CN207263829U - 一种电力谐波检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电力谐波检测仪，包括用于信号检测的电压电流检测电路、用于采样信号处理的信号调理电路、用于采样的A/D采样电路、用于同步采样控制的过零比较电路、锁相环电路和用于信号分析的嵌入式处理器，还包括跟嵌入式处理器连接的用于人机交互的触摸屏显示电路、照明电路、通信电路和外部存储电路。本实用新型检测设备在满足国标谐波测试仪器的精度要求下，基波电压幅值误差≤0.5％，基波电流幅值误差≤1％，基波电流电压相位差≤1％，系统频率测量精度为±0.1HZ，可进行最高50次谐波的分析。考虑到使用本仪器的现场条件和工程人员的体验，本实用新型设备增加了触摸屏显示和照明电路，相比与其他同类仪器而言，更加的适用于现场的检测。

Description

一种电力谐波检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种检测仪，具体属于一种电力谐波检测仪。

背景技术

近三四十年来，各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日趋严重。由于没有先进的故障检测与诊断设备，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。由于谐波污染日益严重，电力电信等部门目前正在考虑对谐波干扰进行管理监控，并加强对低功率因素现象的管理。因此，运用计算机技术，自动测量技术.电力电子故障检测技术对电力电子设备的各种故障过程或异常情况进行有关参数的自动检测、故障诊断，以及消除事故隐患，加速故障处理过程，提高电力电子设备维护的自动化水平非常必要。改善电能质量关键在于对于谐波干扰进行快速而精确的定位检测。电力谐波分析仪便应运而生了。近年来，发达国家在研制和使用谐波分析仪方面发展较为迅速，仪器的性能先进，测量功能齐全，适用范围广，且耐用可靠，但价格较为昂贵。相比之下国内大部分应用于电力系统中的谐波分析仪价格低，但存在许多不足，如测量实时性差、测量精度不高、黑暗条件下测量不灵活和没有通信功能等。嵌入式系统是一个新兴的技术，由于它具有体积小、功能强、功耗低和面向专门应用的特点，其应用越来越广泛。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、能够实时测量并且处理电能信号、携带方便、适用于黑暗条件下用户体验好的电力谐波检测仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电力谐波检测仪，包括用于信号检测的电压电流检测电路、用于采样信号处理的信号调理电路、用于采样的A/D采样电路、用于同步采样控制的过零比较电路、锁相环电路和用于信号分析的嵌入式处理器,还包括跟嵌入式处理器连接的用于人机交互的触摸屏显示电路、照明电路、通信电路和外部存储电路。

所述的电压电流检测电路包括用于电流信号检测的电流互感器和用于电压信号检测的电压互感器，输入端是信号拾取钳形夹，用于接收所采集的电压电流信号，输出端连接信号调理电路的输入端。

所述的信号调理电路包括依次相连的信号放大电路和抗混叠滤波电路，信号放大电路的输入端连接电压电流检测电路的输出端，输出端连接抗混叠滤波电路的输入端，抗混叠滤波电路的输出端分两路，分别连接与A/D采样电路的输入端和过零比较电路的输入端。

所述过零比较电路的输入端连接信号调理电路的输出端，输出端连接锁相环电路的输入端，锁相环电路的输出端分两路，分别连接A/D/采样电路的输入端和嵌入式处理器相应的接口。

所述的A/D采样电路的输出端与嵌入式处理器相应的A/D接口相连。

所述的触摸屏显示电路与嵌入式处理器相应的通用输入/输出接口相连。

所述的照明电路通过一个LED灯与嵌入式处理器的相应的通用输入/输出接口相连。

所述的通信电路和外部存储电路与嵌入式处理器相应的通用输入/输出接口相连。

本实用新型采用上述技术方案将达到如下的技术效果：

本实用新型的电力谐波测试仪中，所述的信号调理电路将接收到的电压电流检测电路输入的电压电流信号，经过放大和滤波处理后变为A/D采样电路所能处理的信号，同时在由过零比较电路和锁相环电路组成的同步采样控制电路对采样电路的触发下，实现了同步采样，从而达到实时测量并送入嵌入式处理器进行实时处理的目的，并将处理结果通过触摸屏显示出来，用户可以在触摸屏上随意的对处理结果图形进行放大、滑动等操作，同时将处理结果发送到PC机上或者可以通过外接存储器将分析结果存储下来，体现了良好的人机交互性。另外，在黑暗条件下，可以通过打开仪器上的照明装置来更好的使用本设备。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构图。

具体实施方式

一种电力谐波检测仪，包括用于信号检测的电压电流检测电路、用于采样信号处理的信号调理电路、用于采样的A/D采样电路、过零比较电路、锁相环电路和用于信号分析的嵌入式处理器,还包括跟嵌入式处理器连接的用于人机交互的触摸屏显示电路、照明电路、通信电路和外部存储电路。首先通过信号拾取钳从现场获取三相电压电流信号，经过电压电流检测电路中的电压和电流互感器变换使现场的大信号变为小信号，本实用新型设备选用的电压电流互感器采用天瑞电子公司生产的精度为0.1％的互感器，具体规格为：电压互感器100v/1.768v；电流互感器5A/1.768v。然后信号通过电压电流检测电路的输出端送入到信号调理电路的输入端中，具体的是，信号先送到放大电路的输入端，为了提高分析精度，需将信号放大到A/D转换器的量程附近，本实用新型设备选用的放大电路为程序可编程放大器AD526，具有低功耗，误差小等特点。放大电路的输出端连接抗混叠滤波电路的输入端，经过放大电路放大的信号中含有很高的高频成分，为了防止引起频率混叠误差，需要通过抗混叠滤波电路的处理将高频成分滤去，本实用新型设备所用的抗混叠滤波器为六阶巴特沃斯有源滤波器6J3200。信号调理电路的输出端分别与A/D采样电路的输入端和过零比较电路的输入端相连，信号从抗混叠滤波电路中出来一路送到A/D采样电路，供A/D采样电路处理，另一路送入过零比较电路电路，为实现频率测量和对信号同步采样做准备。本实用新型设备选用的A/D采样器为美信公司生产的MAX197。通过过零比较电路电路和锁相环电路的处理，输出的信号分别送入A/D采样电路和嵌入式处理器中，从而控制对信号的同步采样和处理。A/D采样电路的输出端连接嵌入式处理器相应的A/D接口，信号经过A/D采样电路的处理送入到嵌入式处理器进行分析。本实用新型设备选用的嵌入式处理器为STM32F407，内置最新的电力谐波分析算法，可进行所需的谐波分析。然后将分析结果通过触摸屏显示器显示给用户，用户可以通过触摸屏的操作对分析结果进行分析。另外，可以通过与嵌入式处理器连接的通信电路将分析结果上传到PC机，或者通过外接存储器将分析结果下载下来。本实用新型设备的照明电路由一个LED灯组成，由嵌入式处理器进行控制，可用于现场黑暗条件下本设备的有效使用。

Claims (8)

1.一种电力谐波检测仪，其特征在于：包括用于信号检测的电压电流检测电路、用于采样信号处理的信号调理电路、用于采样的A/D采样电路、用于同步采样控制的过零比较电路、锁相环电路和用于信号分析的嵌入式处理器，还包括跟嵌入式处理器连接的用于人机交互的触摸屏显示电路、照明电路、通信电路和外部存储电路。

2.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述的电压电流检测电路包括用于电流信号检测的电流互感器和用于电压信号检测的电压互感器，输入端是信号拾取钳形夹，用于接收所采集的电压电流信号，输出端连接信号调理电路的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述的信号调理电路包括依次相连的信号放大电路和抗混叠滤波电路，信号放大电路的输入端连接电压电流检测电路的输出端，输出端连接抗混叠滤波电路的输入端，抗混叠滤波电路的输出端分两路，分别连接与A/D采样电路的输入端和过零比较电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述过零比较电路的输入端连接信号调理电路的输出端，输出端连接锁相环电路的输入端，锁相环电路的输出端分两路，分别连接A/D/采样电路的输入端和嵌入式处理器相应的接口。

5.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述A/D采样电路的输出端与嵌入式处理器相应的A/D接口相连。

6.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述的触摸屏显示电路与嵌入式处理器相应的通用输入/输出接口相连。

7.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述的照明电路通过一个LED灯与嵌入式处理器的相应的通用输入/输出接口相连。

8.根据权利要求1所述的一种电力谐波检测仪，其特征在于：所述的通信电路和外部存储电路与嵌入式处理器相应的通用输入/输出接口相连。