一种牵引供电系统电能质量测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及电能质量测试领域，特别是涉及一种牵引供电系统电能质量测试装置。


背景技术：

2.牵引供电系统因其非线性负荷的波动性，其特有的谐波、负序和无功功率至今未得到有效解决，影响到电网和其他线性用户设备的电能计量。随着电气化铁道的发展，牵引变电所电能质量问题日益受到电力部门的重视，电能质量包括谐波，电压波动和闪变、负序电流等一系列问题，因此应该首先解决牵引供电系统的电能质量测试问题，以便采取合理的应对措施。
3.远距离传输数据时，先前牵引供电系统电能质量测试装置不满足时间同步性能要求；先前牵引供电系统电能质量测试装置计算处理上不能保证整个装置的平稳性能；先前牵引供电系统电能质量测试装置信号处理的数据量较小且速度不高；先前牵引供电系统电能质量测试装置的数据管理功能模块硬盘容量不大，导致分析数据的备份时间不长。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种牵引供电系统电能质量测试装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种牵引供电系统电能质量测试装置，包括：数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块、液晶显示模块和通信模块，所述数据采集模块用于采集外部模拟量，所述外部模拟量包括电流和电压，所述数据采集模块、所述数据分析模块和所述数据存储模块依次连接，所述液晶显示模块和所述通信模块分别与所述数据存储模块的输出端连接，所述通信模块的输出端连接外部设备。
7.可选地，所述数据采集模块包括电流互感器和电压互感器。
8.可选地，所述电流互感器采用无源零磁通互感器。
9.可选地，所述数据分析模块包括基本电量分析单元、谐波分析单元和电能质量数据分析单元，所述基本电量分析单元、所述谐波分析单元和所述电能质量数据分析单元均与所述电流互感器和所述电压互感器连接。
10.可选地，所述数据采集模块和所述通信模块采用irig
‑
b码对。
11.可选地，所述数据分析模块采用cpu处理器。
12.可选地，所述数据存储模块采用超大容量硬盘，对所述数据分析模块发送的分析数据进行备份。
13.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
14.本实用新型的数据采集模块线性度好，采集误差很小，能解决谐波测试上的问题；数据分析模块能够实现多路信号并行处理数据，从而解决了电能质量测试上因运算量大导致计算延时的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型牵引供电系统电能质量测试装置组成图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
19.图1为本实用新型牵引供电系统电能质量测试装置组成图。如图1所示，一种牵引供电系统电能质量测试装置包括：数据采集模块1、数据分析模块2、数据存储模块3、液晶显示模块4和通信模块5，所述数据采集模块1用于采集外部模拟量，所述外部模拟量包括电流和电压，所述数据采集模块1、所述数据分析模块2和所述数据存储模块3依次连接，所述液晶显示模块4和所述通信模块5分别与所述数据存储模块3的输出端连接，所述通信模块5的输出端连接外部设备。本实用新型能够对牵引供电系统的电能质量指标进行实时测试、分析、存储、查看。
20.所述数据采集模块1包括电流互感器和电压互感器。所述电流互感器采用无源零磁通互感器。
21.所述数据分析模块2包括基本电量分析单元、谐波分析单元和电能质量数据分析单元，所述基本电量分析单元、所述谐波分析单元和所述电能质量数据分析单元均与所述电流互感器和所述电压互感器连接，所述基本电量分析单元采用基于谐波流向带加权系数的电能计量方式分析电量，利用fft分析分别求得基波和各次谐波所对应电流电压的幅值和相角，进而求得基波功率和各次谐波功率，若某次谐波功率和基波频率方向相反，计算电能时基波功率减去带加权系数的谐波功率，若某次谐波功率和基波功率方向相同，基波功率加上带加权系数的谐波功率；电能计量芯片采用cs5463，测量精度高，工作温度范围广；所述谐波分析单元采用fft分析计算电流中的各次谐波含量，采用高速64点fft分析芯片；所述电能质量数据分析单元包括电压三相不平衡度检测子单元、电压波动与闪变计算子单元、负序电流测量子单元和等效功率因数计算单元，其中三相电压不平衡度用三相电压负序分量的均方根值与正序分量的均方根值比值的百分数来表示，电压波动与闪变的限值参照国家标准《gbt 12326
‑
2008电能质量电压波动和闪变标准》可知电压变动(电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差)限值根据电压变动频率在1
‑
3之间变化，长时间闪变限值为0.8，负序电流采用对称分量法计算；等效功率因数采用ieee 1459标准中的计算方法
22.所述数据采集模块1和所述通信模块5采用irig
‑
b码对，既能满足时间同步性能要求，又能用于较远距离传输。
23.所述数据分析模块2采用cpu处理器，计算处理能力高，可以保证整个装置的平稳性能。
24.所述数据存储模块3采用超大容量硬盘，对所述数据分析模块2发送的分析数据进行进行长达半个月的备份。
25.所述数据分析模块2和所述数据存储模块3的信号处理芯片采用fpga，能实现牵引系统数据量大，速度要求高，多路信号并行处理的功能。
26.所述通信模块5负责将测试装置内的数据传输到外部供工作人员使用。所述液晶显示模块4负责人机交互(以msc1210作为测量、信号处理以及通讯的核心)、lcd显示采用tft
‑
lcd、led显示采用室内单色显示屏φ3.75。
27.所述数据分析模块2(电能质量计算、谐波分析、基本电量计算、其他任务)能实现牵引系统数据量大，速度要求高，多路信号并行处理的功能，可以保证整个装置的平稳性能，计算任务在装置中均以任务方式进行调度。根据各部分功能特点以及计算的相关性进行任务划分，并对运算量较大的任务进行切割，优点是防止某项计算在运算量很大或“卡壳”时，导致后续计算延时或无法实时进行。
28.数据采集模块1中的电流互感器选用无源零磁通互感器，线性度好，采集误差很小，在谐波测试中有明显的优势。
29.本实用新型的各个模块间通信采用pci
‑
e这种方式，可以完成大规模数据交互，有极高的速率和丰富的扩展功能可以满足许多高性能应用。
30.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
31.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。