专利名称：一种三相谐波标准校准检定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相谐波标准校准检定装置。
(二)
背景技术：
随着现代工业和交通、冶金、化工等重工业和电气化铁路的发展，影响电能质量的 因素越来越复杂，其中主要的就是电力谐波。这些非线性负荷对电网产生的冲击和谐波，不 但对电力系统设备和电网稳定安全运行构成很大的危害，而且影响了传统仪表对电能计量 的合理性和公正性。因此，具有谐波的监测和计量的高精度多功能电能表成为近年来电力 部门重点推广应用的新一代电能计量新产品，也使电力部门对电网质量的实时监测有了一 定的手段和依据。 由于电力部门需要使用大量的谐波电能表，而国内电力检测部门、计量部门、生产 企业目前使用的电能表校验装置还不能对谐波电能表进行校准和溯源，这就急需相应的高 等级谐波校验装置对其进行检定和校准。

发明内容鉴于目前使用的电能表校验装置还不能对谐波电能表进行校准和溯源的不足，本
实用新型提供一种对谐波电能表进行校准和检定的三相谐波标准校准检定装置。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是一种三相谐波标准校准检定装置，包
括谐波电能标准功率源，所述的谐波标准功率源与从其获取各谐波参数的谐波信号发生单
元连接，所述的谐波信号发生单元与用于将其获取的谐波信号转换成模拟低压电网实际工
作电压和电流状况下的谐波信号的功率变换单元连接； 还包括谐波电能计量模块，所述的谐波电能计量模块包括用于将输入的不同幅值
的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元、用于将输入的
不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单元，所述
的电压变化单元与电流变换单元的输入端均与所述功率变换单元的输入端连接； 所述电压变换单元的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换
单元连接，所述电流变换单元的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第二ADC转换
单元连接； 所述的谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，所述的DSP计算模块包括用于对 第一 ADC转换单元和第二 ADC转换单元输入的数字信号进行快速傅立叶变换后输出整数次 和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐 波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块，所述的第一 ADC转换单元和第二 ADC转换单元均与所述的FFT变换模块连接，所述FFT变换模块还与所述的幅值相位补偿模 块连接； 该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的谐波电能计量模块与外界进行通讯 的通讯模块，所述的通讯模块连接用于显示各谐波参数的显示屏及用于对所述标准谐波功率源的谐波参数进行设定的人机交互模块，该通讯模块还包括用于与外部控制设备连接的 RS232接口 ； 还包括用于接收所述幅值相位补偿模块计算得出的各谐波参数从而对谐波信号
发生单元发生的各谐波参数进行调整，使谐波信号发生单元产生的谐波参数与幅值相位补
偿模块计算得出的各谐波参数一致的反馈控制模块。 进一步，所述的显示屏为LCD显示屏或TFT显示屏。 进一步，所述的人机交互模块为计算机。 进一步，所述的计算机采用Windows CE操作系统。 进一步，所述的计算机采用触摸屏作为输入设备。 本实用新型在使用时，对谐波电能标准功率源需要输出的谐波电压幅值、电流谐 波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电 能这些参数进行设定后，谐波信号发生单元产生用于驱动功率变换单元的谐波电压幅值、 谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位，功率变换单元把来自谐波信号发生单元的低 压小信号(谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位)转换成模拟低压 电网实际工作电压和电流状态下的高压信号； 电压变换单元和电流变换单元会根据接入电压电流信号的幅值选择适当的量程， 把外部输入的电压电流信号变换成与之相对应的ADC转换单元可以接受的电压信号；第一 ADC转换单元、第二 ADC转换单元把输入的模拟电压信号经过量化后变成数字信号输入DSP 计算模块；DSP计算模块中的FFT变换模块把输入的ADC数字信号经过FFT (快速付利叶变 换)后获得输入电压、电流信号的整数次和1/4次谐波幅值、谐波相位值；这些谐波幅值和 谐波相位值经过幅值相位补偿模块计算后就得到了准确的谐波电压幅值、电流谐波幅值、 谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能这些参 数，这些参数经过通讯模块的传输可在显示屏上显示出来。人机交互模块用于进行操作各 种控制指令，例如显示谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功 率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等参数选择，电压、电流量程转换等。通讯模 块中的RS232接口其作用是采用双工的通讯模式接收通过外部控制设备对本设备进行控 制的命令，如设置电压、电流量程；也根据外部控制命令向外部控制设备送出各种谐波测量 参数的数值，如谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正 向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等。 与谐波信号发生单元相联系的反馈控制模块接收来自谐波电能计量模块所测得 的实际谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位值，并把实际测得值与 设定的谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位值进行比较，使设定值 与实际输出值相一致。 本实用新型的有益效果在于1.通过DSP计算模块中的FFT变换模块和幅值相位 补偿模块能对1-60整数次谐波和1/4次分数次谐波的各次电压、电流谐波幅值、谐波相位、 谐波有功功率、谐波无功功率进行0-360度范围内的准确计量，并能区分谐波潮流的方向。 2.由于采用了信号源端反馈控制单元和高准确的谐波电能计量模块，标准源设定值与实际 输出值一致，大大简化了操作程序，省掉了原来人工调整的步骤，提高了测量效率，降低了 操作人员的劳动强度。2.通过幅值相位补偿模块的计算，能输出正向谐波电能、反向谐波
4电能、总谐波电能，能对谐波电能、功率进行代数和方式累加和绝对值方式累加。3.通过高 精度的电压变换单元、电流变换单元、ADC变换单元、FFT变换模块和幅值相位补偿模块，本 标准表能够达到很高的精度等级。4.采用windows CE操作系统，具有很强的可靠性和安全 性，并具很方便的人机操作界面，任何会使用桌面windows操作系统的人均可以很方便的 操作使用。5.采用触摸屏方式进行人机交互，采用这种方式可以大大简化操作步骤，操作十 分简单。

图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。 参照图l，一种三相谐波标准校准检定装置，包括谐波电能标准功率源12，所述的 谐波标准功率源12与从其获取各谐波参数的谐波信号发生单元12连接，所述的谐波信号 发生单元12与用于将其获取的谐波信号转换成模拟低压电网实际工作电压和电流状况下 的谐波信号的功率变换单元连接14 ; 还包括谐波电能计量模块l，所述的谐波电能计量模块1包括用于将输入的不同 幅值的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元2、用于将 输入的不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单 元3，所述的电压变化单元2与电流变换单元3的输入端均与所述功率变换单元14的输入 端连接； 所述电压变换单元2的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换 单元4连接，所述电流变换单元3的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第二 ADC 转换单元5连接；所述的谐波电能计量模块1还包括DSP计算模块6，所述的DSP计算模块 6包括用于对第一 ADC转换单元4和第二 ADC转换单元5输入的数字信号进行快速傅立叶 变换后输出整数次和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块7、用于对FFT变换模块7 输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块8，所述的第 一 ADC转换单元4和第二 ADC转换单元5均与所述的FFT变换模块7连接，所述FFT变换 模块7还与所述的幅值相位补偿模块8连接；该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的 谐波电能计量模块1与外界进行通讯的通讯模块9，所述的通讯模块9连接用于显示各谐 波参数的显示屏10及人机交互模块11，该通讯模块9还包括用于与外部控制设备连接的 RS232接口 12。 本实施例中，所述的显示屏10可选择LCD显示屏或TFT显示屏。 本实施例中，所述的人机交互模块11为计算机，该计算机采用Windows CE操作系
统，该计算机内具有数据存储器和USB接口 。 本实用新型在使用时，对谐波电能标准功率源12需要输出的谐波电压幅值、电流 谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波 电能这些参数进行设定后，谐波信号发生单元13产生用于驱动功率变换单元14的谐波电 压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位，功率变换单元14把来自谐波信号发生单元的低压小信号(谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位、谐波电流相位)转换 成模拟低压电网实际工作电压和电流状态下的高压信号； 电压变换单元2和电流变换单元3会根据接入电压电流信号的幅值选择适当的量 程，把外部输入的电压电流信号变换成与之相对应的ADC转换单元可以接受的电压信号； 第一 ADC转换单元4、第二 ADC转换单元5把输入的模拟电压信号经过量化后变成数字信 号输入DSP计算模块6 ;DSP计算模块6中的FFT变换模块7把输入的ADC数字信号经过 FFT(快速付利叶变换)后获得输入电压、电流信号的整数次和1/4次谐波幅值、谐波相位 值；这些谐波幅值和谐波相位值经过幅值相位补偿模块8计算后就得到了准确的谐波电压 幅值、电流谐波幅值、谐波相位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电 能、总谐波电能这些参数，这些参数经过通讯模块9的传输可在显示屏IO上显示出来。人机 交互模块11用于进行操作各种控制指令，例如显示谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相 位、谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等参数选择， 电压、电流量程转换等。通讯模块中的RS232接口 12其作用是采用双工的通讯模式接收通 过外部控制设备对本设备进行控制的命令，如设置电压、电流量程；也根据外部控制命令向 外部控制设备送出各种谐波测量参数的数值，如谐波电压幅值、电流谐波幅值、谐波相位、 谐波有功功率、谐波无功功率、正向谐波电能、反向谐波电能、总谐波电能等。
权利要求一种三相谐波标准校准检定装置，其特征在于包括谐波电能标准功率源，所述的谐波标准功率源与从其获取各谐波参数的谐波信号发生单元连接，所述的谐波信号发生单元与用于将其获取的谐波信号转换成模拟低压电网实际工作电压和电流状况下的谐波信号的功率变换单元连接；还包括谐波电能计量模块，所述的谐波电能计量模块包括用于将输入的不同幅值的交流电压转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电压变换单元、用于将输入的不同幅值的交流电流转换成模数转换器可以接受的交流电压小信号的电流变换单元，所述的电压变化单元与电流变换单元的输入端均与所述功率变换单元的输入端连接；所述电压变换单元的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第一ADC转换单元连接，所述电流变换单元的输出端与将模拟电压信号转变成数字信号的第二ADC转换单元连接；所述的谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，所述的DSP计算模块包括用于对第一ADC转换单元和第二ADC转换单元输入的数字信号进行快速傅立叶变换后输出整数次和1/4次谐波幅值和谐波相位的FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块，所述的第一ADC转换单元和第二ADC转换单元均与所述的FFT变换模块连接，所述FFT变换模块还与所述的幅值相位补偿模块连接；该三相谐波标准电能表还包括一用于所述的谐波电能计量模块与外界进行通讯的通讯模块，所述的通讯模块连接用于显示各谐波参数的显示屏及用于对所述标准谐波功率源的谐波参数进行设定的人机交互模块，该通讯模块还包括用于与外部控制设备连接的RS232接口；还包括用于接收所述幅值相位补偿模块计算得出的各谐波参数从而对谐波信号发生单元发生的各谐波参数进行调整，使谐波信号发生单元产生的谐波参数与幅值相位补偿模块计算得出的各谐波参数一致的反馈控制模块。
2. 如权利要求1所述的三相谐波标准电能表，其特征在于所述的显示屏为LCD显示屏或TFT显示屏。
3. 如权利要求1或2所述的三相谐波标准电能表，其特征在于所述的人机交互模块为计算机。
4. 如权利要求3所述的三相谐波标准电能表，其特征在于所述的计算机采用WindowsCE操作系统。
5. 如权利要求4所述的三相谐波标准电能表，其特征在于所述的计算机采用触摸屏作为输入设备。
专利摘要一种三相谐波标准校准检定装置，谐波标准功率源与从其获取各谐波参数的谐波信号发生单元连接，谐波信号发生单元与用于将其获取的谐波信号转换成模拟低压电网实际工作电压和电流状况下的谐波信号的功率变换单元连接；还包括谐波电能计量模块，谐波电能计量模块包括用于电压变换单元、电流变换单元，电压变换单元与第一ADC转换单元连接，电流变换单元与第二ADC转换单元连接；谐波电能计量模块还包括DSP计算模块，DSP计算模块包括FFT变换模块、用于对FFT变换模块输出的谐波幅值和谐波相位值进行计算得出各谐波参数的幅值相位补偿模块。本实用新型提供一种对谐波电能表进行校准和检定的三相谐波标准校准检定装置。
文档编号G01R35/04GK201540366SQ20092019929
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者吴伟宗 申请人:吴伟宗