專利名稱:雙三相實(shí)時(shí)電力諧波分析儀的制作方法
本發(fā)明屬于微機(jī)化電力系統(tǒng)諧波測量和分析儀器。
現(xiàn)有的電力系統(tǒng)諧波分析儀器，雖然已有模擬型和微機(jī)型等多種，但都僅對電力系統(tǒng)中某一相的電壓、電流作諧波分析;盡管有些儀器可以分時(shí)切換，但用于三相系統(tǒng)的諧波功率分析則存在時(shí)滯帶來的相間功率不能比較的問題。如日本日新電氣株式會社生產(chǎn)的HWA-1型波形分析儀，雖然可以有五相信號輸入，但各相不能在同一周期內(nèi)作分析。又如西德NOWA-1型電力諧波分析儀，僅有一對輸入信號，既不能作諧波功率分析，且實(shí)際接線復(fù)雜使用不便。
本發(fā)明的目的在于研制一種可用于電力系統(tǒng)三相諧波測量和分析的儀器。
本發(fā)明由Z80A-CPU微處理器及存儲器構(gòu)成中央處理單元;由兩片高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器及采樣保持器、同步采樣脈沖發(fā)生器等構(gòu)成三相六路獨(dú)立信號采集系統(tǒng);還有與其相適應(yīng)的軟件面板操作命令輸入和分析結(jié)果輸出打印等部分組成。
其特征是可對三相系統(tǒng)電壓電流信號以同一時(shí)間為起點(diǎn)的一周期同步采集，并且經(jīng)極小時(shí)間差對另外一組三相系統(tǒng)作同樣的數(shù)據(jù)采集，從而可分析出兩組三相系統(tǒng)的諧波含量，諧波功率及其方向。
儀器具有三相電壓電流信號在同一周期內(nèi)等間隔同步采樣128點(diǎn)的能力。在對采樣數(shù)據(jù)作快速付里葉級數(shù)運(yùn)算后，獲得各相電壓電流的諧波含有率，諧波相位角，各次諧波的有功功率，無功伏安，總諧波功率，總諧波電壓含有率，總諧波電流含有率等。
儀器一經(jīng)投入系統(tǒng)即開始不斷地反復(fù)對接入信號進(jìn)行諧波分析。儀器在越限自動打印工作方式時(shí)，便按照使用者事先指定的諧波極限值(電壓諧波總量或奇次諧波電壓含量)對于信號的諧波含量作判斷，并且自動地將越限諧波輸出打印。
儀器還具有定時(shí)諧波電壓總量篩選功能。在事先指定的時(shí)間周期(30分，60分，120分鐘)內(nèi)，反復(fù)篩選諧波電壓總量最大值，在本時(shí)間周期結(jié)束時(shí)將所記憶的最大值打印記錄。
儀器配置有很強(qiáng)的軟件支持，操作命令采用軟觸鍵邏輯互鎖輸入方式，使儀器使用可靠、方便。
儀器具有自動量程切換功能，當(dāng)輸入被測信號值在較寬的范圍內(nèi)時(shí)，可自動選擇合適的量程檔位，使儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在接近滿量程狀態(tài)下工作，以保證儀器分析精度，并可避免儀器因輸入信號超過額定值而損壞。
儀器具有自檢功能，可對主要硬件電路及內(nèi)存儲器進(jìn)行掃描巡檢，并可打印出故障的內(nèi)容或儀器處于正常狀態(tài)的信息。
打印內(nèi)容可自由選擇，根據(jù)要求可對諧波電壓、諧波電流，諧波功率打印與否單獨(dú)選擇;還可分六檔作打印諧波次數(shù)選擇;以及“單相”、“三相”、“雙三相”三種工作方式選擇，分析結(jié)果可按寬行快速打印和內(nèi)裝微型針打兩種形式輸出。
輸出內(nèi)容除了諧波含量，諧波功率外，還可輸出儀器起動時(shí)間，被測信號基波頻率，同步方式等信息。
該儀器可用于研究和分析電力系統(tǒng)對稱或不對稱狀態(tài)下的諧波潮流問題，以及諧波有功功率，諧波無功伏安的測量，諧波源的尋找，供電網(wǎng)的諧波電壓監(jiān)測等。本儀器除主要用于電力系統(tǒng)外，還可用于大型冶金、化工等企業(yè)的用電狀況監(jiān)測。
如圖為雙三相實(shí)時(shí)電力諧波分析儀工作原理框圖，其中(1)為自動通道切換電路，(2)為自動量程切換電路，(3)為有源低通濾波器，(4)為六路信號采樣保持器，(5)(6)為自動選相電路，(7)為同步采樣脈沖器，(8)為采樣脈沖分配器，(9)為十二位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，(10)為軟觸鍵操作及其接口電路，(11)為電子數(shù)字鐘，(12)為三總線，(13)為Z80A-CPU板，(14)為18k內(nèi)存儲器板，(15)為12k只讀存儲器板，(16)為輸出結(jié)果打印機(jī)，(17)為儀器多組電源。
本發(fā)明可以如圖所示的流程圖實(shí)施，其中(1)自動通道切換部分由軟件發(fā)出切換與否命令，經(jīng)微型水銀繼電器切換，這樣僅有六路獨(dú)立信號，即可在極小時(shí)間間隔完成12個(gè)信號量的采集。(2)自動量程切換部分也由軟件通過對被測信號的采樣判別，確定電阻分壓切換檔位，由無觸點(diǎn)多路開關(guān)完成切換。(3)為一般通用的6階巴特沃斯有源濾波器。(4)由六個(gè)集成電路采樣保持器組成，使6路獨(dú)立信號在同一時(shí)間內(nèi)采樣保持。(5)(6)為實(shí)現(xiàn)最少模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并且對于6路信號各采樣128點(diǎn)和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的自動選相電路，由軟件發(fā)出命令，順序倒換被測相的采樣值，這一部分也由多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)。(7)為同步采樣脈沖電路，采用了典型的鎖相技術(shù)。(8)采樣脈沖分配器，用以由硬件采樣脈沖啟動信號的時(shí)間配合，在采樣保持器(6)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(9)之間按規(guī)定時(shí)序分配啟動信號，保證了六路信號與兩片模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間配合。(10)是由軟件構(gòu)成的鍵掃描方式，可記憶面板操作命令，并實(shí)現(xiàn)各功能邏輯互鎖。(11)電子鐘用以作為自啟動時(shí)間的基準(zhǔn)。(12)(13)(14)(15)構(gòu)成了一個(gè)小規(guī)模的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，總程序約占12kPROM內(nèi)存。分析結(jié)果由微型針打印機(jī)(16)輸出，由于采用了24行微打，輸出格式美觀合理，便于閱讀和保存。另外，還可由外接口插座與80行寬打印機(jī)相接，以提高分析結(jié)果的輸出速度。
權(quán)利要求
1.一種諧波測量分析儀器，由CPU微處理器、存儲器和六路獨(dú)立信號系統(tǒng)、兩片12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及與其相適應(yīng)的軟件構(gòu)成的微機(jī)化雙三相實(shí)時(shí)電力諧波分析儀。本發(fā)明的特征在于儀器可以同時(shí)測量三相系統(tǒng)的諧波含量，諧波功率及其方向。
2.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀其特征在于每組三相電壓電流信號在同一周期內(nèi)等間隔同步采樣。
3.按照權(quán)利要求
2所述的三相電壓電流信號，其特征在于兩組三相12路信號以極小時(shí)差由自動通道切換完成。
4.按照權(quán)利要求
2所述的采樣信號，其特征在于各路獨(dú)立信號經(jīng)采樣保持器，由自動選相與2片12位A/D組成同步采樣系統(tǒng)。
5.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀，其特征在于儀器一經(jīng)投入系統(tǒng)即開始反復(fù)檢測諧波含量，按照諧波電壓總量和奇次諧波含量定值作越限判斷并自啟動打印。
6.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀，其特征在于儀器能在其整定時(shí)間范圍內(nèi)作諧波電壓總量最大值篩選并將其打印記錄。
7.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀，其特征在于儀器采用軟觸鍵邏輯互鎖面板操作方式。
8.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀，其特征在于儀器具有單相、三相、雙三相三種不同工作方式。
9.按照權(quán)利要求
1所述的分析儀，其特征在于儀器具有很強(qiáng)的軟件支持，其中包括用Z80匯編語言編制的12k諧波分析程序和儀器總監(jiān)控程序。
專利摘要
雙三相實(shí)時(shí)電力諧波分析儀。本發(fā)明屬于微機(jī)化電力系統(tǒng)諧波測量和分析儀器。新型儀器解決了電力系統(tǒng)同步檢測三相諧波含量，諧波功率以及諧波潮流分析的問題，并且可以作諧波電壓總量定時(shí)篩選和按諧波越限定值捕捉電力系統(tǒng)中短時(shí)出現(xiàn)的諧波突增量。本發(fā)明可用于電力系統(tǒng)以及低頻周期信號的頻譜分析等領(lǐng)域。
文檔編號G01R23/18GK86102015SQ86102015
公開日1987年10月14日 申請日期1986年3月28日
發(fā)明者肖湘寧, 張一工, 王建 申請人:華北電力學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan