专利名称：活动式基波谐波负荷计量查测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种活动式基波谐波负荷计量查测仪。
背景技术：
近年来，由于国民经济的快速发展，用电量快速增长。伴随着用电量的增长，电力 用户用电设备不断增加，特别是变频器、整流器、大功率开关电源等非线性负载设备广泛应 用，电网受谐波负荷干扰越来越来严重。目前大多数负荷计量装置和表计是按照工频50Hz 设计的，不具有谐波计量功能，时常造成电量的少计、漏计，用户使用带有谐波的负荷越多， 计量准确性越差，给供电企业带来的经济损失越大，更有甚者，一些单位和个人采取了一些 非常规手段蓄意窃电，专门制造和购买谐波发生器，美其名曰“节电器”，安装在电量计量装 置后侧，造成对计量装置相角的改变，以此影响电能计量装置的准确性，达到少交电费的目 的，给供电企业带来了电费少收的直接性经济损失。当前，电能计量仪表分为机械式、电子式、机械和电子一体化过渡式，绝大部分没 有谐波负荷计量功能，造成用电检查工作中谐波负荷电量的查测空白。只有在部分地区电 力有关部门发现谐波污染严重时，使用电能质量分析仪对谐波电流、谐波电压进行测量，发 现超标后，要求污染单位进行整改，由于谐波污染造成电量少计、漏计到底有多少，供、用电 单位都无法提供实测数据。从电能计量的角度来看，正弦波电源供非线性负荷，负荷污染电网、向系统注入谐 波功率，少交电费，对供电企业不公平；谐波电源供线性负荷，用户设备性能变坏，吸收谐波 功率，多交电费，对电力用户不公平。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述负荷计量装置无法准确 计量负荷电量的缺陷，提供一种活动式基波谐波负荷计量查测仪，能准确计量负荷电量。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种活动式基波谐波负荷 计量查测仪，包括用于检测用户端三相四线电力线路的电流和电压的检测单元；用于对所检测的电流和电压进行滤波、放大、转换为数字信号的处理单元；用于根据所述转换为数字信号的电流和电压计算出电流和电压的基波和各次谐 波的幅值、相位，并以此为基础计算总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负荷电量与基波 负荷电量及差值的分析单元；其中所述检测单元、处理单元和分析单元依次连接。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，所述检测单元包括用于检测用户端三相四线电力线路电流的钳形电流互感器；及用于检测用户端三相四线电力线路电压的电压测试线夹。[0014]在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，所述处理单元包括依次连接的滤波子单元、放大子单元、模数转换子单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，所述分析单元包括用于分别提取处理后的电流、电压基波和谐波的提取子单元；用于计算总负荷功率、总负荷电量、基波负荷功率和基波负荷电量，并根据所计算 的总负荷功率、总负荷电量、基波负荷功率和基波负荷电量计算总负荷功率与基波负荷功 率的差值、总负荷电量与基波负荷电量的差值的计算子单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，还包括用于输出所计算 的总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负荷电量与基波负荷电量及差值的输出单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，所述输出单元包括显示 屏子单元和/或打印器子单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，还包括用于接收用户设 置测试参数的输入单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，还包括用于存储运行程 序、设置参数、所检测结果的存储单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，还包括用于实现数据交 换或程序更新的通信单元。在本实用新型所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪中，所述通信单元为下列中 的至少一个RS232/485、LAN、USB、GPRS。实施本实用新型的活动式基波谐波负荷计量查测仪，由于所计算的总负荷功率与 基波负荷功率的差值即为谐波功率，所计算的总负荷电量与基波负荷电量的差值即为谐波 电量，所以，供电部门可清楚地得知用户端因为谐波而造成的用户电量少计的准确数量，为 供电部分追补漏计的电量、减少损失提供了强有力的工具。同时，该负荷计量装置小巧方 便、智能化程度高，使得查测工作大为简单、方便，显著地节省了工作时间。另外，由于使用了钳形电流互感器和电压测试线夹，可以在不惊扰用户的情况下 随时进行测试工作，查测过程不用停电，同时，可以有效地发现电力用户分时窃电行为，且 对工农业生产和居民生活不会产生影响。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例一的逻辑图；图2是本实用新型活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例二的逻辑图；图3是本实用新型活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例三的逻辑图；图4是本实用新型活动式基波谐波负荷计量查测仪中分析单元实施例一的逻辑 图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型的活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例一的逻辑图 中，该活动式基波谐波负荷计量查测仪包括依次连接的检测单元100、处理单元200和分析单元300，其中，检测单元100用于检测用户端三相四线电力线路的电流和电压；处理单元 200用于对所检测的电流和电压进行处理；分析单元300用于根据处理后的电流和电压计 算出电流和电压的基波和各次谐波的幅值、相位，并以此为基础计算总负荷功率与基波负 荷功率及差值、总负荷电量与基波负荷电量及差值。该负荷计量装置所计算的总负荷功率 与基波负荷功率的差值即为谐波功率，所计算的总负荷电量与基波负荷电量的差值即为谐 波电量，因此供电部门可清楚地得知用户端因为谐波而造成的用户电量少计的准确数量， 为供电部分追补漏计的电量、减少损失提供了强有力的工具。如图2所示，在本实用新型的活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例二的逻辑图 中，该活动式基波谐波负荷计量查测仪包括检测单元100、处理单元200和分析单元300，其 中，检测单元100包括钳形电流互感器101和电压测试线夹102。处理单元200包括依次连 接的滤波子单元201、放大子单元202、模数转换子单元203。分析单元300包括提取子单 元301和计算子单元302。钳形电流互感器101用于检测用户端三相四线电力线路电流；电 压测试线夹102用于检测用户端三相四线电力线路电压；滤波子单元201、放大子单元202、 模数转换子单元203分别对所检测的电流和电压进行滤波、放大和模数转换处理，优选地， 模数转换单元203优选频率为6MHZ的12位并行AD转换器THS1026 ；提取子单元301用于 分别提取处理后的电流和电压基波和谐波；计算子单元302用于计算总负荷功率、总负荷 电量、基波负荷功率和基波负荷电量，并根据所计算的总负荷功率、总负荷电量、基波负荷 功率和基波负荷电量计算总负荷功率与基波负荷功率的差值、及总负荷电量与基波负荷电 量的差值。使用该实施例中的活动式基波谐波负荷计量查测仪，由于使用了钳形电流互感 器101和电压测试线夹102，可以在不惊扰用户的情况下随时进行测试工作，查测过程不用 停电，同时，可以有效地发现电力用户分时窃电行为，且对工业生产和居民生活不会产生影 响。如图3所示，在本实用新型的活动式基波谐波负荷计量查测仪实施例三的逻辑图 中，该活动式基波谐波负荷计量查测仪包括检测单元100、处理单元200、分析单元300、输 出单元400、输入单元600、存储单元700和通信单元500，其中，检测单元100、处理单元 200、分析单元300与实施例一或实施例二中的检测单元100、处理单元200、分析单元300 相同，在此不做赘述，下面仅说明输出单元400、输入单元600、存储单元700和通信单元 500，输出单元400与分析单元300连接，用于输出总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负 荷电量与基波负荷电量及差值，优选地，该输出单元可为显示屏子单元和/或打印器子单 元；输入单元600与分析单元300连接，用于接收用户设置测试参数，优选地，该输入单元可 为按键或触摸屏；存储单元700与分析单元300连接，用于存储运行程序、设置参数、所检测 的结果，优选地，该存储单元可为下列中的至少一个SRAM、FLASH、EEPROM。通信单元500与 分析单元300连接，用于实现数据交换或程序更新，优选地，该通信单元可为下列中的至少 一个RS232/485、LAN、USB、GPRS。另外，该活动式基波谐波负荷计量查测仪还可包括复位单元(未示出)和供电单 元(未示出)，其中，复位单元以控制芯片MAX706为核心，包括看门狗、上电复位、掉电复位、 手动复位，使该活动式基波谐波负荷计量查测仪能适应复杂的现场电磁干扰环境；供电单 元为上述各个单元供电。在活动式基波谐波负荷计量查测仪中，分析单元300是装置的核心，在图4示出的本实用新型活动式基波谐波负荷计量查测仪中分析单元实施例一的逻辑图中，分析单元 300由从CPU 310、双口 RAM 320和主CPU 330组成，其中，从CPU 310采用TI公司DSP芯 片TMS302C5402，完成数字信号的运算、分析、处理等任务，其与处理单元200连接，主要包 括提取子单元301和计算子单元302(图4未示出)；主CPU 330可采用NXP半导体公司 (NXPSemiconductors,由飞利浦创建的独立半导体公司)的ARM7TDMI-S为内核的微控制器 LPC2478，完成控制、存储、显示、通信、报警等任务；主CPU 330、从CPU 310分别和双口 RAM 320相连，通过双口 RAM 320交换数据；从CPU310的计算结果通过双口 RAM 320传送给主 CPU 330后，主CPU再分别将数据传送给输出单元400、通信单元500等。下面主要说明分析单元300的从CPU 310中的提取子单元301和计算子单元302 的原理。处理单元200送入提取子单元301的电流和电压信号频谱除50Hz的基波外，还含
有2次、3次、4次、5次......等高次谐波，提取子单元301利用其的高速数字运算能力，对
信号进行傅利叶变换和小波变换，计算出电流和电压的基波和各次谐波的幅值、相位。若提取子单元301所提取的总负荷的电压为u(t)、总负荷电流为i (t)，所提取的 基波负荷的电压为ujt)、基波负荷电流为ijt)，则计算子单元302进行以下计算总负荷电压真有效值Vems=V^Jo1 u2(t)dt,·
vvw>. 总负荷电流真有效值Ikhs= V^Jo1总负荷功率ΣP = Vems X Iems总负荷电量ΣE = / οΤ Σ P dt基波负荷电压真有效值^!^= VW (t)dt.基波负荷电压真有效值Iibhs= Vw1 (t)dt, 基波负荷功率P1 = ViemsXIiems基波负荷电量E1 = / oT P1 dt总负荷功率与基波负荷功率的误差Δρ = ( Σ P-P1)/ Σ PX 100%总负荷电量与基波负荷电量的误差ΔΕ = ( Σ E-E1)/ Σ EX 100%在上述计算中，所计算的总负荷功率与基波负荷功率的差值ΔΡ即为谐波功率，所 计算的总负荷电量与基波负荷电量的差值ΔΕ即为谐波电量，因此，供电部门可清楚地得知 用户端因为谐波而造成的用户电量少计的准确数量。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求一种活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，包括用于检测用户端三相四线电力线路的电流和电压的检测单元；用于将对所检测的电流和电压进行滤波、放大、转换为数字信号的处理单元；用于根据所述转换为数字信号的电流和电压计算出电流和电压的基波和各次谐波的幅值、相位，并以此为基础计算总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负荷电量与基波负荷电量及差值的分析单元；其中所述检测单元、处理单元和分析单元依次连接。
2.根据权利要求1所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所述检测单 元包括用于检测用户端三相四线电力线路电流的钳形电流互感器；及用于检测用户端三相四线电力线路电压的电压测试线夹。
3.根据权利要求1所述的负荷计量装置，其特征在于，所述处理单元包括依次连接的 滤波子单元、放大子单元、模数转换子单元。
4.根据权利要求1所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所述分析单 元包括用于分别提取处理后的电流、电压基波和谐波的提取子单元；用于计算总负荷功率、总负荷电量、基波负荷功率和基波负荷电量，并根据所计算的总 负荷功率、总负荷电量、基波负荷功率和基波负荷电量计算总负荷功率与基波负荷功率的 差值、总负荷电量与基波负荷电量的差值的计算子单元。
5.根据权利要求1至4任一项所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所 述负荷计量装置还包括用于输出所计算的总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负荷电量 与基波负荷电量及差值的输出单元。
6.根据权利要求5所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所述输出单 元包括显示屏子单元和/或打印器子单元。
7.根据权利要求1至4任一项所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所 述负荷计量装置还包括用于接收用户设置测试参数的输入单元。
8.根据权利要求1至4任一项所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所 述负荷计量装置还包括用于存储运行程序、设置参数、所检测结果的存储单元。
9.根据权利要求1至4任一项所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所 述负荷计量装置还包括用于实现数据交换或程序更新的通信单元。
10.根据权利要求9所述的活动式基波谐波负荷计量查测仪，其特征在于，所述通信单 元为下列中的至少一个RS232/485、LAN、USB、GPRS。
专利摘要本实用新型涉及一种活动式基波谐波负荷计量查测仪，该查测仪包括用于检测用户端三相四线电力线路的电流和电压的检测单元；用于对所检测的电流和电压进行处理的处理单元；用于根据处理后的电流和电压计算总负荷功率与基波负荷功率及差值、总负荷电量与基波负荷电量及差值的分析单元。实施本实用新型的技术方案，由于所计算的总负荷功率与基波负荷功率的差值即为谐波功率，所计算的总负荷电量与基波负荷电量的差值即为谐波电量，所以，供电部门可清楚地得知用户端因为谐波而造成的用户电量少计的准确数量，为供电部分追补漏计的电量、减少损失提供了强有力的工具。
文档编号G01R19/25GK201654122SQ20102017648
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者孙宝儒, 王汝钢, 那东升 申请人:深圳市普禄科智能检测设备有限公司