一种牵引供电系统电能质量测试装置的制作方法

本发明涉及牵引供电系统领域，尤其是一种牵引供电系统电能质量测试装置。

背景技术：

电气化铁路的牵引负荷具有单相性、大功率、高密度等特性，给牵引供电系统带来了负序、谐波、电压波动等电能质量问题。除传统的稳态电能质量问题之外，牵引供电系统电流波动幅度大，电压波动、电压暂升、电压暂降等暂态电能质量问题也日益突出。新型电力机车普遍采用脉宽调制技术，向牵引供电系统注入大量高次谐波，激发了牵引供电系统高次谐波谐振，造成电容器爆炸等危害。因此，需要对牵引供电系统的电能质量进行测试，来评估牵引供电系统的电能质量，从而能够针对电能质量中可能出现的负序不平衡、谐波、电压波动等问题进行抑制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种牵引供电系统电能质量测试装置，进行电能质量的有效测试。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种牵引供电系统电能质量测试装置，包括人机交互单元；数据采集单元连接到所述人机交互单元；数据分析单元和数据存储单元分别连接到人机交互单元；数据分析单元还连接到数据存储单元；所述数据采集单元包括电压采集模块和电流采集模块，电压采集模块通过电压传感器连接到牵引供电系统的电压互感器二次侧，电流采集模块通过电流传感器连接到牵引供电系统的电流互感器二次侧。

进一步地，还包括GPS对时单元；所述GPS对时单元连接到所述人机交互单元。

本实用新型的有益效果在于，可对牵引供电系统的稳态电能质量指标、暂态电能质量指标和能耗指标进行不间断地连续测试、分析和存储。

附图说明

图1为系统结构示意图；

图2为第一实施例的结构示意图；

图3为第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的系统结构示意图。如图1所示，牵引供电系统电能质量测试装置包括：数据采集单元11、人机交互单元12、数据分析单元13和数据存储单元14。其中，数据采集单元11不间断地采集牵引供电系统电压、电流互感器二次侧的电压、电流数据。人机交互单元12与数据采集单元11信号连接，控制数据采集单元启停。人机交互单元12还与数据分析单元13连接，将采集的电压、电流数据和输入的电能质量指标传输给数据分析单元。数据分析单元13存储有多种电能质量测试算法，缓存采集的电压、电流数据，实现采集数据的同步处理，并根据人机交互单元输入的电能质量指标利用多种电能质量测试算法实现牵引供电系统电能质量指标和能耗指标的计算。其中，稳态电能质量指标：频率偏差、电压偏差、谐波、直流偏移、三相不平衡度；暂态电能质量指标：电压波动、电压暂升、电压暂降、电压短时中断；能耗指标：有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和实时电度。数据分析单元还将分析结果传输给人机交互单元和数据存储单元14。数据存储单元将数据分析单元输入的采集数据和分析结果数据存储在本地。其中，采集数据默认设置每2分钟自动存储一次；分析结果数据默认设置每30分钟自动存储一次。

数据采集单元11从电压、电流传感器采集电压、电流数据，通过人机交互单元12将电压、电流数据传输给数据分析单元13，数据分析单元13可以基于电压、电流数据，利用内部存储的多种电能质量测试算法中的一种或几种进行测试，并将缓存的电压、电流数据和测试结果传输给数据存储单元14，数据存储单元14将数据分析单元输入的采集数据和分析结果数据存储在本地。本发明实施例利用单个牵引供电系统电能质量测试装置10可以完成多项电能质量测试，不再需要携带多种通用测试仪器。且该牵引供电系统电能质量测试装置10采样通道为16个，可持续无间断同步采集牵引供电系统8路电压和8路电流数据，提高了进行牵引供电系统的电能质量测试的便利性。而且牵引供电系统电能质量测试装置10为模块化结构，体积较小，便于携带。

图2为本实用新型第一实施例中牵引供电系统电能质量测试装置10的结构示意图。如图2所示，上述数据采集单元11包括电压采集模块111和电流采集模块112。可以在牵引供电系统电压、电流互感器二次侧设置电压传感器201和电流传感器202，其中，电压传感器201感测牵引供电系统的电压互感器二次侧的电压值，电流传感器202感测牵引供电系统的电流互感器的电流值。电压采集模块111与电压传感器201连接，可采集牵引供电系统的电压互感器二次侧的电压值。电流采集模块112与电流传感器202连接，电流传感器202采集的电流信号转换为电压信号进入电压采集模块111，电压采集模块111通过采集电压信号来采集牵引供电系统的电流互感器二次侧的电流值。

数据采集单元11的采样率可通过所述人机交互单元设置，默认采样率fs＝20kHz，适用于长时间不间断采集；最高采样率可设置为fs＝100kHz，用于短时间高频检测。针对工频50Hz牵引供电系统，电能质量测试装置最高可以计算到的谐波次数为200次。数据存储单元14还提供实时录波功能，录波功能包括自定义设置存储文件大小、录波时长以及波形数据存储方式。其中，存储方式包括连续存储和断续存储。

人机交互单元12还从被测牵引供电系统获取电压、电流互感器信息，并根据所述互感器信息，对采集的电压、电流数据或电能质量指标进行分类。其中，互感器信息包括但不限于互感器变比、位置。

数据分析单元13还根据当前采集的能耗指标中有功功率的大小对能耗指标进行分类归总。若当前采集的有功功率大于或等于0，则将当前采集的能耗指标存入所述实时电度中消耗电度的统计结果中；若当前采集的有功功率小于0，则将当前采集的能耗指标存入所述实时电度的再生电度的统计结果中。

图3为本实用新型第二实施例中牵引供电系统电能质量测试装置10的结构示意图。如图3所示，牵引供电系统电能质量测试装置10还包括GPS对时单元15，网络对时单元15与人机交互单元连接进行对时，使得牵引供电系统电能质量测试装置10的时间为标准时间，牵引供电系统电能质量测试装置10采集到的电压、电流数据能够在标准时间上对应，也方便在后期时对同一时刻或同一时间段内的电压、电流数据进行对比分析。