本發(fā)明涉及電能質(zhì)量測(cè)試領(lǐng)域，具體是一種基于無(wú)線采樣實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量測(cè)試分析的方法。

背景技術(shù)：

目前使用電能質(zhì)量分析儀測(cè)試分析電能質(zhì)量，這種方法需要將電壓、電流信號(hào)通過(guò)測(cè)試線直接接入電能質(zhì)量分析儀本體，雖然這種連接方式可靠，信號(hào)衰減小，但被測(cè)試對(duì)象二次側(cè)需要與電能質(zhì)量分析儀直接連接，不方便固定測(cè)試線，測(cè)試線固定不牢易造成二次電壓短路或二次電流開(kāi)路，操作時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)比較大，再者每次測(cè)試時(shí)接、拆線都比較麻煩，同時(shí)需要用電源線盤(pán)從較遠(yuǎn)處拉線給電能質(zhì)量分析儀供電，遠(yuǎn)距離拉線容易被人拔掉或絆斷，造成測(cè)試中斷、數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)在農(nóng)村有些臺(tái)變很難找到合適的電源給電能質(zhì)量分析儀供電。這種測(cè)試方法存在需要遠(yuǎn)距離拉線供電、測(cè)試回路接線多而復(fù)雜和整個(gè)測(cè)試過(guò)程監(jiān)督跨度困難大的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)線采樣實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量測(cè)試分析的方法，具體技術(shù)方案如下：

無(wú)線采樣單元連接電力系統(tǒng)二次側(cè)的電壓和電流，接收來(lái)自數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元的同步信號(hào)，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)送至數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元，數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)無(wú)線采樣單元的同步采集，同時(shí)接收來(lái)自無(wú)線采樣單元的帶時(shí)標(biāo)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和處理，包括以下步驟：

(1)采樣單元連接：將電壓鉗夾與電壓互感器二次側(cè)連接，電流鉗夾到電流互感器二次側(cè)，打開(kāi)無(wú)線采樣單元電源開(kāi)關(guān)，等待無(wú)線配對(duì)連接；

(2)數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元與采樣單元連接：打開(kāi)數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元，連接電源，開(kāi)機(jī)，與無(wú)線采樣單元建立連接；

(3)設(shè)置參數(shù)：設(shè)置電壓、電流變比等參數(shù)，將電壓、電流、有功、無(wú)功數(shù)值及相位與實(shí)際電壓、電流、有功、無(wú)功數(shù)值對(duì)比，確保接線及變比設(shè)置無(wú)誤；

(4)開(kāi)始測(cè)試：檢查無(wú)線采樣單元是否已經(jīng)固定，開(kāi)始正式測(cè)量；

(5)結(jié)束測(cè)試：測(cè)試完成，先使數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元停止工作，然后關(guān)閉無(wú)線采樣單元的電源，拆除無(wú)線采樣單元，進(jìn)行初步數(shù)據(jù)分析，查看數(shù)據(jù)完整性；

(6)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)束本次測(cè)試：拆除數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元電源線和網(wǎng)線，將數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元和無(wú)線采樣單元裝箱，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)束測(cè)試。

進(jìn)一步，所述無(wú)線采樣單元包括電壓/電流互感器模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D采樣模塊、微處理器MCU模塊、WIFI模塊、電源模塊；所述電壓/電流互感器模塊連接于系統(tǒng)二次側(cè)電壓的電壓互感器變化成10V低電壓信號(hào)，連接于系統(tǒng)二次側(cè)電流的電流互感器變?yōu)?0V低電壓信號(hào)，這兩路信號(hào)均輸出至信號(hào)調(diào)理模塊；所述信號(hào)調(diào)理模塊將電壓/電流互感器模塊變換后的信號(hào)調(diào)理到A/D采樣模塊的A/D芯片允許的輸入范圍-2.5~+2.5V之內(nèi)，同時(shí)對(duì)通過(guò)電壓（電流）互感器模塊變換后的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，將高次諧波濾除后并把信號(hào)輸出至A/D采樣模塊；所述A/D采樣模塊對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣；所述微處理器MCU模塊控制A/D采樣模塊采樣、讀取數(shù)據(jù)，并將采樣數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI模塊無(wú)線發(fā)送至數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元；所述WIFI模塊接收來(lái)自數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元的同步信號(hào)，發(fā)送微處理器MCU模塊采集到的帶時(shí)標(biāo)的電壓、電流數(shù)據(jù)；所述電源模塊從電壓互感器獲得電源，通過(guò)降壓變換為無(wú)線采樣單元提供所需的各種電壓等級(jí)電源，用于維持各芯片和處理器的工作。

進(jìn)一步，所述數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元包括工作電源模塊、通信接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、設(shè)置顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；所述工作電源模塊提供數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元所需的各種電壓等級(jí)電源，用于維持各芯片和數(shù)據(jù)處理模塊的工作；所述通信接口模塊提供無(wú)線WIFI、以太網(wǎng)的通信接口，無(wú)線WIFI接收無(wú)線采樣單元采集到的電壓、電流數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)用于數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元與上位機(jī)PC之間連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉分解計(jì)算得出電壓、電流值、各次諧波及總諧波畸變率、三相電壓不平衡、閃變值的數(shù)值；所述設(shè)置顯示模塊用于進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)和指標(biāo)顯示；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊用于儲(chǔ)存統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)告及數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)顯示時(shí)間并同步三相無(wú)線采樣單元的數(shù)據(jù)采樣。

進(jìn)一步，所述無(wú)線采樣單元內(nèi)含有磁鐵。

進(jìn)一步，在電壓信號(hào)進(jìn)入A/D采樣模塊之前接入一個(gè)接地電阻。

進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)理模塊的誤差范圍為幅值0～0.1％，輸出信號(hào)大小為-2.5~+2.5V，二階有源低通濾波器截止頻率大于3kHz。

本發(fā)明的有益效果為：基于無(wú)線采樣實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量測(cè)試分析的方法不需要遠(yuǎn)距離拉線供電，測(cè)試回路接、拆線簡(jiǎn)單而不費(fèi)時(shí)，提高了工作效率，整個(gè)測(cè)試過(guò)程監(jiān)督跨度小且易實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是一種基于無(wú)線采樣實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量測(cè)試分析的方法的步驟流程圖；

圖2是基于無(wú)線采樣實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量測(cè)試分析裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

無(wú)線采樣單元連接電力系統(tǒng)二次側(cè)的電壓和電流，接收來(lái)自數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元的同步信號(hào)，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)送至數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元，數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)無(wú)線采樣單元的同步采集，同時(shí)接收來(lái)自無(wú)線采樣單元的帶時(shí)標(biāo)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和處理，具體是進(jìn)行傅里葉分解計(jì)算得出電壓、電流值、各次諧波及總諧波畸變率、三相電壓不平衡、閃變值的值。該方法包括以下步驟：

(1)采樣單元連接：將電壓鉗夾與電壓互感器二次側(cè)連接，電流鉗夾到電流互感器二次側(cè)，打開(kāi)無(wú)線采樣單元電源開(kāi)關(guān)，等待無(wú)線配對(duì)連接；

(2)數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元與采樣單元連接：打開(kāi)數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元，連接電源，開(kāi)機(jī)，與無(wú)線采樣單元建立連接；

(3)設(shè)置參數(shù)：設(shè)置電壓、電流變比等參數(shù)，將電壓、電流、有功、無(wú)功數(shù)值及相位與實(shí)際電壓、電流、有功、無(wú)功數(shù)值對(duì)比，確保接線及變比設(shè)置無(wú)誤；

(4)開(kāi)始測(cè)試：檢查無(wú)線采樣單元是否已經(jīng)固定，開(kāi)始正式測(cè)量；

(5)結(jié)束測(cè)試：測(cè)試完成，先使數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元停止工作，然后關(guān)閉無(wú)線采樣單元的電源，拆除無(wú)線采樣單元，進(jìn)行初步數(shù)據(jù)分析，查看數(shù)據(jù)完整性；

(6)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)束本次測(cè)試：拆除數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元電源線和網(wǎng)線，將數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元和無(wú)線采樣單元裝箱，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)束測(cè)試。

所述無(wú)線采樣單元包括電壓/電流互感器模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D采樣模塊、微處理器MCU模塊、WIFI模塊、電源模塊。優(yōu)選地，電壓/電流互感器模塊中電壓變換器采用的是TR1102-2C型檢測(cè)用電壓輸出型電壓變換器，規(guī)格分別是Krl=100V／10V，電流變換器采用的是TR0102-2C型檢測(cè)用電壓輸出型電流變換器，規(guī)格分別是Kr2=5A／10V。信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)定對(duì)被測(cè)信號(hào)每周波采樣256點(diǎn)，即采樣頻率為12.8ksps。為了精確測(cè)出50次諧波，要將2.5kHz以上的成分濾除掉，確定信號(hào)調(diào)理電路的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)為：誤差范圍為幅值0～0.1％，輸出信號(hào)大小為-2.5~+2.5V，低通濾波截止頻率為大于3kHz。優(yōu)選地，采用了具有低噪聲滿電源幅度的TLC2272運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，構(gòu)成一個(gè)二階有源低通濾波器，濾除采樣信號(hào)中高于3KHz的高頻干擾信號(hào)，該方式同時(shí)擁有采樣和濾波兩個(gè)功能，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，精度也較高，能有效的抑制高頻的干擾，較好地保持信號(hào)的純度。為防止有較大的電流流過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊而造成電路中的芯片受損，在電壓信號(hào)進(jìn)入A/D采樣模塊之前，接入一個(gè)接地電阻。優(yōu)選地，A/D采樣模塊采用的是16位低功耗和成本的A/D轉(zhuǎn)換器AD7665，可對(duì)2路模擬信號(hào)的同步采樣或4路模擬信號(hào)的異步采樣。在本發(fā)明中1相無(wú)線采樣單元內(nèi)有1路電壓和1路電流信號(hào)，采用AD7665可以滿足2路模擬信號(hào)的同步采樣。優(yōu)選地，微處理器MCU模塊采用基于Cortex-M3的NXP公司LPC1343，具有高度集成和低功耗的優(yōu)點(diǎn)，USB接口可以很方便地將LPC1343與WIFI模塊進(jìn)行接口。優(yōu)選地，WIFI模塊采用低功耗的芯片RT5572設(shè)計(jì)，支持2T2R基帶和2.4GHz/5GHz雙頻段，最大傳輸速率300Mbps，符合IEEE 802.11a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選地，無(wú)線采樣單元中的電源模塊采用寬電壓輸入AH7550 芯片產(chǎn)生5.0V電壓和TPS79533芯片產(chǎn)生3.3V電壓。

所述數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元包括工作電源模塊、通信接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、設(shè)置顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊。優(yōu)選地，數(shù)字化電能質(zhì)量分析單元中的工作電源模塊外部輸入電源為交流220V，經(jīng)過(guò)整流、降壓變換，采用AE2596芯片產(chǎn)生5V，采用AS1117M3-3.3芯片產(chǎn)生3.3V及采用AS1117M3-1.8產(chǎn)生1.8V共三種電壓等級(jí)。優(yōu)選地，通信接口模塊采用低功耗的以太網(wǎng)PHY芯片DM9161，兼容10M/100M，TI公司的RF收發(fā)器CC2520，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)物理層，具有選擇性/共存性及優(yōu)異的鏈路預(yù)算功能特點(diǎn)，滿足各種應(yīng)用中專(zhuān)有無(wú)線系統(tǒng)的要求，而且提供了廣泛的硬件支持，包括數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)認(rèn)證、空閑通道評(píng)估、鏈接質(zhì)量指示以及數(shù)據(jù)包計(jì)時(shí)信息等。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理模塊采用ATMEL公司高性能ARM9處理器AT91SAM9260為核心，帶有以太網(wǎng)MAC、專(zhuān)用LCD接口、USB等豐富接口。優(yōu)選地，設(shè)置顯示模塊采用7寸TFT LCD電容屏，分辨率800x480。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用K9F2G08芯片用于外部256M的Nand FLASH，采用HY57V64162芯片用于外部64M SDRAM，采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PCF8563芯片用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘，內(nèi)含I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時(shí)鐘/日歷芯片，具有多種報(bào)警功能，定時(shí)器功能，時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出功能，能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)甚至可為ARM9提供看門(mén)狗功能內(nèi)部時(shí)鐘電路和內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測(cè)電路，I2C 總線通訊方式不但使外圍電路及其簡(jiǎn)潔而且也提高了芯片的可靠性，同時(shí)每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)后內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。

本發(fā)明不局限于以上所述的具體實(shí)施方式，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。