CN107831364A - 一种电能谐波检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电能谐波检测方法，包括以下步骤：A、通过谐波信号采集装置采集高压输出线路的谐波信号并进行整流滤波处理；B、对整流滤波处理后的信号进行FFT运算处理；C、经FFT运算处理后得到相应的频谱，根据频谱确定周期交流量中的频率成分；D、之后由包含的频率成分，确定需要分解的高频段，得到无频谱泄漏的各次谐波分量，实现对谐波的检测。本发明采用的谐波检测方法操作简单，***资源利用率少，提高了检测效率。

Description

一种电能谐波检测方法
技术领域
本发明涉及电能谐波检测技术领域，具体为一种电能谐波检测方法。
背景技术
随着社会的不断进步和经济的高速发展，人类的生产生活水平得到了极大的提高，电力***中各种型号的电机、整流装置、电弧炉和交直流变流设备等非线性负载以及冲击性负载的不断增加。这些非线性负载在电网中随机地组合运行，造成了电流、电压波形的严重畸变。在畸变的电流、电压波形中，不仅存在频率与供电电源相同的正弦量，称之为基波分量，还出现了频率是基波分量频率的整数倍的一系列正弦分量，这一系列分量就是电力谐波。
谐波使电能的生产、传输和使用的效率降低并对周围的电磁环境产生危害。在发电过程中，使旋转电机产生附加功率损耗和发热、产生脉动转矩和噪声；在传输的过程中，可引起电力***串并联谐振，使谐波含量得到进一步的放大，造成电容器设备烧毁，而且谐波电流在变压器中造成损耗并附加发热，降低了变压器的负载能力；在使用的过程中，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，发生故障或烧毁，使用寿命缩短，对继电保护或自动控制装置产生干扰，造成误动或拒动，还干扰仪表和电能计量，造成较大误差。
因此，深入地研究电力***谐波问题，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围内，对供电***的安全经济运行，电力***的保护以及电气设备的安全运行有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能谐波检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电能谐波检测方法,包括以下步骤：
A、通过谐波信号采集装置采集高压输出线路的谐波信号并通过整流滤波模块进行整流滤波处理；
B、对整流滤波处理后的信号通过FFT处理单元进行FFT运算处理；
C、经FFT运算处理后得到相应的频谱，根据频谱确定周期交流量中的频率成分；
D、之后由包含的频率成分，确定需要分解的高频段，得到无频谱泄漏的各次谐波分量，实现对谐波的检测。
优选的，所述步骤A中谐波信号采集装置包括电容感应式传感器、信号调理单元、微处理器、无线发射单元；所述电容感应式传感器与高压输电线路接触获得电压谐波信号，所述电容感应式传感器的输出端与信号调理单元的输入端连接；所述信号调理单元的输出端与微处理器连接；所述无线发射单元的输入端与微处理器连接，所述无线发射单元的输出端与电容感应式传感器的输入端连接。
优选的，所述步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容，分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A和场效应晶体管B；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C和场效应晶体管D；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E和场效应晶体管F；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B ；所述三组晶体管组分别通过熔断器、电感接入三相电源。
优选的，所述步骤B中FFT处理单元包括控制单元、只读存储器、随机存储器、多路选择器、输入预处理单元、蝶形运算单元、输出处理单元和倒序输出单元，所述控制单元分别与只读存储器、随机存储器、输入预处理单元、输出处理单元和倒序输出单元连接；所述只读存储器连接蝶形运算单元，所述随机存储器连接多路选择器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是。
（1）本发明采用的谐波检测方法操作简单，***资源利用率少，提高了检测效率。
（2）本发明采用的谐波信号采集装置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，采集精度高，进一步提高了检测效率。
（3）本发明采用的整流滤波模块能够对采集的电能量进行缓冲，并抑制直流侧谐波电压，提高检测效率。
（4）本发明采用的FFT处理单元利用旋转因子的对称性原理，能够大大减小离散傅立叶变换的运算量，同时减少了资源利用率。
附图说明
图1为本发明检测流程图。
图2为本发明谐波信号采集装置原理图。
图3为本发明的整流滤波模块原理图。
图4为本发明FFT处理单元原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种电能谐波检测方法,包括以下步骤：
A、通过谐波信号采集装置采集高压输出线路的谐波信号并通过整流滤波模块进行整流滤波处理；
B、对整流滤波处理后的信号通过FFT处理单元进行FFT运算处理；
C、经FFT运算处理后得到相应的频谱，根据频谱确定周期交流量中的频率成分；
D、之后由包含的频率成分，确定需要分解的高频段，得到无频谱泄漏的各次谐波分量，实现对谐波的检测。
本发明中，步骤A中谐波信号采集装置包括电容感应式传感器1、信号调理单元2、微处理器3、无线发射单元4；所述电容感应式传感器1与高压输电线路接触获得电压谐波信号，所述电容感应式传感器1的输出端与信号调理单元2的输入端连接；所述信号调理单元2的输出端与微处理器3连接；所述无线发射单元4的输入端与微处理器3连接，所述无线发射单元4的输出端与电容感应式传感器1的输入端连接。本发明采用的谐波信号采集装置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，采集精度高，进一步提高了检测效率。
本发明中，步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容5，分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A1a和场效应晶体管B2a；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C3a和场效应晶体管D4a；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E5a和场效应晶体管F6a；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A1b；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B2b；所述三组晶体管组分别通过熔断器6、电感7接入三相电源。本发明采用的整流滤波模块能够对采集的电能量进行缓冲，并抑制直流侧谐波电压，提高检测效率。
本发明中，步骤B中FFT处理单元包括控制单元8、只读存储器9、随机存储器10、多路选择器11、输入预处理单元12、蝶形运算单元13、输出处理单元14和倒序输出单元15，所述控制单元8分别与只读存储器9、随机存储器10、输入预处理单元12、输出处理单元14和倒序输出单元15连接；所述只读存储器9连接蝶形运算单元13，所述随机存储器连10接多路选择器11。输入预处理单元的输入端接收控制单元产生的控制信号以及多路选择器单元和只读存储器输出的数据，其输出端连接蝶形运算单元，将预处理后的数据送入蝶形运算单元中去，蝶形运算单元的输入端接收输入预处理单元输出的相关数据，它包括只读存储器单元中产生的蝶形运算单元所需要的旋转因子的角度值和随机存储器单元中的时域数据或运算中间数据，蝶形运算单元的输出端与输出处理单元的输入端连接，将运算后的数据输入送入输出处理单元，本发明采用的FFT处理单元利用旋转因子的对称性原理，能够大大减小离散傅立叶变换的运算量，同时减少了资源利用率。
综上所述，本发明采用的谐波检测方法操作简单，***资源利用率少，提高了检测效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种电能谐波检测方法, 其特征在于：包括以下步骤：
A、通过谐波信号采集装置采集高压输出线路的谐波信号并通过整流滤波模块进行整流滤波处理；
B、对整流滤波处理后的信号通过FFT处理单元进行FFT运算处理；
C、经FFT运算处理后得到相应的频谱，根据频谱确定周期交流量中的频率成分；
D、之后由包含的频率成分，确定需要分解的高频段，得到无频谱泄漏的各次谐波分量，实现对谐波的检测。
2.根据权利要求1所述的一种电能谐波检测方法，其特征在于：所述步骤A中谐波信号采集装置包括电容感应式传感器（1）、信号调理单元（2）、微处理器（3）、无线发射单元（4）；所述电容感应式传感器（1）与高压输电线路接触获得电压谐波信号，所述电容感应式传感器（1）的输出端与信号调理单元（2）的输入端连接；所述信号调理单元（2）的输出端与微处理器（3）连接；所述无线发射单元（4）的输入端与微处理器（3）连接，所述无线发射单元（4）的输出端与电容感应式传感器（1）的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种电能谐波检测方法，其特征在于：所述步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容（5），分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A(1a)和场效应晶体管B(2a)；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C(3a)和场效应晶体管D(4a)；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E(5a)和场效应晶体管F(6a)；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A(1b)；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B(2b) ；所述三组晶体管组分别通过熔断器（6）、电感（7）接入三相电源。
4.根据权利要求1所述的一种电能谐波检测方法，其特征在于：所述步骤B中FFT处理单元包括控制单元（8）、只读存储器（9）、随机存储器（10）、多路选择器（11）、输入预处理单元（12）、蝶形运算单元（13）、输出处理单元（14）和倒序输出单元（15），所述控制单元（8）分别与只读存储器（9）、随机存储器（10）、输入预处理单元（12）、输出处理单元（14）和倒序输出单元（15）连接；所述只读存储器（9）连接蝶形运算单元（13），所述随机存储器连（10）接多路选择器（11）。
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