专利名称：变压器谐波电流分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力变压器在正常工作的情况下的谐波电流含量分析，以及对变压器 本身实时输出功率能力指示的技术领域。
背景技术：
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节都会产生一些频率为基波频率整数倍 的正弦波分量，在我国取工业用电频率50Hz为基波频率，又称为高次谐波。谐波的产
生主要由下列几个原因引起输配电系统产生谐波输配电系统中主要是电力变压器产 生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性， 其铁心工作的磁通密度选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波 形，因而会产生奇次谐波。用电设备产生的谐波如晶闸管整流设备、变频装置、电 弧炉、电石炉、气体放电类电光源以及各式各样的家用电器。其中用电设备产生的谐波 最多，高次谐波对电力系统和用户都产生了比较大的影响，甚至会出身严重的危害。
电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面使供配电线路的绝 缘加速老化、击穿；使电力设备的损耗增加引起温度过高而烧毁；使用电设备运行不正 常；影响电力测量的准确性；对环境的影响，使设备产生噪音。
谐波的危害虽然正在被逐步的了解，在目前的电力电子行业中，虽然也已经有了单 独检测电压、电流谐波含量的仪器，但使用的范围还不广阔，特别是直接对运行电力变 压器能直接提供这些数据检测、分析及实时输出功率分析的仪器还没有。多数的电力设 备用户对电压、电流中高次谐波的危害了解还很少，对非线性负载(含有比例很高的高 次谐波)情况下变压器设备的输出能力下降缺乏正确的认识。由于非线性负载(含有比 例很高的高次谐波)引起的变压器等供电设备出现的事故也越来越多，如运行温度过高 导致的设备烧毁、因绝缘击穿造成的设备短路、线路附加损耗增加等，直接影响到了社 会的生产和人民的日常生活，与国家建设和谐、节约型社会不相适应
发明内容
本发明目的是提供一种安全性高，提高供电安全和质量，并能提高设备使用寿命， 保证变压器在非线性的电流情况的不过载,改善用电条件的变压器谐波电流分析仪。 本发明为实现上述目的采用下面的技术方案
本发明包括电源模块、实时时钟模块、电流采样模块、谐波分析及功率输出能力计
算模块、实时数据存储模块、数据显示模块、统计数据存储模块、通讯模块，电源模块
信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块的第一信号输入端连接，实时时钟模块
的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块的第二信号输入端连接，电流采样模
块的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块的第三信号输入端连接;谐波分析 及功率输出能力计算模块的第一信号输出端与实时数据存储模块的信号输入端连接，实
时数据存储模块的第一信号输出端与数据显示模块的信号输入端连接;谐波分析及功率
输出能力计算模块的第二信号输出端与统计数据存储模块的信号输入端连接，统计数据 存储模块的信号输出端与通讯模块的第一信号输入端连接，实时数据存储模块的第二信 号输出端与通讯模块的第二信号输入端连接。
本发明的电源模块为整个系统供电，系统中的模拟电路部分、光隔部分和数字 电路部分由三路相互隔离的5V直流电源进行供电；
实时时钟模块主要为系统提供时间信息；
电流采样模块采集谐波电流，经过转换，滤除噪声后通过AD采样获取采样值； 谐波分析及功率输出能力计算模块使用采样值计算当前电流有效值，并使用FFT
对采样值进行变换，得到输入电流的谐波值，通过微处理器中计算并分析得到变压器输
出功率数据；
实时数据存储模块保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash 自带RAM中或者外接的带电池的RAM中；
数据显示模块用于对实时数据的显示和统计数据的査看； 统计数据存储模块保存电流谐波统计信息和变压器输出功率信息； 通讯模块主要是进行数据通信，将测试仪保存的统计数据传送到PC机。 本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有下面的优点
1、电力变压器设备装配了本发明仪器后，就能随时显示变压器在不同的负载情况
下的高次谐波电流含量，并通过仪器的分析系统计算出设备在此电流状态下的最大输出 功率，通过信号的传输线路，将变压器运行的状态输送设备控制室，管理人员可根据这 些信号进行变压器负载的调整，控制变压器的输出功率，减少因变压器设备过载，避免 绕组在高次谐波作用下引起的烧毁、击穿等质量事故，保证了设备运行的安全，提高了 设备的运行寿命；还通过查阅仪器的记录信息，可以了解变压器设备不同时段的运行状 况。
2、本发明仪器通过对变压器运行的负载电流进行采样、检测，就可以分析出负载 电流中高次谐波部分的比例含量以及高次谐波对变压器实际输出功率的影响，通过数据 传输线路将变压器的实际输出功率反馈到管理人员的控制系统上，报告出变压器的运行 状态和实际运行能力，通过管理人员或智能控制系统对负载的调整来保证变压器设备的 安全运行，避免变压器设备在非线性负载下出现过载烧毁的事故。
图1是本发明的一种结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
本发明包括电源模块l、实时时钟模块2、电流采用模块3、谐波分析及功率输出
能力计算模块4、实时数据存储模块5、数据显示模块6、统计数据存储模块7、通讯模 块8，电源模块1信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块4的第一信号输入端 连接，实时时钟模块2的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块4的第二信号 输入端连接，电流采用模块3的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块4的第 三信号输入端连接;谐波分析及功率输出能力计算模块4的第一信号输出端与实时数据 存储模块5的信号输入端连接，实时数据存储模块5的第一信号输出端与数据显示模块 6的信号输入端连接；谐波分析及功率输出能力计算模块4的第二信号输出端与统计数 据存储模块7的信号输入端连接，统计数据存储模块7的信号输出端与通讯模块8的第 一信号输入端连接，实时数据存储模块5的第二信号输出端与通讯模块8的第二信号输 入端连接。
本发明的电源模块l:为整个系统供电； 实时时钟模块2:主要为系统提供时间信息；
电流采样模块3:采集谐波电流，经过转换，滤除噪声后通过AD采样获取采样值；
谐波分析及功率输出能力计算模块4:使用采样值计算当前电流有效值，并使用FFT
对采样值进行变换，得到输入电流的谐波值，通过微处理器中计算并分析得到变压器输 出功率数据；
实时数据存储模块5:保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash 自带RAM中或者外接的带电池的RAM中；
数据显示模块6:用于对实时数据的显示和统计数据的査看； 统计数据存储模块7:保存电流谐波统计信息和变压器输出功率信息； 通讯模块8:主要是进行数据通信，将测试仪保存的统计数据传送到PC机。 将1000kVA变压器的额定容量、设计的高低压直流损耗、涡流损耗等参数及计算分 析程序预先输入到模块4，釆样取得的电流经模块4计算当前电流有效值，并使用FFT 对采样值进行变换，得到输入电流的谐波值，通过预先经可编程控制器在微处理器中输 入的运算程序,按照在高次谐波下变压器实际运行能力的计算公式及其他所需要的相关 参数，微处理器就能计算并分析得到变压器输出功率数据；分析后，就可以得到的谐波 含量情况,如基波的含量为0. 978， 5次谐波的含量为0. 171， 7次谐波的含量为0. 108， 11次谐波的含量为0.044， 13次谐波的含量为0. 028， 17次谐波的含量为0. 015， 19 次谐波的含量为0. 0098，经模块4计算可以分析出在这样的谐波情况下，实际输出能 力只有额定容量的0.9，如果还要求额定容量输出就会使变压器过热，引起烧毁。
权利要求
1、一种变压器谐波电流分析仪，其特征在于包括电源模块(1)、实时时钟模块(2)、电流采样模块(3)、谐波分析及功率输出能力计算模块(4)、实时数据存储模块(5)、数据显示模块(6)、统计数据存储模块(7)、通讯模块(8)，电源模块(1)信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块(4)的第一信号输入端连接，实时时钟模块(2)的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块(4)的第二信号输入端连接，电流采用模块(3)的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块(4)的第三信号输入端连接；谐波分析及功率输出能力计算模块(4)的第一信号输出端与实时数据存储模块(5)的信号输入端连接，实时数据存储模块(5)的第一信号输出端与数据显示模块(6)的信号输入端连接；谐波分析及功率输出能力计算模块(4)的第二信号输出端与统计数据存储模块(7)的信号输入端连接，统计数据存储模块(7)的信号输出端与通讯模块(8)的第一信号输入端连接，实时数据存储模块(5)的第二信号输出端与通讯模块(8)的第二信号输入端连接。
2、 根据权利要求1所述的变压器谐波电流分析仪，其特征在于-电源模块(1):为整个系统供电；实时时钟模块(2):主要为系统提供时间信息；电流采样模块(3):采集谐波电流，经过转换，滤除噪声后通过AD采样获取采样值； 谐波分析及功率输出能力计算模块(4):使用采样值计算当前电流有效值，并使用FFT对采样值进行变换，得到输入电流的谐波值，通过微处理器中计算并分析得到变压器输出功率数据；实时数据存储模块(5):保存当前的实时数据信息，该信息保存在单片机自带的Flash自带RAM中或者外接的带电池的RAM中；数据显示模块(6):用于对实时数据的显示和统计数据的查看； 统计数据存储模块(7):保存电流谐波统计信息和变压器输出功率信息； 通讯模块(8):主要是进行数据通信，将测试仪保存的统计数据传送到PC机。
全文摘要
变压器谐波电流分析仪，涉及电力变压器在正常工作的情况下的谐波电流含量分析，以及对变压器本身实时输出功率能力指示的技术领域。本发明的实时时钟模块的信号输出端与谐波分析及功率输出能力计算模块的信号输入端连接，谐波分析及功率输出能力计算模块的第一信号输出端与实时数据存储模块的信号输入端连接，实时数据存储模块的第一信号输出端与数据显示模块的信号输入端连接；谐波分析及功率输出能力计算模块的第二信号输出端与统计数据存储模块的信号输入端连接。本发明实现了安全性高提高设备使用寿命，保证变压器在非线性的电流情况的不过载，改善用电条件的目的。
文档编号G01R23/16GK101387659SQ20081023495
公开日2009年3月18日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者鄂春香, 华 金, 金承祥 申请人:中电电气集团有限公司