[发明专利]电网谐波在线检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网谐波信号检测装置，特别是涉及一种用于配电系统的电网谐波信号在线检测装置。

背景技术

随着电力工业的迅速发展，智能化电网新课题的提出，以及配电系统自动化控制技术的进一步研究，势必加速配电系统自动化控制的进程。而异常电网谐波信号会影响到配电网的正常运行。

谐波产生的原因多种多样。比较常见的有两类：第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅（晶闸管）整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。

谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会产生谐波放大，当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，就会造成严重的电网污染。

在电网被污染的情况下，所有电网中的设备与负荷均会受到影响。谐波与无功电流不同。无功电流只影响电网的电压，并增加供电系统的铜损，通常不会影响用户，也不会影响计量精度。无功电流在没有补偿的情况下会一直传送到发电机，而谐波电流通常全部被电网中的设备与负荷吸收掉。　　 

谐波的影响可以说“无孔不入”。谐波造成的危害大致如下： 　　1，由于谐波的频率较高，使导线的趋肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。 　　2，谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。在高次谐波严重的情况下（例如中频炉）会严重影响电能表的计量精度，导致莫名其妙的掉电现象。 　　3，精密电子设备（包括电子式电能表）会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。 　　4，所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重，甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故。 　　5，电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。 　　6，继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。 　　当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时，通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。

通常，这种故障现象往往是发生了事故后，才知道是谐波对配电网污染造成的危害。这样的配电网运行状态，势必会造成供电质量差，设备损坏率高。因此，如何做到防患于未然，实现谐波分量的实时在线检测，已经成为从事电力工作者必须思考的问题。

发明内容

本发明针对背景技术提出的问题，提出一种电网谐波在线检测装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电网谐波在线检测装置，包括谐波信号采集电路、谐波检测分析集成电路、单片机系统电路，所述谐波信号采集电路包括电压信号采集电路和电流信号采集电路，电压信号采集电路和电流信号采集电路的输出信号连接到谐波检测分析单元电路；所述谐波检测分析单元电路采用AD转换集成电路芯片，将采样到的电压、电流谐波信号进行分压、整形，然后输入到单片机系统电路；

所述单片机系统电路包括中央处理器和外围电路，对经整形后的电压、电流谐波信号进行计算，得出过电流、欠电流电参数并输出到远传单元。

所述的电网谐波在线检测装置，所述谐波信号采集电路包括电压互感器(PT1)和电流互感器(CT1), 电压互感器(PT1)和电流互感器(CT1) 耦合输出信号分别经电阻（R1～R9）分压、电容（C1～C4）滤波整形后输出谐波信号。

所述的电网谐波在线检测装置，单片机系统电路包括双向收发无线通讯模块，单片机通过串行通讯端口和双向收发无线通讯模块连接，单片机系统电路完成谐波量的检测与分析后通过无线通讯模块发出相应的指令或预警信号。

发明的有益积极效果：