專利名稱：一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表.
(二)
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)和交通、冶金、化工等重工業(yè)和電氣化鐵路的發(fā)展， 影響電能質(zhì)量的因素越來(lái)越復(fù)雜，其中主要的就是電力諧波。這些非 線性負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊和諧波，不但對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備和電網(wǎng)穩(wěn)定 安全運(yùn)行構(gòu)成很大的危害，而且影響了傳統(tǒng)儀表對(duì)電能計(jì)量的合理性 和公正性。因此，具有諧波的監(jiān)測(cè)和計(jì)量的高精度多功能電能表成為 近年來(lái)電力部門重點(diǎn)推廣應(yīng)用的新一代電能計(jì)量新產(chǎn)品，也使電力部 門對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有了一定的手段和依據(jù)。
由于電力部門需要使用大量的諧波電能表，而國(guó)內(nèi)電力檢測(cè)部門、 計(jì)量部門、生產(chǎn)企業(yè)目前使用的標(biāo)準(zhǔn)電能表還不能對(duì)諧波電能表進(jìn)行 校準(zhǔn)和溯源，這就急需相應(yīng)的高等級(jí)諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表對(duì)其進(jìn)行檢定和 校準(zhǔn)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前使用的標(biāo)準(zhǔn)電能表還不能對(duì)諧波電能表進(jìn)行校準(zhǔn)和溯源的 不足，本發(fā)明提供一種對(duì)諧波電能表進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電 能表。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是 一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表， 包括諧波電能計(jì)量模塊，所述的諧波電能計(jì)量模塊包括用于將輸入的
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不同幅值的交流電壓轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的交流電壓小信號(hào)的 電壓變換單元、用于將輸入的不同幅值的交流電流轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器 可以接受的交流電壓小信號(hào)的電流變換單元，所述的電壓變換單元與
將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第一 ADC轉(zhuǎn)換單元連接，所述的 電流變換單元與將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第二 ADC轉(zhuǎn)換單 元連接；所述的諧波電能計(jì)量模塊還包括DSP計(jì)算模塊，所述的DSP 計(jì)算模塊包括用于對(duì)第一 ADC轉(zhuǎn)換單元和第二 ADC轉(zhuǎn)換單元輸入的 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換后輸出整數(shù)次和1/4次諧波幅值和諧波 相位的FFT變換模塊、用于對(duì)FFT變換模塊輸出的諧波幅值和諧波相 位值進(jìn)行計(jì)算得出各諧波參數(shù)的幅值相位補(bǔ)償模塊，所述的第一 ADC 轉(zhuǎn)換單元和第二 ADC轉(zhuǎn)換單元均與所述的FFT變換模塊連接，所述 FFT變換模塊還與所述的幅值相位補(bǔ)償模塊連接；該三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電 能表還包括一用于所述的諧波電能計(jì)量模塊與外界進(jìn)行通訊的通訊模 塊，所述的通訊模塊連接用于顯示各諧波參數(shù)的顯示屏及人機(jī)交互模 塊，該通訊模塊還包括用于與外部控制設(shè)備連接的RS232接口 。 進(jìn)一步，所述的顯示屏為或LCD顯示屏TFT顯示屏。 進(jìn)一步，所述的人機(jī)交互模塊為計(jì)算機(jī)。 進(jìn)一步，所述的計(jì)算機(jī)采用Windows CE操作系統(tǒng)。 進(jìn)一步，所述的計(jì)算機(jī)采用觸摸屏作為輸入設(shè)備；所述的計(jì)算機(jī) 內(nèi)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和USB接口 。
本發(fā)明在使用時(shí)，把其接入三相測(cè)量系統(tǒng)后，電壓變換單元和電 流變換單元會(huì)根據(jù)接入電壓電流信號(hào)的幅值選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，把外?輸入的電壓電流信號(hào)變換成與之相對(duì)應(yīng)的ADC轉(zhuǎn)換單元可以接受的
電壓信號(hào)；第一ADC轉(zhuǎn)換單元、第二ADC轉(zhuǎn)換單元把輸入的模擬電 壓信號(hào)經(jīng)過(guò)量化后變成數(shù)字信號(hào)輸入DSP計(jì)算模塊；DSP計(jì)算模塊中 的FFT變換模塊把輸入的ADC數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)FFT (快速付利葉變換) 后獲得輸入電壓、電流信號(hào)的整數(shù)次和1/4次諧波幅值、諧波相位值; 這些諧波幅值和諧波相位值經(jīng)過(guò)幅值相位補(bǔ)償模塊計(jì)算后就得到了準(zhǔn) 確的諧波電壓幅值、電流諧波幅值、諧波相位、諧波有功功率、諧波 無(wú)功功率、正向諧波電能、反向諧波電能、總諧波電能這些參數(shù)，這 些參數(shù)經(jīng)過(guò)通訊模塊的傳輸可在顯示屏上顯示出來(lái)。人機(jī)交互模塊用 于進(jìn)行操作各種控制指令，例如顯示諧波電壓幅值、電流諧波幅值、 諧波相位、諧波有功功率、諧波無(wú)功功率、正向諧波電能、反向諧波 電能、總諧波電能等參數(shù)選擇，電壓、電流量程轉(zhuǎn)換等。通訊模塊中 的RS232接口其作用是采用雙工的通訊模式接收通過(guò)外部控制設(shè)備對(duì) 本設(shè)備進(jìn)行控制的命令，如設(shè)置電壓、電流量程*,也根據(jù)外部控制命 令向外部控制設(shè)備送出各種諧波測(cè)量參數(shù)的數(shù)值，如諧波電壓幅值、 電流諧波幅值、諧波相位、諧波有功功率、諧波無(wú)功功率、正向諧波 電能、反向諧波電能、總諧波電能等。
本發(fā)明的有益效果在于l.通過(guò)DSP計(jì)算模塊中的FFT變換模塊 和幅值相位補(bǔ)償模塊能對(duì)1-80整數(shù)次諧波和1/4次分?jǐn)?shù)次諧波的各次 電壓、電流諧波幅值、諧波相位、諧波有功功率、諧波無(wú)功功率進(jìn)行 0-360度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確計(jì)量，并能區(qū)分諧波潮流的方向。2.通過(guò)幅值相 位補(bǔ)償模塊的計(jì)算，能輸出正向諧波電能、反向諧波電能、總諧波電 能，能對(duì)諧波電能、功率進(jìn)行代數(shù)和方式累加和絕對(duì)值方式累加。3. 通過(guò)高精度的電壓變換單元、電流變換單元、ADC變換單元、FFT變
換模塊和幅值相位補(bǔ)償模塊，本標(biāo)準(zhǔn)表能夠達(dá)到很高的精度等級(jí)。經(jīng)
過(guò)國(guó)家計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)，基波電能功率滿足0.02%準(zhǔn)確度要求， 諧波電壓電流幅值、諧波功率在1-60次范圍內(nèi)滿足0.02%準(zhǔn)確度要求。 4.采用windows CE操作系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的可靠性和安全性，并具很方 便的人機(jī)操作界面，任何會(huì)使用桌面windows操作系統(tǒng)的人均可以很 方便的操作使用。5.采用觸摸屏方式進(jìn)行人機(jī)交互，采用這種方式可 以大大簡(jiǎn)化操作步驟，操作十分簡(jiǎn)單。6.采用高可靠性、方便易用的 文件管理系統(tǒng)。測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)USB接口方便地從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)移 存儲(chǔ)在FLASH盤中。
(四)


圖l是本發(fā)明的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 參照?qǐng)Dl， 一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括諧波電能計(jì)量模塊l，
所述的諧波電能計(jì)量模塊1包括用于將輸入的不同幅值的交流電壓轉(zhuǎn) 換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的交流電壓小信號(hào)的電壓變換單元2、用于 將輸入的不同幅值的交流電流轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的交流電壓 小信號(hào)的電流變換單元3，所述的電壓變換單元2與將模擬電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第一 ADC轉(zhuǎn)換單元4連接，所述的電流變換單元3 與將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第二 ADC轉(zhuǎn)換單元5連接；所 述的諧波電能計(jì)量模塊1還包括DSP計(jì)算模塊6，所述的DSP計(jì)算模 塊6包括用于對(duì)第一 ADC轉(zhuǎn)換單元4和第二 ADC轉(zhuǎn)換單元5輸入的 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換后輸出整數(shù)次和1/4次諧波幅值和諧波相位的FFT變換模塊7、用于對(duì)FFT變換模塊7輸出的諧波幅值和諧 波相位值進(jìn)行計(jì)算得出各諧波參數(shù)的幅值相位補(bǔ)償模塊8，所述的第 一 ADC轉(zhuǎn)換單元4和第二 ADC轉(zhuǎn)換單元5均與所述的FFT變換模塊 7連接，所述FFT變換模塊7還與所述的幅值相位補(bǔ)償模塊8連接； 該三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表還包括一用于所述的諧波電能計(jì)量模塊1與外 界進(jìn)行通訊的通訊模塊9，所述的通訊模塊9連接用于顯示各諧波參 數(shù)的顯示屏10及人機(jī)交互模塊11，該通訊模塊9還包括用于與外部 控制設(shè)備連接的RS232接口 12。
本實(shí)施例中，所述的顯示屏10可選擇LCD顯示屏或TFT顯示屏。 本實(shí)施例中，所述的人機(jī)交互模塊11為計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)采用 Windows CE操作系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)內(nèi)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和USB接口 。
本發(fā)明在使用時(shí)，把其接入三相測(cè)量系統(tǒng)后，電壓變換單元2和 電流變換單元3會(huì)根據(jù)接入電壓電流信號(hào)的幅值選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，?外部輸入的電壓電流信號(hào)變換成與之相對(duì)應(yīng)的ADC轉(zhuǎn)換單元可以接 受的電壓信號(hào)；第一ADC轉(zhuǎn)換單元4、第二 ADC轉(zhuǎn)換單元5把輸入 的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)量化后變成數(shù)字信號(hào)輸入DSP計(jì)算模塊6; DSP 計(jì)算模塊6中的FFT變換模塊7把輸入的ADC數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)FFT(快 速付利葉變換)后獲得輸入電壓、電流信號(hào)的整數(shù)次和1/4次諧波幅 值、諧波相位值；這些諧波幅值和諧波相位值經(jīng)過(guò)幅值相位補(bǔ)償模塊 8計(jì)算后就得到了準(zhǔn)確的諧波電壓幅值、電流諧波幅值、諧波相位、 諧波有功功率、諧波無(wú)功功率、正向諧波電能、反向諧波電能、總諧 波電能這些參數(shù)，這些參數(shù)經(jīng)過(guò)通訊模塊9的傳輸可在顯示屏10上顯 示出來(lái)。人機(jī)交互模塊11用于進(jìn)行操作各種控制指令，例如顯示諧波
電壓幅值、電流諧波幅值、諧波相位、諧波有功功率、諧波無(wú)功功率、 正向諧波電能、反向諧波電能、總諧波電能等參數(shù)選擇，電壓、電流
量程轉(zhuǎn)換等。通訊模塊中的RS232接口 12其作用是采用雙工的通訊 模式接收通過(guò)外部控制設(shè)備對(duì)本設(shè)備進(jìn)行控制的命令，如設(shè)置電壓、 電流量程；也根據(jù)外部控制命令向外部控制設(shè)備送出各種諧波測(cè)量參 數(shù)的數(shù)值，如諧波電壓幅值、電流諧波幅值、諧波相位、諧波有功功 率、諧波無(wú)功功率、正向諧波電能、反向諧波電能、總諧波電能等。
權(quán)利要求
1. 一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于包括諧波電能計(jì)量模塊，所述的諧波電能計(jì)量模塊包括用于將輸入的不同幅值的交流電壓轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的交流電壓小信號(hào)的電壓變換單元、用于將輸入的不同幅值的交流電流轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以接受的交流電壓小信號(hào)的電流變換單元，所述的電壓變換單元與將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第一ADC轉(zhuǎn)換單元連接，所述的電流變換單元與將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的第二ADC轉(zhuǎn)換單元連接；所述的諧波電能計(jì)量模塊還包括DSP計(jì)算模塊，所述的DSP計(jì)算模塊包括用于對(duì)第一ADC轉(zhuǎn)換單元和第二ADC轉(zhuǎn)換單元輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換后輸出整數(shù)次和1/4次諧波幅值和諧波相位的FFT變換模塊、用于對(duì)FFT變換模塊輸出的諧波幅值和諧波相位值進(jìn)行計(jì)算得出各諧波參數(shù)的幅值相位補(bǔ)償模塊，所述的第一ADC轉(zhuǎn)換單元和第二ADC轉(zhuǎn)換單元均與所述的FFT變換模塊連接，所述FFT變換模塊還與所俗話的幅值相位補(bǔ)償模塊連接；該三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表還包括一用于所述的諧波電能計(jì)量模塊與外界進(jìn)行通訊的通訊模塊，所述的通訊模塊連接用于顯示各諧波參數(shù)的顯示屏及人機(jī)交互模塊，該通訊模塊還包括用于與外部控制設(shè)備連接的RS232接口。
2. 如權(quán)利要求1所述的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述 的顯示屏為L(zhǎng)CD顯示屏或TFT顯示屏。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于 所述的人機(jī)交互模塊為計(jì)算機(jī)。
4. 如權(quán)利要求3所述的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述 的計(jì)算機(jī)采用Windows CE操作系統(tǒng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述 的計(jì)算機(jī)采用觸摸屏作為輸入設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求4所訴的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述 的計(jì)算機(jī)內(nèi)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和USB接口 。
全文摘要
一種三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括諧波電能計(jì)量模塊，諧波電能計(jì)量模塊包括用于電壓變換單元、電流變換單元，電壓變換單元與第一ADC轉(zhuǎn)換單元連接，電流變換單元與第二ADC轉(zhuǎn)換單元連接；諧波電能計(jì)量模塊還包括DSP計(jì)算模塊，DSP計(jì)算模塊包括FFT變換模塊、用于對(duì)FFT變換模塊輸出的諧波幅值和諧波相位值進(jìn)行計(jì)算得出各諧波參數(shù)的幅值相位補(bǔ)償模塊。該三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表還包括一用于諧波電能計(jì)量模塊與外界進(jìn)行通訊的通訊模塊，通訊模塊連接顯示屏及人機(jī)交互模塊，該通訊模塊還包括用于與外部控制設(shè)備連接的RS232接口。本發(fā)明提供一種對(duì)諧波電能表進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定的三相諧波標(biāo)準(zhǔn)電能表。
文檔編號(hào)G01R23/16GK101382588SQ20081012087
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者吳偉宗 申請(qǐng)人:慈溪偉吉電子有限公司