[實用新型]一種應用于電能質量監測的電網頻率測量電路

有效

• 申請號: 201721337695.8
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207541166U
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 楊超;李傳璽;桂耀平
• 申請（專利權）人: 南京易司拓電力科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R23/165
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本實用新型具體涉及一種應用于電能質量監測的電網頻率測量電路，包括：低通濾波電路、電壓跟隨器電路、帶通濾波電路和比較器電路。其采集電路頻率的過程為：前端傳感器獲得電網線路的交流信號后通過低通濾波電路濾除高頻分量，由運放實現電壓跟隨以及信號隔離，使前后級互不影響，再通過帶通濾波器提取電網基波分量，經過比較器后獲得方波信號，送至FPGA進行頻率計算。FPGA就可以依據此計算結果實現采樣控制以及將結果送予后端處理器用于數據處理。本實用新型具有高實時性、高可靠性、高精度的特點，具有抗干擾能力強，疊加多次諧波分量后仍能可靠提取諧波分量。

技術領域

本實用新型涉及電能質量領域，具體涉及一種應用于電能質量監測的電網頻率測量電路。背景技術

頻率是衡量電能質量的一項重要指標，電力系統頻率偏差是七大國家標準之一。電流諧波、功率因素等指標的計算與測量都離不開頻率。當發生故障時，電力系統的工頻會發生偏離，采樣頻率數據也會發生偏差，導致各項保護算法出現誤差。

目前頻率測量方式主要采用硬件或軟件方式，軟件方式主要采用過零點計算方式，并且與前端電路采樣精度相關，在有諧波成分或者干擾的情況下計算誤差較大。硬件方式對濾波器的精度要有很高要求，相對于軟件方式，硬件方式的測量精度要高很多，因此電力系統頻率計算主要還是采用硬件方式。

發明內容

1、所要解決的技術問題：

本發明的目的就是為克服現有技術的不足，針對在配電網中用于電能質量裝置提取各變電站電網線路頻率的需求，設計了這種應用于電能質量監測的電網頻率測量電路，能夠實現等間隔采樣，提高設備計算精度，增加設備性能。

2、技術方案：

一種應用于電能質量監測的電網頻率測量電路，其特征在于：包括低通濾波電路、電壓跟隨器電路、帶通濾波電路和比較器電路；電網線路的交流信號通過低通濾波電路濾除交流信號中的高頻分量，隨后輸入電壓跟隨器電路實現電壓的跟隨以及信號的隔離，再將得到的信號輸入帶通濾波電路從而提取電網的基波分量，提取出的基波分量輸入比較器電路得到方波信號，最后將方波信號傳輸至FPGA測量電路中即可測量出頻率值。

進一步地，在上述方法中所述低通濾波電路采用RC濾波方式濾除前端攜帶的高頻干擾信號。

進一步地，在上述方法中所述電壓跟隨器電路采用四通道運算放大器OPA4244對前后級進行隔離，使其互不影響。

進一步地，在上述方法中所述帶通濾波器電路采用四通道運算放大器OPA4244提取基波分量，衰減頻帶外頻率分量。

進一步地，在上述方法中所述比較器電路采用運算放大器LM211實現正弦波到方波的轉換。

進一步地，在上述方法中所述電網頻率測量電路還包括：所述比較器電路采用雙極性BAV199過壓保護器件將后端點的電壓控制在3.3V以內。

進一步地，所述電網頻率測量電路的變電所監測點線路數量可以根據變電站實際電網電路的實際需求增加。

3、有益效果：

本實用新型的頻率測量方法采用硬件方式，首端默認接入正弦波。所述的頻率測量方法包括低通濾波器、電壓跟隨器、帶通濾波器、比較器。獲得信號后使用FPGA進行頻率計算，具有高實時性、高可靠性、高精度的特點。

本實用新型的頻率測量電路具有抗干擾能力強，疊加多次諧波分量后仍能可靠提取諧波分量，已投入全國各變電站使用，產生良好的經濟效益。

本實用新型的頻率測量電路可以實現對多條電網線路同時進行頻率測量。

附圖說明

圖1為電網頻率測量電路的系統構造圖；

圖2為低通濾波電路圖；