[實用新型]一種高性能電能質量分析儀

有效

• 申請號: 201420696793.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204287334U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 沈鑫;閆永梅;曹敏;張林山;李月梅
• 申請（專利權）人: 云南電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G05B19/042
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 何健

技術領域

本實用新型屬于電力測量裝置技術，尤其涉及一種高性能電能質量分析儀結構技術領域。

背景技術

電能作為人們廣泛應用于現代社會各個領域里的重要能源，其應用程度也成為了衡量一個國家或地區發展水平和綜合國力的重要標志之一。在滿足工業生產、社會和人民生活對電能需求量的同時，提高對電能質量的要求是一個國家工業生產發達、科技水平提高、社會文明程度進步的表現，是信息時代和信息社會發展的必然結果，是增強用電效率、節能降損、改善電氣環境、提高國民經濟的總體效益以及工業生產可持續發展的技術保證。

近年來，我國電力事業無論是發電總量還是電網的建設都得到了迅猛發展，電力系統的規模在不斷擴大，電能緊缺的問題已逐步解決。然而隨著國民經濟的快速發展，電力系統污染現象也日益嚴重，特別是各種干擾性負荷，使公用電網的電能質量日益惡化，嚴重地威脅著電力系統的安全經濟運行。

為了保證電網安全穩定運行，提高電能的綜合管理水平，為用戶提供優質的電能，必須對影響電能質量的諸多因素進行綜合治理，改善電能質量的各項指標，使其達到國標規定的正常水平。而提出合理的治理方案，必須依賴于對電網運行狀態的實時準確跟蹤。因此，研制一種新型的電能質量分析儀，有效地進行電能質量分析，對保證電網和廣大用戶的電氣設備和各種用電器的安全經濟運行、保障國民經濟各行各業的正常生產和產品質量具有重要意義。

目前，測量和評判電網電能質量，包括測量電網諧波含量、直流分量和無功功率主要有四種方法：功率三角法(跨相法)，時延法(電流信號時域移相90°)，低通濾波器法和希爾伯特數字濾波器法。大多數同類產品中無功功率的計量方法都使用功率三角法或時延法，但功率三角法必須依賴于三相電壓平衡(三相電壓夾幅值完全相等，相位完全相差120°)的理想條件，而實際現場的電網情況并非如此，因此會引入比較大的誤差；時延法利用時域電壓或者電流移相，但這種方法實際上只按照基波相角進行移相，缺乏對諧波相角的考慮，而實際現場信號不可能是理想的單一頻率的正弦波，所以也會造成諧波含量和無功功率測量不準。

在目前相關技術中，在非正弦電路中無功功率的概念和計算公式定義存在著較大的分歧，且物理意義也不是很清晰，國際IEC組織正編寫IEC?62053標準第24部分0.5級無功標準，來重新定義其物理意義，并且使用普通電測量設備對電網進行測量時，無法對非正弦電路中的無功功率進行準確的測量。

另一層面，在電能質量中，閃變是電光源的亮度隨時間波動造成的不穩定視覺感受，電光源亮度的變化是電壓波動的結果，因此閃變和電壓波動有明確聯系，也和人的視覺反應相關。嚴重電壓閃變會影響工作人員的工作效率和身心健康，因此電壓閃變是電能質量的重要指標，IEC?61000-4-15提供了閃變測量(電能質量)儀器的設計規范和校準規范，因此可根據IEC?61000-4-15對閃變測量(電能質量)儀器進行校準，為此制造高精度、高性能的電能質量分析儀。

盡管IEC?61000-4-15定義的大部分測量環節用模擬器件表示，但目前的閃變(電能質量)分析儀基本為數字化實現，這有利于測量精度和穩定性的提高。為提高數字化閃變(電能質量)分析儀的測量精度，首先需要高精度、高性能采樣設備，快速準確的計算方法，并應選擇合適的采樣率及減少各測量環節的誤差。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在克服現有技術的缺陷，提提供一種電網電能質量分析儀，由電能質量分析模塊、閃變分析模塊分別連接處理器計算模塊，處理器計算模塊連接顯示器；

其中，所述電能質量分析模塊由采樣模塊、AD轉換模塊、數字濾波模塊依序連接組成；所述閃變分析模塊由適配器、組合濾波器、比例因子依序連接組成；所述組合濾波器由平方解調器、高通濾波器、低通濾波器和一階低通濾波器依序連接組成；采樣模塊、AD轉換模塊、數字濾波模塊、處理器計算模塊和顯示器依序連接。

本實用新型工作原理

一、電能質量分析

所述采樣模塊連接入電網，用于獲得非正弦電路中的模擬電壓信號u(t)和模擬電流信號i(t)；AD轉換模塊連接至采樣模塊，用于對u(t)和i(t)分別進行采樣，將u(t)和i(t)轉換成數字電壓信號u(n)和數字電流信號i(n)；數字濾波模塊連接至AD轉換模塊，用于根據預定的數字濾波模塊W_B-H(n)對u(n)和i(n)進行濾波，分別得到濾波信號u′(n)和i′(n)，所述A/D轉換模塊計算方法和公式如下：