CN103163371A - 便携式高压输电线路谐波检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式高压输电线路谐波检测仪，包括谐波数据发射器和谐波数据接收器，谐波数据发射器和谐波数据接收器之间通过无线射频传送信息，完全实现电气隔离，该装置利用电场耦合原理实现高压输电线路电压谐波的直接测量，具有测量3-31次谐波及总谐波含量功能，具有通信自检功能，可以在非高压输电线路测试状态，进行通信检测，判断采集器与接收器之间无线通信是否正常，具有柱状图显示、数据存储和历史数据查询功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测高压线路谐波状况的便携式高压输电线路谐波检测仪，属于高压检测技术领域。
背景技术
随着电力电子技术的发展，电力电子装置带来的谐波问题对电力***安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响，谐波被认为是电网的一大公害，同时也阻碍了电力电子技术的发展，因此，对电力***谐波问题的研究已被人们逐渐重视。电力电子装置等非线性负载所产生的谐波会引起负载和输电设备的过载、失控和增加损耗，甚至严重危害电网和用电设备的安全。随着电力电子技术在家庭、工业、交通、国防日益广泛的应用，电力电子装置本身功率容量和功率密度的不断增大，电网遭受谐波污染也日益严重，谐波危害可以归结为:
1) 消耗无功与增加线路损耗；
2) 引起设备过载、降低设备绝缘等级、加速绝缘老化甚至引起火灾等；
3) 降低负载工作性能(如使电机产生附加力矩等)；
4) 影响计量准确度，影响继电保护等装置可靠运行；
5) 对通信***和计算机网络产生电磁干扰(EMI)等；
6) 引起***不稳定，危害电网安全运行。
电网谐波已成为许多电子设备与***现场可靠运行的主要障碍之一，谐波污染的问题还严重阻碍了诸如变频调速等大批高效、节能电力电子技术的推广应用。
谐波检测作为谐波问题中的一个重要分支，可以准确、实时检测出电网中的畸变电流、电压，对抑制谐波有着重要的指导作用。谐波检测是各项工作的基础和主要依据，对电网谐波的检测一方面便于鉴定实际电力***以及谐波源用户的谐波水平是否符合标准的规定，包括对所有谐波源用户的设备投运时的测量；另一方面在电气设备调试、投运时的谐波测量中，以确保设备投运后电力***和设备的安全及经济运行。通过对电网谐波的检测有助于排除谐波故障或其他异常原因，有助于谐波专题测试，如谐波阻抗、谐波潮流、谐波谐振和放大等。因此，国内外都在加紧研究谐波污染的治理方法。但是目前还无法直接对高压电网线路谐波情况直接测量，只有采用间接的方法，电压等级越高越难以实现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种场强式检测高压线路谐波状况的便携式高压输电线路谐波检测仪，利用电容式传感器来获得高压输电线路的谐波状况。
本发明是通过如下技术方案实现的，便携式高压输电线路谐波检测仪，包括谐波数据发射器和谐波数据接收器；所述谐波数据发射器和谐波数据接收器之间通过无线射频传送信息，完全实现电气隔离；所述谐波数据发射器和谐波数据接收器之间无线传输距离大于20米。
前述的谐波数据发射器包括电极、绝缘杆和谐波数据采集器；所述电极与谐波数据采集器相连接，谐波数据采集器与绝缘杆相连接；测量时用绝缘杆将电极与高压输电线路接触或靠近，电极与输电线路之间构成电容。
前述的谐波数据采集器，包括数据采集微处理器和
电容分压电路，用于将电场耦合获得的电压信号进行分压，传送给专用电能质量90E36芯片进行处理；
专用电能质量90E36芯片，将电容分压电路所传送电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号送到数据采集微处理器；
无线发射电路，将电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号传送到谐波数据接收器（2）的无线接收电路；
采集端电源电路，用于给数据采集微处理器提供电力支持；
开关电路，用于控制电源的开断；
声音电路，用于报警指示；
指示电路，用于电源指示、发送状态是否正常指示、耦合电压信号超限指示；
所述电容分压电路的输入端与电极（1-1）连接，输出端与专用电能质量90E36芯片相连；所述专用电能质量90E36芯片的输出端与数据采集微处理器相连；所述数据采集微处理器的输出端连接指示电路，声音电路和无线发射电路；所述开关电路的输出端与采集端电源电路的输入端相连；所述采集端电源电路的输出端与数据采集微处理器相连接。
前述的谐波数据接收器包括微处理器和
无线接收电路，用于接收来自谐波数据采集器（1-3）的无线发射电路的电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号，并将其传送到微处理；
时钟电路，用于显示测量时间；
键盘电路，用于设定谐波数据接收器（2）的工作状态和对谐波数据进行操作，包括自检、背光设定、时间校准、谐波数据存储、谐波历史数据查询、柱状图显示；
显示电路，用于显示谐波数值、谐波含量柱状图及测量时间，以及通信是否正常；
接收端电源电路，为微处理器提供电力支持；
开关电路，用于控制电源的开断；
存储电路，用于存储谐波数据信息；
所述无线接收电路，时钟电路，存储电路和键盘电路的输出端与微处理器相连接；所述开关电路的输出端与接收端电源电路相连接，接收端电源电路的输出端与微处理器相连接；所述微处理器的输出端与显示电路和存储电路相连接。
前述的谐波数据接收器接收的谐波次数为3-31次。
前述的存储电路最大存储数据量为99条。
前述的采集端电源电路和接收端电源电路均采用9V碱性电池供电。
前述的绝缘杆由多节环氧树脂令克棒构成。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的便携式高压输电线路谐波检测仪，利用电容式传感器非接触方式可以直接获得高压输电线路谐波信号。（2）本发明的便携式高压输电线路谐波检测仪，谐波数据发射器和谐波数据接收器之间通过无线传送信息谐波数据，发射器和谐波数据接收器完全实现电气隔离。（3）本发明的便携式高压输电线路谐波检测仪，具有测量3-31次谐波及总谐波含量功能。（4）本发明的便携式高压输电线路谐波检测仪，具有通信自检功能，可以在非高压输电线路测试状态，进行通信检测，判断采集器与接收器之间无线通信是否正常。（5）本发明的便携式高压输电线路谐波检测仪，具有柱状图显示和数据存储和历史数据查询功能。
附图说明
图1为本发明便携式高压输电线路谐波检测仪的结构示意图；
图2为本发明谐波数据采集器的电路框图；
图3为本发明谐波数据接收器的电路框图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的便携式高压输电线路谐波检测仪，包括谐波数据发射器1和谐波数据接收器2；谐波数据发射器1和谐波数据接收器2之间通过无线射频传送信息，完全实现电气隔离，谐波数据发射器1和谐波数据接收器2之间无线传输距离大于20米。
谐波数据发射器1包括电极1-1、绝缘杆1-2和谐波数据采集器1-3，电极1-1与谐波数据采集器1-3相连接，谐波数据采集器1-3与绝缘杆1-2相连接，绝缘杆1-2由多节环氧树脂令克棒构成。
如图2所示，谐波数据采集器1-3包括电容分压电路、专用电能质量90E36芯片、数据采集微处理器、无线发射电路、采集端电源电路、开关电路、声音电路和指示电路；电容分压电路的输入端与电极连接，输出端与专用电能质量90E36芯片相连，电容分压电路主要将电场耦合获得的比较大的电压信号进行分压，送给专用电能质量90E36芯片进行处理；专用电能质量90E36芯片的输出端与数据采集微处理器相连，用于将电容分压电路的电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号送到数据采集微处理器；数据采集微处理器的输出端连接指示电路，声音电路和无线发射电路，无线发射电路主要将电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号无线传送到谐波数据接收器2的无线接收电路，声音电路用于报警指示，当电极1-1耦合电压信号过大时声音电路会发出报警信号提示电极1-1应远离被测输电线路，指示电路主要用于电源指示、发送状态是否正常指示、耦合电压信号超限指示，上述指示采用不同颜色的指示灯表示；开关电路的输出端与采集端电源电路的输入端相连，用于控制电源的开断；采集端电源电路的输出端与数据采集微处理器相连接，采用9V碱性电池给数据采集微处理器提供电力支持。
如图3所示，谐波数据接收器2包括无线接收电路、微处理器、时钟电路、键盘电路、显示电路、接收端电源电路、开关电路和存储电路，谐波数据接收器2接收的谐波次数为3-31次。无线接收电路，时钟电路，存储电路和键盘电路的输出端与微处理器相连接，无线接收电路接收无线发射电路传送的电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号，并将其送到微处理，由微处理器处理后在显示电路上显示，时钟电路用于显示测量时间，包括年、月、日、时、分、秒，键盘电路用于设定谐波数据接收器2的工作状态和对谐波数据进行操作，包括自检、背光设定、时间校准、谐波数据存储、谐波历史数据查询、柱状图显示等，存储电路存储有谐波数据信息；开关电路的输出端与接收端电源电路相连接，用于控制电源的开断；接收端电源电路与微处理器相连接，采用9V碱性电池为微处理器提供电力支持；微处理器的输出端与显示电路和存储电路相连接，显示电路用于显示谐波数值、谐波含量柱状图及测量时间，以及通信是否正常。
测量时用绝缘杆1-2将电极1-1与高压输电线路接触或靠近，电极1-1与输电线路之间构成电容，在电容分压电路上可以耦合出电压信号，电容分压电路将耦合获得的比较大的电压信号进行分压，送给专用电能质量90E36芯片进行处理，经由数据采集微处理器通过无线发射电路无线传送到谐波数据接收器2的无线接收电路，经由微处理器处理后，通过显示电路进行显示，从而获得高压输电线路的谐波状况。存储电路将谐波数据信息进行存储以便进行历史查询和统计，存储电路的最大存储数据量为99条，操作者可通过键盘电路设定谐波数据接收器2不同工作状态并对谐波数据进行操作，包括自检、背光设定、时间校准、谐波数据存储、谐波历史数据查询、柱状图显示等。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，包括谐波数据发射器（1）和谐波数据接收器（2）；所述谐波数据发射器（1）和谐波数据接收器（2）之间通过无线射频传送信息，完全实现电气隔离；所述谐波数据发射器（1）和谐波数据接收器（2）之间无线传输距离大于20米。
2.根据权利要求1所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述谐波数据发射器（1）包括电极（1-1）、绝缘杆（1-2）和谐波数据采集器（1-3）；所述电极（1-1）与谐波数据采集器（1-3）相连接，谐波数据采集器（1-3）与绝缘杆（1-2）相连接；测量时用绝缘杆（1-2）将电极（1-1）与高压输电线路接触或靠近，电极（1-1）与输电线路之间构成电容。
3.根据权利要求2所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述谐波数据采集器（1-3）包括数据采集微处理器和
电容分压电路，用于将电场耦合获得的电压信号进行分压，传送给专用电能质量90E36芯片进行处理；
专用电能质量90E36芯片，将电容分压电路所传送电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号送到数据采集微处理器；
无线发射电路，将电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号传送到谐波数据接收器（2）的无线接收电路；
采集端电源电路，用于给数据采集微处理器提供电力支持；
开关电路，用于控制电源的开断；
声音电路，用于报警指示；
指示电路，用于电源指示、发送状态是否正常指示、耦合电压信号超限指示；
所述电容分压电路的输入端与电极（1-1）连接，输出端与专用电能质量90E36芯片相连；所述专用电能质量90E36芯片的输出端与数据采集微处理器相连；所述数据采集微处理器的输出端连接指示电路，声音电路和无线发射电路；所述开关电路的输出端与采集端电源电路的输入端相连；所述采集端电源电路的输出端与数据采集微处理器相连接。
4.根据权利要求1所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述谐波数据接收器（2）包括微处理器和
无线接收电路，用于接收来自谐波数据采集器（1-3）的无线发射电路的电压的各次谐波含量信号及总谐波含量信号，并将其传送到微处理；
时钟电路，用于显示测量时间；
键盘电路，用于设定谐波数据接收器（2）的工作状态和对谐波数据进行操作，包括自检、背光设定、时间校准，谐波数据存储、谐波历史数据查询、柱状图显示；
显示电路，用于显示谐波数值、谐波含量柱状图及测量时间，以及通信是否正常；
接收端电源电路，为微处理器提供电力支持；
开关电路，用于控制电源的开断；
存储电路，用于存储谐波数据信息；
所述无线接收电路，时钟电路，存储电路和键盘电路的输出端与微处理器相连接；所述开关电路的输出端与接收端电源电路相连接，接收端电源电路的输出端与微处理器相连接；所述微处理器的输出端与显示电路和存储电路相连接。
5.根据权利要求1所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述谐波数据接收器2接收的谐波次数为3-31次。
6.根据权利要求4所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述存储电路最大存储数据量为99条。
7.根据权利要求3或4所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述采集端电源电路和接收端电源电路均采用9V碱性电池供电。
8.根据权利要求2所述的便携式高压输电线路谐波检测仪，其特征在于，所述绝缘杆（1-2）由多节环氧树脂令克棒构成。
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