极管D2与运算放大器Q1输入端连接；运算放大器Q1的输入端经电容C3与运算放大器Q1的输出端相连；运算放大器Q1的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接；运算放大器Q1的输出端经电容C4与地连接；运算放大器Q1的电源端正级电源模块(2)正极相连，运算放大器Q1负极与电源模块(2)的负极连接；运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Q1的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接；运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元(1)的A/D口连接；运算放大器Q2的电源端正级电源模块(2)正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块(2)的负极连接。
4.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于：报警单元(5)包括电阻R7、三极管Q4、喇叭LS1、12V电压源；单片机单元(1)的P1.0口连接电阻R7，阻值为10K；电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LS1连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接；喇叭LS1另一端与12V电压连接。
5.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于：LCD显示屏(6)的型号为LCD12864；LCD显示屏(6)的E管脚与单片机单元(1)的P1.2管脚连接；单片机单元(1)的RW管脚与单片机单元(1)的P1.3管脚连接；单片机单元(1)RS管脚与单片机单元(1)的P1.4管脚连接；单片机单元(1)的PSB管脚与电源模块(2)的负极连接；单片机单元(1)的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块(2)的正极连接，R8电位器另一端接地。
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| CN106680585B (zh) * | 2017-01-05 | 2019-01-29 | 攀枝花学院 | 谐波/间谐波的检测方法 |
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