专利名称：电能质量监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计量仪表，特别涉及一种电能质量监测仪。
背景技术：
随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如 静止变压器，从低压小容量家用电器到高压大容量的工业交直流变换装置都有应用，由于 静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电压、电流波形发生畸变，引起电网的谐波污 染，冲击性、波动性负荷如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等运行中不仅会产生大量高次谐 波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡度日趋严重，这些对电网的不利影响不仅会导致 供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，造成对电网的公 害，另一方面，银行、精密电子器件制造业、电力机车、计算机网络和服务监控系统等是电能 质量要求较高的场所，高精密的技术和装备对高质量电能的需求日益增加。电网电能质量的实时动态监测，是电能质量综合治理的前提和基础。目前，电能质 量监测实时性不强，监测手段落后，造成数据时效性差，上级部门无法及时了解各地区各电 压等级的电能质量水平，缺乏决策判断的依据，因而无法及时采取相应措施改善电能质量。确定造成电能质量低的成因，工作量大，需要花费很多的人力物力去收集数据，另 一方面还要对收集的数据进行统计分析。效率低，从发现电能质量的问题到解决该问题，往 往需要很长的时间。数据共享能力不足，人员之间缺乏经验交流，严重制约了人员素质的提 高，阻碍了电能质量监测的进展。目前，改进监测手段，提高电能质量监测仪器的实时性，研制具有较强数据分析能 力的电能质量监测仪，适应改善电能质量的迫切需求，是一个崭新课题。

实用新型内容本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种可以提高电能质量监测的实时性， 具有较强数据分析能力的电能质量监测仪。为达到上述目的，本实用新型提供的电能质量监测仪，包括电源单元，还包括模拟 信号调理单元、同步采样A/D转换单元、处理器单元、网络通讯单元和控制输出单元，其中， 所述模拟信号调理单元、同步采样A/D转换单元、处理器单元与所述网络通讯单元依次相 连，所述处理器单元还与所述控制输出单元相连，所述模拟信号调理单元采集交流电压互 感器的电压信号和电流互感器的电流信号，并经所述同步采样A/D转换单元输送到所述处 理器单元；所述处理器单元采用32位嵌入式处理器芯片，并将处理过的信息分别传送到所 述网络通讯单元和控制输出单元。本实用新型电能质量监测仪，其中所述同步采样A/D转换单元与所述处理器单元 之间连接有可编程逻辑控制器。本实用新型电能质量监测仪，其中所述控制输出单元的输出为继电器可控触点。本实用新型电能质量监测仪，其中所述网络通讯单元分别设置有RJ45网络接口和RS-232/RS-485通讯接口，所述处理器单元通过光耦单元与RS-232/RS-485通讯接口相 连，所述网络通讯单元的输出包括电流及电压有效值，功率因数，电流及电压的正序、负序、 零序分量，电流及电压的不平衡度，有功、无功、视在功率，有功、无功电度，电流及电压的谐 波含量。本实用新型电能质量监测仪，其中所述处理器单元设置有程序存储器和数据存储
O本实用新型电能质量监测仪的优点和积极效果在于由于处理器单元采用32位 嵌入式处理器芯片和超大规模可编程逻辑控制器，具有大容量、逻辑编程功能强大等特点， 在控制A/D采样的时序和对各采样点的数据存取中，采用数字滤波算法，保证了数据的实 时性和精确度。为市场提供了一种具有较强数据分析能力的电能质量监测仪。下面将结合实施例参照附图进行详细说明。

图1是本实用新型电能质量监测仪的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型电能质量监测仪，包括电源单元、模拟信号调理单元、同步采 样A/D转换单元、处理器单元、网络通讯单元和控制输出单元。其中，模拟信号调理单元、同 步采样A/D转换单元、处理器单元和网络通讯单元依次相连，处理器单元还与控制输出单 元相连。同步采样A/D转换单元与处理器单元之间连接有可编程逻辑控制器。模拟信号调理单元采集交流电压互感器的电压信号和电流互感器的电流信号，并 经同步采样A/D转换单元输送到处理器单元。模拟信号调理单元处理多达6个标准的模拟 输入量，每周期采样1 次(可升级至256点)，模拟输入可组态。处理器单元采用32位嵌入式处理器芯片，并将处理过的信息分别传送到网络通 讯单元和控制输出单元。处理器单元内植嵌入式实时操作系统，可通过超级终端直接下载 程序，升级维护方便，可移植性好，系统可靠，保证了整个终端的稳定性。选用超大规模可编 程逻辑控制器，具有大容量、逻辑编程功能强大等特点，在控制A/D采样的时序和对各采样 点的数据存取中，采用数字滤波算法，保证了数据的实时性和精确度。处理器单元设置有板载温度采集器件，可以监控模块温度，精度是0. 5度，测量范 围是-40°C +850C ο处理器单元设置有超大容量程序存储器和数据存储器、RJ45网络接口和RS-232/ RS-485通讯接口，处理器单元通过光耦单元与RS-232/RS-485通讯接口相连。网络通讯单 元的输出包括电流及电压有效值(精度为0. 2% )，功率因数，电流及电压的正序、负序、零 序分量，电流及电压的不平衡度，有功、无功、视在功率(精度为0.5%)，有功、无功电度，电 流及电压的谐波含量O 50次)输出，计量结果刷新速率为20ms。控制输出单元的输出 为继电器可控触点。本实用新型电能质量监测仪用于帮助用户定位、预测、防止和诊断电力系统的故 障，可在线实时监测电网的负序和谐波、谐波总畸变率、电压电流不平衡度、闪变、电压偏 差、电压变化频度、频率偏差、频率变化频度、有功功率、无功功率、无功电能等等电能质量
4指标。系统计算谐波功率，从而可以分析负序与谐波对电能计量的影响。在实现电网对电能质量五项指标(电压频率谐波三相不平衡，电压波动和闪变) 的全天侯网络化监控后，系统分析和有效控制的要求得以实现，全面提升电力系统自动化 管理水平，加强公用电网电能质量的监督管理，保证了电网安全运行。系统监测数据可及时 准确定位系统的潜在故障源，污染源，分析出源的特性，类型及分布规律，给出整改方案预 防电力事故的发生，可从电能质量的视角验证电力网结构是否合理、设备参数设备是否合 理，从电能质量的视角分析电力事故发生的原因，最终提高电网运行的安全可靠性。本实用新型电能质量监测仪是一款高性能、经济型电能质量分析、监测终端，它 对电力系统中的电能质量既可以进行集中监测也可以进行分散式监测。对于低压(按照 EN50160规范即IKV以内电压)以及中压(按照EN50160规范即以内电压)的电能质 量尤其重要，这是因为现代工业以及家电行业大量使用电子装置，他们会对电能质量造成 严重影响，从而导致电能质量的下降。本实用新型电能质量监测仪可以用于相对封闭的环境例如一幢大楼、一座变电 站、一条生产线等对其电能质量实施监测。可以把电能质量监测仪连接到显示单元、个人计 算机或通讯控制装置，记录并计算所要求的测量值，例如电流电压有效值、谐波总畸变、各 次谐波大小，闪变及电能，并可按要求传送至主站。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实 用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程 技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范 围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种电能质量监测仪，包括电源单元，其特征在于还包括模拟信号调理单元、同步 采样A/D转换单元、处理器单元、网络通讯单元和控制输出单元，其中，所述模拟信号调理 单元、同步采样A/D转换单元、处理器单元与所述网络通讯单元依次相连，所述处理器单元 还与所述控制输出单元相连，所述模拟信号调理单元采集交流电压互感器的电压信号和电 流互感器的电流信号，并经所述同步采样A/D转换单元输送到所述处理器单元；所述处理 器单元采用32位嵌入式处理器芯片，并将处理过的信息分别传送到所述网络通讯单元和 控制输出单元。
2.根据权利要求1所述的电能质量监测仪，其特征在于其中所述同步采样A/D转换 单元与所述处理器单元之间连接有可编程逻辑控制器。
3.根据权利要求1或2所述的电能质量监测仪，其特征在于其中所述控制输出单元 的输出为继电器可控触点。
4.根据权利要求3所述的电能质量监测仪，其特征在于其中所述网络通讯单元分 别设置有RJ45网络接口和RS-232/RS-485通讯接口，所述处理器单元通过光耦单元与 RS-232/RS-485通讯接口相连，所述网络通讯单元的输出包括电流及电压有效值，功率因 数，电流及电压的正序、负序、零序分量，电流及电压的不平衡度，有功、无功、视在功率，有 功、无功电度，电流及电压的谐波含量。
5.根据权利要求4所述的电能质量监测仪，其特征在于其中所述处理器单元设置有 程序存储器和数据存储器。
专利摘要本实用新型提供的电能质量监测仪，包括电源单元、模拟信号调理单元、同步采样A/D转换单元、处理器单元、网络通讯单元和控制输出单元，其中、模拟信号调理单元、同步采样A/D转换单元、处理器单元与网络通讯单元依次相连，处理器单元还与控制输出单元相连，模拟信号调理单元采集交流电压互感器的电压信号和电流互感器的电流信号，并经同步采样A/D转换单元输送到处理器单元。处理器单元采用32位嵌入式处理器芯片，并将处理过的信息分别传送到网络通讯单元和控制输出单元。其优点和积极效果在于处理器单元容量大，控制A/D采样的时序和各采样点的数据存取，充分保证了数据的实时性和精确度，为市场提供了一种具有较强数据分析能力的电能质量监测仪。
文档编号G01R19/25GK201926727SQ20112000758
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者许新 申请人:烟台伊科电气技术有限公司