一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號調理模塊，信號調理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無線發射模塊，無線發射模塊與無線接收模塊通過無線網絡連接，無線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時模塊。本實用新型一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，數據檢測精確、使用方便、檢測實時、結構簡單、成本低廉；并且能結合GPS授時模塊對諧波在線監測。
【專利說明】
一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力系統領域，具體是一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電網規模的不斷擴大，電網負荷結構發生了很大的變化，各種非線性、非對稱性、沖擊性和不平衡用電設備被大量使用，使電網中產生大量的諧波干擾，電網中的電能質量造成嚴重的污染，功率因素變差，并對其他設備和裝置產生擾動，嚴重威脅電網的電能質量和電力設備的安全運行。當沖擊性功率負荷投入配電網運行后，會使配電網電壓發生波動，從而嚴重地干擾了電網中波動敏感負荷如照明、計算機、精密電子儀器等的正常運轉。一旦出現電能質量問題，輕則造成設備故障，重則造成整個系統的損壞，由此帶來的損失是難以估量的。因此，實時有效地對配電網諧波進行監測，對確保電力系統安全、穩定運行具有十分重要的意義。由于配電線路分布的廣泛性和諧波源的普遍性，現有的配電網諧波監測系統大多采用離線式方法監測數據，離線式只能獲取測試期間片面的諧波數據，雖然有一定的借鑒、指導意義，但無法長期得到真實詳細的配電線路的實時諧波數據。

【發明內容】

[0003]針對目前配電網諧波監測裝置大多采用離線式方法監測數據，只能獲取測試期間片面的諧波數據，無法長期得到真實詳細的配電線路的實時諧波數據，以及無法諧波無法精確定位等問題。本實用新型提供一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，數據檢測精確、使用方便、檢測實時、結構簡單、成本低廉;并且能結合GPS授時模塊對諧波在線監測。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]—種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號調理模塊，信號調理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無線發射模塊，無線發射模塊與無線接收模塊通過無線網絡連接，無線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時模塊。
[0006]所述電流互感器、電壓互感器用于采集電力線路的電流、電壓信息，并通過信號調理模塊輸出給諧波分析模塊。
[0007]所述諧波分析模塊包括DSP數字信號處理器、A/D轉換模塊，DSP數字信號處理器用于讀取A/D轉換結果，并進行相關諧波參數的分析、運算和處理;處理結果通過無線發射模塊、無線接收模塊送至控制模塊，控制模塊用于進行數據處理與存儲;顯示模塊用于實現配電網諧波參數的實時在線監測；
[0008]所述GPS授時模塊，用于將DSP數字信號處理器讀取的A/D轉換結果，由GPS授時實現同步采集，GPS授時模塊將采集的數據，通過遠程通信模塊的授時通道顯示在控制模塊上。實現時鐘信號精確同步與數據采集，提高精確性與整個監測系統的時鐘同步精度。
[0009]所述DSP數字信號處理器為TMS320F2812型DSP芯片。該處理器是一款由Samsung半導體公司推出的高性能、低功耗、高集成度微處理器，極大地簡化了外圍電路的設計。最高工作頻率可達150MHz，為實時控制和在較短的時間內讀取轉換數據、完成復雜的算法提供了充分的條件。
[0010]所述無線發射模塊、無線接收模塊采用nRF2401型無線收發型模塊。
[0011]所述控制模塊由外部存儲器、ARM芯片處理器、以及外圍電路組成，其中ARM芯片處理器采用S3C2440B微處理器。
[0012]本實用新型提供一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果:
[0013]1)、與傳統的離線式方法監測數據相比，離線式監測只能獲取測試期間片面的諧波數據，無法長期得到真實詳細的配電線路的實時諧波數據，以及無法諧波無法精確定位等問題。而利用HRF2401型無線收發型模塊，可以實現DSP與ARM芯片之間數據無線傳輸，能夠做到在線監測。該系統結構緊湊、易于實現、性能可靠，能夠對配電諧波進行實時在線監測，具有較高的應用推廣價值。
[0014]2 )、安裝GPS授時模塊，對整個諧波監測系統實現控制信號的同步采集，提高系統在線監測的時間同步的精確性。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實用新型的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，包括電流互感器、電壓互感器，所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號調理模塊，信號調理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無線發射模塊，無線發射模塊與無線接收模塊通過無線網絡連接，無線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時模塊。
[0017]所述電流互感器、電壓互感器都與配電網相連，電壓互感器和電流互感器的輸出端和信號調理模塊相連，所述的電壓互感器和電流互感器將被測的高電壓與大電流信號變換為A/D轉換模塊所需的小信號，電壓互感器二次側電壓變為100V，電流互感器二次側變為5A，再經低通濾波器濾除信號中的高頻干擾后，送入A/D轉換模塊進行模數轉換。A/D轉換模塊選用高性能模數轉換器ADS8364，利用ADS8364的6個通道對三相交流電壓、電流進行同步采樣，16位的數字量確保了采樣精度。
[0018]所述的DSP數字信號處理器，DSP讀取A/D轉換結果并進行相關諧波參數的分析、運算和處理。DSP數字信號處理器采用TMS320F2812芯片，最高工作頻率可達150MHz，為實時控制和在較短的時間內完成復雜的算法提供了充分的條件，DSP響應ARM控制模塊的指令控制ADS8364完成A/D轉換，讀取轉換數據，進行快速傅里葉變換(FFT)及相關參數計算，對前端A/D轉換后得到的數字信號進行處理，運用快速傅立葉算法(FFT)，可以測量三相電壓UA、UB,UC的分次諧波電壓、分次電壓諧波含量及總的電壓諧波含量;還可以測量三相電流IA、IBac的分次諧波電流、分次電流諧波含量及總的電流諧波含量。
[0019]所述的無線傳感網絡采用nRF2401無線傳輸模塊，選用新型單片射頻收發器件111^2401，該器件工作于2.46取?2.5 GHz ISM頻段，輸出功率和通信頻道可通過編程進行配置。同時，nRF2401功耗低，在以-6dBm的功率發射時，工作電流僅9mA，接收信號時，工作電流也僅12.3mA，特別適合單片機應用場合。控制nRF2401工作于接收模式，直到收到開始采集的命令后才開始采集并發送數據。當接收到DSP信號處理器發出的數據包后，控制nRF2401工作于發射模式，將其讀出并通過向下發送指令，nRF2401無線傳輸模塊為諧波分析模塊DSP傳送采集到的電力信號，一旦接到指令，控制nRF2401工作于接收模式，接收數據包，實現與控制模板連接，最終把數據傳輸到控制模板上。
[0020]所述控制模塊由外部存儲器、ARM芯片處理器及外圍電路組成。ARM芯片采用S3C2440B微處理器，該處理器是一款由Samsung半導體公司推出的高性能、低功耗、高集成度微處理器，具有豐富的硬件資源，極大地簡化了外圍電路的設計。同時采用4.3寸TFT液晶屏用作顯示器，采用2GSD卡存儲諧波參數。
[0021]所述GPS授時模塊包括GPS模塊、遠程通信模塊。GPS授時模塊接受由DSp與ARM芯片上反應的數據來采集GPS數據，發送當前狀態等，數據獲取模塊就是通過與串口相連接的GPS模塊獲取當前的GPS信息。GPS模塊型號為BR-355，遠程通信模塊采用UT4432無線模塊。GPS模塊的數據通信采用串口進行通信，GPS模塊每秒鐘向外發出一個PPS秒脈沖和一串定位、時鐘等信息。GPS模塊接收衛星信號，通過授時通道(RS232)實現整個系統的時間同步監測，將通過諧波分析的DSP數字信號處理器讀取A/D轉換結果由GPS授時實現同步采集，GPS授時系統將采集的數據通過遠程通信模塊的授時通道顯示在裝有ARM芯片的控制模塊上，實現系統時鐘信號精確同步與數據采集。
【主權項】
1.一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，包括電流互感器、電壓互感器，其特征在于:所述電流互感器、電壓互感器分別連接信號調理模塊，信號調理模塊連接諧波分析模塊，諧波分析模塊連接無線發射模塊，無線發射模塊與無線接收模塊通過無線網絡連接，無線接收模塊連接控制模塊，控制模塊連接顯示模塊、GPS授時模塊。2.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:所述電流互感器、電壓互感器用于采集電力線路的電流、電壓信息，并通過信號調理模塊輸出給諧波分析模塊;所述諧波分析模塊包括DSP數字信號處理器、A/D轉換模塊，DSP數字信號處理器用于讀取A/D轉換結果，并進行相關諧波參數的分析、運算和處理;處理結果通過無線發射模塊、無線接收模塊送至控制模塊，控制模塊用于進行數據處理與存儲;顯示模塊用于實現配電網諧波參數的實時在線監測；所述GPS授時模塊，用于將DSP數字信號處理器讀取的A/D轉換結果，由GPS授時實現同步采集，GPS授時模塊將采集的數據，通過遠程通信模塊的授時通道顯示在控制模塊上。3.根據權利要求2所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:所述DSP數字信號處理器為TMS320F2812型DSP芯片。4.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:所述無線發射模塊、無線接收模塊采用nRF2401型無線收發型模塊。5.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:所述控制模塊由外部存儲器、ARM芯片處理器、以及外圍電路組成，其中ARM芯片處理器采用S3C2440B微處理器。6.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:所述GPS授時模塊包括GPS模塊、遠程通信模塊，GPS授時模塊接受由DSP與ARM芯片上反應的數據來采集GPS數據，發送當前狀態;通過與串口相連接的GPS模塊獲取當前的GPS信息。7.根據權利要求6所述一種基于無線傳感網絡的配電網諧波在線監測裝置，其特征在于:GPS模塊型號為BR-355，遠程通信模塊采用UT4432無線模塊。
【文檔編號】G01R23/165GK205720433SQ201620578926
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】黃悅華, 聶德宇, 李振華
【申請人】三峽大學