电网谐波检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电网谐波检测技术领域，尤其涉及电网谐波检测系统，采用单片机控制技术，解决了传统监控系统功能单一的问题，达到了智能自动筛选检测的效果；采用电压采集技术，解决了不间断检测的问题，可以随时了解电网谐波的情况；采用报警技术，解决了只能根据人工观察数据，不能得到直观的谐波情况的问题，达到瞬时抑制谐波的效果。采用双运放的电压处理技术，解决了输出阻抗过高而引起的信号失真的问题，经过处理的电压信号无失真地进入到单片机，使单片机及时作出动作，解决谐波问题。
【专利说明】
电网谐波检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电网谐波检测技术领域，尤其涉及电网谐波检测系统。
【背景技术】
[0002]随着我国用电量的增长以及我国电网的发展，电能质量的问题一直是我国最近所面临的重大课题。在电能质量中，谐波的问题又是我们所面临的最大的问题。所以谐波的检测、监测已成为电能质量的一个重要指标。然而现在的一些谐波检测仅仅是实时检测，而不能做到高度自动化，同时信号的采集与处理也过于单一。
[0003]电网中谐波含量过高不仅对电能质量有影响，而且对电力器件也会造成损坏，所以及时发现问题并解决，已经成为电网不得不面对的问题。在既已形成的电网，不能改变结构的前提下，必须有效、瞬时监测到谐波的情况，并采取相应的措施。电网上的事故基本上都是瞬时发生的，所以靠人来监测已经不能够采取动作。然而靠硬件和控制器来判断，处理时间就缩短了许多，所以谐波检测此时也需要进入智能、高度自动化的时代。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了电网谐波检测系统，采用单片机控制技术，解决了传统监控系统功能单一的问题，达到了智能自动筛选检测的效果;采用电压采集技术，解决了不间断检测的问题，可以随时了解电网谐波的情况;采用报警技术，解决了只能根据人工观察数据，不能得到直观的谐波情况的问题，达到做出瞬时抑制谐波的效果。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:包括单片机单元、电源模块、电压处理单元、电压采集模块;单片机单元I/O 口与电压处理单元连接;单片机单元I/O口与报警单元;单片机单元I/o口与LCD显示屏连接；电源模块与单片机单元电压输入端相连接;电压采集模块一侧通过电压处理单元与单片机单元连接，另一侧与供电线连接。
[0006]进一步优化本技术方案，所述的单片机单元为STC12C5A60S2单片机；电源模块为5V-3A的开关电源；电压采集模块为GPT-206B电压互感器；
[0007]进一步优化本技术方案，所述的电压处理单元包括二极管Dl、二极管D2、放大器Ql、放大器Q2 ；单片机单元的Pl.1接口连接供电线;单片机单元Pl.2经限流电阻R2与电压采集模块的高压侧连接；电压采集模块的低压侧经二极管D1、二极管D2与运算放大器Ql输入端连接;运算放大器Ql的输入端经电容C3与运算放大器Ql的输出端相连;运算放大器Ql的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接;运算放大器Ql的输出端经电容C4与地连接;运算放大器Ql的电源端正级电源模块正极相连，运算放大器Ql负极与电源模块的负极连接;运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Ql的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接;运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元的A/D 口连接;运算放大器Q2的电源端正级电源模块正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块的负极连接；
[0008]进一步优化本技术方案，所述的报警单元包括电阻R7、三极管Q4、喇叭LS1、12V电压源;单片机单元的Pl.0 口连接电阻R7，阻值为1K;电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LSl连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接;喇叭LSl另一端与12V电压连接；
[0009]进一步优化本技术方案，所述的LCD显示屏的型号为IXD12864;IXD显示屏的E管脚与单片机单元的Pl.2管脚连接;单片机单元的RW管脚与单片机单元的Pl.3管脚连接;单片机单元RS管脚与单片机单元的Pl.4管脚连接;单片机单元的PSB管脚与电源模块的负极连接;单片机单元的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块的正极连接，另一端接地。
[0010]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:1、单片机单元使用STC12C5A60S2型号作为主控单元，集成了较大容量的存储器、丰富强大的硬件接口电路，运行速度快，性价比高，最重要的是STC12C5A60S2单片机自带A/D转换口，使用方便，运行速度快;2、电压采集模块使用GPT-206B电压互感器，保障了得到的电压信号接近电网电压，使单片机对电压的处理接近真实电压;3、电压处理单元中使用LM373运算放大器，运算效率高，节能显著。
【附图说明】
[0011]图1是本设备内部结构图；
[0012]图2是单片机单元电路图；
[0013]图3是电压处理单元电路图；
[0014]图4是报警单元电路图；
[0015]图5是IXD显示屏接口图。
[0016]图中，1、单片机单元；2、电源模块;3、电压处理单元;4、电压采集模块;5、报警单元;6、IXD显示屏;7、供电线。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0018]【具体实施方式】一:如图1-5所示，包括单片机单元1、电源模块2、电压处理单元3、电压采集模块4;单片机单元I I/O 口与电压处理单元3连接;单片机单元I I/O 口与报警单元5;单片机单元11/0口与LCD显示屏6连接；电源模块2与单片机单元I电压输入端相连接；电压采集模块4 一侧通过电压处理单元3与单片机单元I连接，另一侧与供电线7连接；
[0019]所述的单片机单元I为STC12C5A60S2单片机;电源模块2为5V-3A的开关电源；电压采集模块4为GPT-206B电压互感器;所述的电压处理单元3包括二极管D1、二极管D2、放大器Q1、放大器Q2;单片机单元I的Pl.1接口连接供电线7;单片机单元I Pl.2经限流电阻R2与电压采集模块4的高压侧连接；电压采集模块4的低压侧经二极管D1、二极管D2与运算放大器Ql输入端连接;运算放大器Ql的输入端经电容C3与运算放大器Ql的输出端相连;运算放大器Ql的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接;运算放大器Ql的输出端经电容C4与地连接;运算放大器Ql的电源端正级电源模块2正极相连，运算放大器Ql负极与电源模块2的负极连接;运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Ql的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接;运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元I的A/D 口连接;运算放大器Q2的电源端正级电源模块2正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块2的负极连接;所述的报警单元5包括电阻R7、三极管Q4、喇机LS1、12V电压源;单片机单元I的Pl.0 口连接电阻R7，阻值为1K;电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LSl连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接;喇叭LSl另一端与12V电压连接;所述的LCD显示屏6的型号为IXD12864; IXD显示屏6的E管脚与单片机单元I的Pl.2管脚连接;单片机单元I的RW管脚与单片机单元I的Pl.3管脚连接;单片机单元I RS管脚与单片机单元I的Pl.4管脚连接;单片机单元I的PSB管脚与电源模块2的负极连接;单片机单元I的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块2的正极连接，另一端接地。
[0020]图1中，当电压采集模块4采集到的电压出现谐波时，电压处理单元3处理此时从电压采集模块4采集到的电压;运算放大器Q1、运算放大器Q2处理电压，使其与预设值进行比较，输出出现谐波的信号送到单片机单元I的A/D转换口；单片机单元I将谐波信号处理成数字信号，与设定值进行比较;如果与设定值不符，则单片机会驱动报警单元5报警，及时告知工作人员采取相应的措施，同时在LCD显示屏6显示相应的信息。
[0021]图2为MCU单元I的电路结构图，使用STC12C5A60S2单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，尤其是这款单片机自带A/D口，不用额外加A/D芯片且运算速度快。
[0022]图3中，使用GPT-206B电压互感器，将高压侧的信号无失真地采集下来，接近高压侧的高压信号，方便后面的处理电路进行处理。除此之外，采用两级放大器可以保证最后输出的信号更加精确，同时也最大限度地将高压侧的一些谐波滤除掉，达到信号保真的效果。
[0023]应当理解的是，本实用新型的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.基于电网谐波检测系统，其特征在于:包括单片机单元(I)、电源模块(2)、电压处理单元(3)、电压采集模块(4);单片机单元(I) I/O口与电压处理单元(3)连接;单片机单元(I)I/O口与报警单元(5);单片机单元(1)1/0口与LCD显示屏(6)连接;电源模块(2)与单片机单元(I)电压输入端相连接;电压采集模块(4)一侧通过电压处理单元(3)与单片机单元(I)连接，另一侧与供电线(7)连接。2.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于:单片机单元(I)为STC12C5A60S2单片机；电源模块(2)为5V-3A的开关电源；电压采集模块(4)为GPT-206B电压互感器。3.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于:电压处理单元(3)包括二极管Dl、二极管D2、放大器Ql、放大器Q2;单片机单元(I)的Pl.1接口连接供电线(7);单片机单元(I)Pl.2经限流电阻R2与电压采集模块(4)的高压侧连接；电压采集模块(4)的低压侧经二极管Dl、二极管D2与运算放大器Ql输入端连接;运算放大器Ql的输入端经电容C3与运算放大器Ql的输出端相连;运算放大器Ql的输出端经电阻R3、电阻R4与运算放大器Q2的正输入端连接;运算放大器Ql的输出端经电容C4与地连接;运算放大器Ql的电源端正级电源模块(2)正极相连，运算放大器Ql负极与电源模块(2)的负极连接;运算放大器Q2的正向输入端与运算放大器Ql的输出端连接，运算放大器Q2的负向输入端经电容C5与运算放大器Q2的输出端连接;运算放大器Q2的输出端经电阻R5与单片机单元(I)的A/D 口连接;运算放大器Q2的电源端正级电源模块(2)正极相连，运算放大器Q2负极与电源模块(2)的负极连接。4.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于:报警单元(5)包括电阻R7、三极管Q4、喇叭LS1、12V电压源;单片机单元(I)的Pl.0 口连接电阻R7，阻值为10K;电阻R7的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极与喇叭LSl连接，三极管Q4的发射极与电压负极连接;喇叭LSl另一端与12V电压连接。5.根据权利要求1所述的电网谐波检测系统，其特征在于:LCD显示屏(6)的型号为IXD12864;IXD显示屏(6)的E管脚与单片机单元(I)的Pl.2管脚连接;单片机单元(I)的RW管脚与单片机单元(I)的Pl.3管脚连接;单片机单元(I)RS管脚与单片机单元(I)的Pl.4管脚连接;单片机单元(I)的PSB管脚与电源模块(2)的负极连接;单片机单元(I)的VO管脚与R8电位器的滑动端连接，R8电位器的一端与电源模块(2)的正极连接，R8电位器另一端接地。
【文档编号】G01R23/16GK205427044SQ201620252817
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】李仲启
【申请人】李仲启