電能質量在線測量儀的製作方法
2023-09-17 00:19:20 2
電能質量在線測量儀的製作方法
【專利摘要】一種電能質量測量儀，包括包括FPGA晶片、電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、LCD240128顯示屏、存儲晶片、PCF8563時鐘晶片、保護電路、報警裝置、USB接口。能夠實時準確地對公用電網供到用戶端的交流電能質量進行測量分析，不僅可以測量電壓和電流，還可以對頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡度以及電網諧波進行測量和分析。這裡採用ip-iq法來對電網的諧波進行檢測，這種方法是目前比較先進的諧波檢測法，運算量小且檢測非常準確。通過對電能質量各數據的綜合測量有助於及時發現並處理電網中相應的問題。
【專利說明】電能質量在線測量儀
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及信號採集與處理領域，尤其是根據電壓電流信號來對電網諧波進行計算與分析。
[0003]【背景技術】:
[0004]目前，隨著我國國民經濟的蓬勃發展，電力負荷急劇加大，特別是衝擊性和非線性負荷容量的不斷增長，使得電網發生波形畸變和三相不平衡等電能質量問題。因此對電能質量進行檢測是十分必要的，目前大多數電能質量檢測設備測量量比較單一，無法同時對多個電能質量的響應數據進行測量，進而無法綜合多種數據來對電能質量進行全面分析，此外許多設備由於運算速度與測量精度的限制，無法快速準確地檢測電網中的諧波。針對電能質量檢測的必要性與傳統檢測設備的缺陷，這裡設計的電能質量測量儀可以對多種數據進行測量並進行分析，包括電壓電流、頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡度以及電網諧波等數據。這裡採用ip-1q法來對電網的諧波進行檢測，這種方法是目前比較先進的諧波檢測法，運算量小檢測較為準確。通過對電能質量各數據的綜合測量有助於及時發現並處理電網中相應的問題。
[0005]實用新型內容:
[0006]本實用新型的目的是提供一種儲水機構的液位與壓力數據實時採集自動控制系統，解決了不能及時檢測到水塔內的液位和壓力的問題。
[0007]本實用新型的目的是以如下方式實現的:一種電能質量測量儀，包括FPGA晶片、電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、IXD240128顯示屏、存儲晶片、PCF8563時鐘晶片、保護電路、報警裝置、USB接口，FPGA晶片連接IXD240128顯示屏、保護電路、報警裝置、存儲晶片和USB接口，電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、PCF8563時鐘晶片均連接FPGA晶片。
[0008]本實用新型的有益效果是:通過對電能質量各數據的綜合測量有助於及時發現並處理電網中相應的問題。能夠實時準確地對公用電網供到用戶端的交流電能質量進行測量分析，不僅可以測量電壓和電流，還可以對頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡度以及電網諧波進行測量和分析。這裡採用ip-1q法來對電網的諧波進行檢測，這種方法是目前比較先進的諧波檢測法，運算量小且檢測非常準確。
[0009]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0010]圖1是本實用新型結構框圖。
[0011]圖2是本實用新型中FPGA接口電路圖。
[0012]圖3是本實用新型電壓測量電路圖。
[0013]圖4是本實用新型電流測量電路圖。
[0014]圖5是本實用新型顯示電路圖。
[0015]圖6是本實用新型保護電路圖。
[0016]【具體實施方式】:
[0017]參照各圖，一種電能質量在線測量儀，包括FPGA晶片、電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、IXD240128顯示屏、存儲晶片、PCF8563時鐘晶片、保護電路、報警裝置、USB接口，FPGA晶片連接IXD240128顯示屏、保護電路、報警裝置、存儲晶片和USB接口，電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、PCF8563時鐘晶片均連接FPGA晶片。
[0018]1、EP3C120 晶片
[0019]該系統FPGA採用EP3C120晶片，除FPGA所需最小系統連接引腳外，其中El、E4引腳接一個電壓測量電路，G2、G3引腳接一個電流測量電路，為了對三相電能質量進行測量，還需接入兩個電壓測量電路和電流測量電路；B13-B15引腳連接IXD240128顯示屏的控制引腳，C4-C11通過I千歐電阻接LCD240128顯示屏的數據引腳;F1、F2、F5、F6引腳接SD存儲晶片，G1、G4引腳為USB信號傳遞引腳，可以用來與上位機通信；B1-B4引腳與鍵盤相連，可以對測量量進行選擇，或對參數進行設置，以完成對電能質量相關量的測量和分析工作。G5、H2引腳接保護電路，C13接報警裝置。
[0020]2、電壓測量電路
[0021]該電壓測量電路利用電壓互感器進行測量，被測量的交流電壓經過電壓互感器TOl輸入，電壓互感器便輸出一交流低電壓，經過二極體Dl、D2、D3、D4橋式整流，再經電阻R2、R3和電容ClO濾波之後,輸出一直流電平,此電平與輸入的交流電壓成一定的函數關係，通過FPGA晶片根據這種函數關係來獲得相應的電壓數據
[0022]3、電流測量電路
[0023]當交流電通過電流互感器時，互感器CTl感應出電流信號，經過二極體D6、D7、D8、D9整流出一直流信號，經過電阻R6、R7、R8分壓，1yF電容濾波之後，輸入到插座第8引腳。
[0024]4、LCD240128 顯示屏電路
[0025]本系統採用IXD240128液晶屏對測得的電壓電流、頻率、電網諧波和三相電壓不平衡度等信息數據進行顯示，其中控制引腳與FPGA的B13-B15引腳相連，數據引腳與FPGA的C4-C11連接，背光電路電阻值為5K和1K電路，使屏幕的亮度能夠穩定。
[0026]5、保護電路
[0027]保護電路主要由PC817和LM358晶片組成。LM358的2和3引腳為輸入端，引腳5和6是信號輸出端。當電能質量測量儀出現短路等故障時紅色LED燈亮起，光電耦合器PC817用於信號的輸出部分，使輸出端信號與輸出與負載有效地隔離，起到相應的保護作用。
[0028]使用前，先將三個電壓測量電路與電流測量電路的互感裝置接入三相電網，使用鍵盤選擇需要測量的量，電壓測量電路和電流測量電路將測量的電壓電流信號傳給FPGA晶片，根據計時裝置的時鐘信號計算出頻率、電壓偏差、三相電壓不平衡度，這時屏幕上就會顯示出被測量的數值，同時可以利用鍵盤設置被測量的允許範圍，當被測量超出設定的範圍時，報警裝置就會發出提示，例如電網中的諧波含量過大時，報警裝置會發出提示，表明電網中諧波汙染比較嚴重，或是在電網三相電壓嚴重不平衡時也會發出提示。在進行諧波檢測時，可以從顯示屏上對諧波的波形進行觀測和分析，諧波的計算是通過FPGA來實現的，計算的方法是目前比較先進的ip-1q法，根據電壓電流的波形和相應的坐標變換來求取諧波。此外該電能質量測量儀可以利用存儲晶片來對過去一段時間內測得的數據進行存儲，並可隨時進行調取這些數據進行分析，配有的USB接口可以實現測量儀與上位機之間的數據通信，還設有保護電路起到相應的保護作用。總之，該電能質量測量儀具有安全可靠、使用方便、精度高、測試參數多、支持數據存儲與數據通信等優點，可以用於負荷波動監視、電力設備運行動態監視、分析電網中三相電壓平衡度、檢測諧波並指導相應的無功補償工作等。
【權利要求】
1.一種電能質量在線測量儀，其特徵在於:包括FPGA晶片、電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、IXD240128顯示屏、存儲晶片、PCF8563時鐘晶片、保護電路、報警裝置、USB接口，FPGA晶片連接IXD240128顯示屏、保護電路、報警裝置、存儲晶片和USB接口，電壓測量電路、電流測量電路、鍵盤、PCF8563時鐘晶片均連接FPGA晶片。
【文檔編號】G01R29/16GK204008827SQ201420510465
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】閆琦, 劉冬洋, 趙旭, 張錦鴻, 郭星馳, 徐百合 申請人:東北石油大學