一种高性能电能质量分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电力测量装置技术，尤其涉及一种高性能电能质量分析仪结构技 术领域。
【背景技术】
[0002] 电能作为人们广泛应用于现代社会各个领域里的重要能源，其应用程度也成为了 衡量一个国家或地区发展水平和综合国力的重要标志之一。在满足工业生产、社会和人民 生活对电能需求量的同时，提高对电能质量的要求是一个国家工业生产发达、科技水平提 高、社会文明程度进步的表现，是信息时代和信息社会发展的必然结果，是增强用电效率、 节能降损、改善电气环境、提高国民经济的总体效益W及工业生产可持续发展的技术保证。
[0003] 近年来，我国电力事业无论是发电总量还是电网的建设都得到了迅猛发展，电力 系统的规模在不断扩大，电能紧缺的问题已逐步解决。然而随着国民经济的快速发展，电力 系统污染现象也日益严重，特别是各种干扰性负荷，使公用电网的电能质量日益恶化，严重 地威胁着电力系统的安全经济运行。
[0004] 为了保证电网安全稳定运行，提高电能的综合管理水平，为用户提供优质的电能， 必须对影响电能质量的诸多因素进行综合治理，改善电能质量的各项指标，使其达到国标 规定的正常水平。而提出合理的治理方案，必须依赖于对电网运行状态的实时准确跟踪。因 此，研制一种新型的电能质量分析仪，有效地进行电能质量分析，对保证电网和广大用户的 电气设备和各种用电器的安全经济运行、保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量具 有重要意义。
[000引 目前，测量和评判电网电能质量，包括测量电网谐波含量、直流分量和无功功率主 要有四种方法：功率H角法（跨相法），时延法（电流信号时域移相90° )，低通滤波器法 和希尔伯特数字滤波器法。大多数同类产品中无功功率的计量方法都使用功率H角法或时 延法，但功率H角法必须依赖于H相电压平衡（H相电压夹幅值完全相等，相位完全相差 120° )的理想条件，而实际现场的电网情况并非如此，因此会引入比较大的误差；时延法 利用时域电压或者电流移相，但该种方法实际上只按照基波相角进行移相，缺乏对谐波相 角的考虑，而实际现场信号不可能是理想的单一频率的正弦波，所W也会造成谐波含量和 无功功率测量不准。
[0006] 在目前相关技术中，在非正弦电路中无功功率的概念和计算公式定义存在着较大 的分歧，且物理意义也不是很清晰，国际IEC组织正编写IEC 62053标准第24部分0. 5级 无功标准，来重新定义其物理意义，并且使用普通电测量设备对电网进行测量时，无法对非 正弦电路中的无功功率进行准确的测量。
[0007] 另一层面，在电能质量中，闪变是电光源的亮度随时间波动造成的不稳定视觉感 受，电光源亮度的变化是电压波动的结果，因此闪变和电压波动有明确联系，也和人的视觉 反应相关。严重电压闪变会影响工作人员的工作效率和身也健康，因此电压闪变是电能质 量的重要指标，IEC 61000-4-15提供了闪变测量（电能质量）仪器的设计规范和校准规范， 因此可根据lEC 61000-4-15对闪变测量（电能质量）仪器进行校准，为此制造高精度、高 性能的电能质量分析仪。
[0008] 尽管IEC 61000-4-15定义的大部分测量环节用模拟器件表示，但目前的闪变（电 能质量）分析仪基本为数字化实现，该有利于测量精度和稳定性的提高。为提高数字化闪 变（电能质量）分析仪的测量精度，首先需要高精度、高性能采样设备，快速准确的计算方 法，并应选择合适的采样率及减少各测量环节的误差。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的旨在克服现有技术的缺陷，提提供一种电网电能质量分析仪， 由电能质量分析模块、闪变分析模块分别连接处理器计算模块，处理器计算模块连接显示 器；
[0010] 其中，所述电能质量分析模块由采样模块、AD转换模块、数字滤波模块依序连接组 成；所述闪变分析模块由适配器、组合滤波器、比例因子依序连接组成；所述组合滤波器由 平方解调器、高通滤波器、低通滤波器和一阶低通滤波器依序连接组成；采样模块、AD转换 模块、数字滤波模块、处理器计算模块和显示器依序连接。
[0011] 本实用新型工作原理
[0012] 一、电能质量分析
[0013] 所述采样模块连接入电网，用于获得非正弦电路中的模拟电压信号u(t)和模拟 电流信号i (t) ;AD转换模块连接至采样模块，用于对U (t)和i (t)分别进行采样，将U (t)和 i(t)转换成数字电压信号u(n)和数字电流信号i(n);数字滤波模块连接至AD转换模块， 用于根据预定的数字滤波模块Wc_H(n)对u(n)和i(n)进行滤波，分别得到滤波信号U' (n) 和i ' (n)，所述A/D转换模块计算方法和公式如下：
【主权项】
1. 一种高性能电能质量分析仪，其特征在于：由电能质量分析模块、闪变分析模块分 别连接处理器计算模块，处理器计算模块连接显示器； 其中，所述电能质量分析模块由采样模块、AD转换模块、数字滤波模块依序连接组成； 所述闪变分析模块由适配器、组合滤波器、比例因子依序连接组成；所述组合滤波器由平 方解调器、高通滤波器、低通滤波器和一阶低通滤波器依序连接组成；采样模块、AD转换模 块、数字滤波模块、处理器计算模块和显示器依序连接。
【专利摘要】一种高性能电能质量分析仪，由电能质量分析模块、闪变分析模块分别连接处理器计算模块，处理器计算模块连接显示器；其中，所述电能质量分析模块由采样模块、AD转换模块、数字滤波模块依序连接组成；所述闪变分析模块由适配器、组合滤波器、比例因子依序连接组成；所述组合滤波器由平方解调器、高通滤波器、低通滤波器和一阶低通滤波器依序连接组成；采样模块、AD转换模块、数字滤波模块、处理器计算模块和显示器依序连接。本实用新型具有测量准确度高、采样速度快、性能可靠、功能完善、显示界面丰富、结构轻巧的优点。
【IPC分类】G01R31-00, G05B19-042
【公开号】CN204287334
【申请号】CN201420696793
【发明人】沈鑫, 闫永梅, 曹敏, 张林山, 李月梅
【申请人】云南电网公司电力科学研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月19日