[發(fā)明專利]諧波分析儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210453595.7
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103809021A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周瑞山
• 申請（專利權(quán)）人: 周瑞山
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力諧波分析儀。

背景技術(shù)

近年來，隨著高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用和整流器、變頻調(diào)速器等大量非線性負載的接入，特別是電力電子技術(shù)的發(fā)展和它們在工業(yè)部門的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致了電力系統(tǒng)諧波含量迅速增長，電壓和電流波形產(chǎn)生畸變，對電力系統(tǒng)和用電設(shè)備的安全運行產(chǎn)生了嚴重影響。諧波含量是電能質(zhì)量的一項重要指標，超出規(guī)定范圍時會對電網(wǎng)中的發(fā)供電設(shè)備、用戶的用電設(shè)備產(chǎn)生諸多不良的影響，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備的不正常工作。所以應(yīng)對電網(wǎng)的諧波含量加以監(jiān)視，在發(fā)現(xiàn)諧波超標時，及時給出提示或報警信號，以便使運行人員盡快采取措施，限制諧波數(shù)量，確保系統(tǒng)安全。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種諧波分析儀，采用復(fù)序列FFT技術(shù)實現(xiàn)了電力系統(tǒng)諧波分析的在線測量，復(fù)序列FFT不僅測量分析效率高，而且可將被測信號中的直流分量和交流分量中的各次諧波成分全部分離出來，因此，可消除系統(tǒng)電路中直流漂移對測量精度的影響。另外，用DSP實現(xiàn)FFT的方案，能夠達到設(shè)計要求。

上述諧波分析儀，所使用的DSP為TI公司的TMS320LF2407A型DSP。

本發(fā)明的諧波分析儀將電壓互感器和電流互感器的輸出作為輸入信號，將互感器輸出信號進行調(diào)理，送入DSP系統(tǒng)，包括同步信號的取樣與隔離，整流電壓的采樣。DSP采用TMS320LF2407A，它具有以下特點：自采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)將供電電壓降為3.3V以減小功耗；MIPS的執(zhí)行速度高使得指令周期縮短為25ns；值片內(nèi)32K字FLASH程序存儲器，高達2.5K字的數(shù)據(jù)/程序RAM；10位A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換時間375ns；高達40個GPIO接口；5個外部中斷；有適合于信號處理的專門尋址方式，如位翻轉(zhuǎn)尋址方式適合用于FFT運算。

A/D轉(zhuǎn)換器中，為了消除或減小輸入信號中的高次諧波，采用低通濾波器對信號進行濾波。同時也可將含有諧波的信號送入DSP的模擬輸入通道以進行諧波分析。A/D轉(zhuǎn)換模塊利用DSP內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路，然后通過DSP進行FFT變換。DSP通過串口將處理結(jié)果以及多次匯總結(jié)果通過串行無線傳輸模塊向遠端傳輸。

FFT處理器的工作原理為：采樣數(shù)據(jù)AD采樣送入DSP的存儲器，在控制器的協(xié)調(diào)下，地址產(chǎn)生器每次產(chǎn)生一組地址，即采樣數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)因子的地址，從存儲器中讀出采樣數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)因子，送寄存器緩存器，3個復(fù)數(shù)經(jīng)蝶形運算器運算后送入輸出寄存器，按原址計算寫入存儲器中。重復(fù)上述過程，直至所有蝶形運算全部完成。

本發(fā)明所述的諧波分析儀可以對諧波進行智能分析，在發(fā)現(xiàn)諧波超標時，及時給出提示或報警信號，以便使運行人員盡快采取措施，限制諧波數(shù)量，從而確保系統(tǒng)安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的諧波分析儀的采樣部分原理圖。

圖2為本發(fā)明諧波分析儀的傳輸部分結(jié)構(gòu)圖。

本發(fā)明的采樣部分原理圖如圖1所示，電壓互感器1-1通過電壓調(diào)理電路A?1-2和電壓調(diào)理電路B?1-3以及電壓調(diào)理電路C?1-4將電壓信號采樣值送入DSP的A/D轉(zhuǎn)換器，同理，電流互感器1-5通過電流調(diào)理電路A?1-6和電流調(diào)理電路B?1-7以及電流調(diào)理電路C?1-8將電流信號采樣值送入DSP的A/D轉(zhuǎn)換器。

通過定時啟動TMS320LF2407A的A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號和電流信號采樣值存入TMS320LF2407A相應(yīng)的存儲單元。然后通過DSP中的微處理單元進行FFT變換。如圖2所示，DSP?2-1的處理結(jié)果通過串行無線傳輸模塊2-2向遠端傳輸，DSP?2-1與串行無線傳輸模塊2-2的數(shù)據(jù)通信由數(shù)據(jù)總線解決。

具體實施方式

一種諧波分析儀，采用復(fù)序列FFT技術(shù)實現(xiàn)了電力系統(tǒng)諧波分析的在線測量，復(fù)序列FFT不僅測量分析效率高，而且可將被測信號中的直流分量和交流分量中的各次諧波成分全部分離出來，因此，可消除系統(tǒng)電路中直流漂移對測量精度的影響。另外，用DSP實現(xiàn)FFT的方案，能夠達到設(shè)計要求。本諧波分析儀所使用的DSP為TI公司的TMS320LF2407A型DSP。

諧波分析儀將電壓互感器和電流互感器的輸出作為輸入信號，將互感器輸出信號進行調(diào)理，送入DSP系統(tǒng)，包括同步信號的取樣與隔離，整流電壓的采樣。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。