[發明專利]電力系統變頻諧波測量裝置

無效

• 申請號: 200910045543.4
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101782607A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 王曉輝;張鋒;王琦;劉堯華
• 申請（專利權）人: 上海華建電力設備股份有限公司
• 主分類號: G01R23/00
• 分類號: G01R23/00;G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及DSP技術與快速傅氏算法相結合的變頻諧波測量裝置。屬于電力系統諧波測量技術領域。

二、背景技術

現有的諧波測量技術及分析儀器，部分采用普通單片機作為CPU，外接模數轉換器，及存儲器和軟件構成微機電力諧波分析儀器，這種類型的諧波分析裝置精度低，實時性較差，已經不能滿足電力行業快速發展的要求。也有部分諧波測量儀器采用POWERPC芯片作為處理核心，采用了定頻采樣的方法，這種方案成本高，軟件處理復雜。

三、發明內容

本發明為了克服現有的諧波測量裝置測量精度低、實時性差、成本高的不足，提供一種可以對電力系統諧波進行快速準確測量的低成本的電力系統變頻諧波測量裝置。其技術是這樣實現的：包括DSP單元、交流單元、電源單元、開入開出單元以及顯示單元在內的結構，其特征在于：其連接采用DSP單元和電源單元都分別與交流單元、顯示單元、開入開出單元連接；DSP單元的內部連接是采用DSP和16bitBUS連接，DSP通過HPI連接和顯示單元，DSP通過RS485與PC機連接，DSP通過外部中斷與頻率測量電路連接；16bit?BUS和FLASH、SDRAM和AD連接；AD則和二階RC濾波連接；其數據處理過程是：

(1)通過信號調理電路將輸入電壓信號轉換為與基波對應的標準方波信號，再通過DSP的外部中斷來精確測量頻率。根據測得的頻率來動態設置定時器，調節對各路待測的輸入模擬信號的采樣間隔，DSP根據此間隔進行采樣，結果存儲于循環緩沖區中；對采樣結果進行處理，然后進行離散傅立葉變換；計算出諧波數據，通過顯示單元顯示，

(2)DSP單元采用DSP芯片作為處理器，顯示單元則采用獨立的8051單片機，

(3)DSP單元完成模數轉換、測量算法計算、計算結果存儲、通訊等功能；DSP單元是整個裝置的核心部分，基于TMS320VC55X系列數字信號處理器，外接16位AD轉換器以及大容量的FLASH、SDRAM存儲器，實時對電力信號進行檢測，同時對測量結果做進一步的處理，同時保留了通用的485端口，采用MODBUS通訊協議，支持設備間的通訊，實現遠程控制；

交流單元將輸入強電信號轉換成幅值為±5V范圍內的電壓信號，同時將輸入與輸出做光電隔離，把輸出信號送二階有源低通濾波電路，然后送至DSP單元AD輸入端。

DSP單元軟件部分包括頻率測量、采集頻率設置、AD中斷采集、采集數據管理、數字信號處理濾波、計算數據存儲、事件報告及顯示單元的通訊，DSP單元保留485端口，實現與遠程平臺的通訊需要，支持MODBUS通訊協議，

(4)電源單元輸入交直流85V--265V，輸出可供其他各單元工作的工作電源，

(5)顯示單元提供了人機接口，顯示單元與DSP單元按照一定的協議通過HPI端口進行通訊，實時顯示測量結果，同時可以通過按鍵的選擇設定測量參數達到不同的保護功能，并將參數保存在鐵電存儲器中。實施該技術后的優點和效果在于：測量范圍廣：基于離散傅立葉變換實現諧波測量，包括各次諧波的幅值、電流、電壓、頻率、功率、電度、功率因數、需量等，同時適用于輸入信號基波頻率范圍可在10Hz-100Hz：準確度高：采用16位高速AD，每周期內采樣256點，采樣頻率以信號頻率為基準，當采樣頻率與信號頻率非同步的情況下，能及時校正采樣頻率，對信號諧波進行準確跟蹤測量，同時顯示部分采用獨立單片機，HPI通訊基本不占用DSP時間，不影響DSP運算：實時性好：DSP主頻300MHZ，帶有雙乘法器，能對31次諧波進行實時測量，同時提供多種附加功能：適用范圍廣：采用開關電源，適用于寬范圍交直流電源輸入：成本低：TMS320VC55X是一款性價比極高的數字處理芯片，其余芯片比如SDRAM等均成本低：操作維護方便：顯示單元中的單片機作為輔助處理器，根據一定的協議與DSP單元進行通訊，帶有鍵盤和LCD，為本裝置提供了完善的人機接口功能。

四、附圖說明

圖1為諧波測量裝置總體結構示意圖；

圖2為DSP單元結構示意圖；

其中，1-DSP單元、2-交流單元、3-電源單元、4-開入開出單元、5-顯示單元、6-DSP、7-二階RC濾波、8-AD、9-頻率測量電路、10-FLASH、11-SDRAM、12-16bit?BUS、13-PC機；

五、具體實施方式：

以下結合附圖對本發明進一步說明：