一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置的制造方法
【专利摘要】一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，包括电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别连接信号调理模块，信号调理模块连接谐波分析模块，谐波分析模块连接无线发射模块，无线发射模块与无线接收模块通过无线网络连接，无线接收模块连接控制模块，控制模块连接显示模块、GPS授时模块。本实用新型一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，数据检测精确、使用方便、检测实时、结构简单、成本低廉；并且能结合GPS授时模块对谐波在线监测。
【专利说明】
一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统领域，具体是一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置。
【背景技术】
[0002]随着电网规模的不断扩大，电网负荷结构发生了很大的变化，各种非线性、非对称性、冲击性和不平衡用电设备被大量使用，使电网中产生大量的谐波干扰，电网中的电能质量造成严重的污染，功率因素变差，并对其他设备和装置产生扰动，严重威胁电网的电能质量和电力设备的安全运行。当冲击性功率负荷投入配电网运行后，会使配电网电压发生波动，从而严重地干扰了电网中波动敏感负荷如照明、计算机、精密电子仪器等的正常运转。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障，重则造成整个系统的损坏，由此带来的损失是难以估量的。因此，实时有效地对配电网谐波进行监测，对确保电力系统安全、稳定运行具有十分重要的意义。由于配电线路分布的广泛性和谐波源的普遍性，现有的配电网谐波监测系统大多采用离线式方法监测数据，离线式只能获取测试期间片面的谐波数据，虽然有一定的借鉴、指导意义，但无法长期得到真实详细的配电线路的实时谐波数据。
【发明内容】
[0003]针对目前配电网谐波监测装置大多采用离线式方法监测数据，只能获取测试期间片面的谐波数据，无法长期得到真实详细的配电线路的实时谐波数据，以及无法谐波无法精确定位等问题。本实用新型提供一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，数据检测精确、使用方便、检测实时、结构简单、成本低廉;并且能结合GPS授时模块对谐波在线监测。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，包括电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别连接信号调理模块，信号调理模块连接谐波分析模块，谐波分析模块连接无线发射模块，无线发射模块与无线接收模块通过无线网络连接，无线接收模块连接控制模块，控制模块连接显示模块、GPS授时模块。
[0006]所述电流互感器、电压互感器用于采集电力线路的电流、电压信息，并通过信号调理模块输出给谐波分析模块。
[0007]所述谐波分析模块包括DSP数字信号处理器、A/D转换模块，DSP数字信号处理器用于读取A/D转换结果，并进行相关谐波参数的分析、运算和处理;处理结果通过无线发射模块、无线接收模块送至控制模块，控制模块用于进行数据处理与存储;显示模块用于实现配电网谐波参数的实时在线监测；
[0008]所述GPS授时模块，用于将DSP数字信号处理器读取的A/D转换结果，由GPS授时实现同步采集，GPS授时模块将采集的数据，通过远程通信模块的授时通道显示在控制模块上。实现时钟信号精确同步与数据采集，提高精确性与整个监测系统的时钟同步精度。
[0009]所述DSP数字信号处理器为TMS320F2812型DSP芯片。该处理器是一款由Samsung半导体公司推出的高性能、低功耗、高集成度微处理器，极大地简化了外围电路的设计。最高工作频率可达150MHz，为实时控制和在较短的时间内读取转换数据、完成复杂的算法提供了充分的条件。
[0010]所述无线发射模块、无线接收模块采用nRF2401型无线收发型模块。
[0011]所述控制模块由外部存储器、ARM芯片处理器、以及外围电路组成，其中ARM芯片处理器采用S3C2440B微处理器。
[0012]本实用新型提供一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果:
[0013]1)、与传统的离线式方法监测数据相比，离线式监测只能获取测试期间片面的谐波数据，无法长期得到真实详细的配电线路的实时谐波数据，以及无法谐波无法精确定位等问题。而利用HRF2401型无线收发型模块，可以实现DSP与ARM芯片之间数据无线传输，能够做到在线监测。该系统结构紧凑、易于实现、性能可靠，能够对配电谐波进行实时在线监测，具有较高的应用推广价值。
[0014]2 )、安装GPS授时模块，对整个谐波监测系统实现控制信号的同步采集，提高系统在线监测的时间同步的精确性。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的连接示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，包括电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别连接信号调理模块，信号调理模块连接谐波分析模块，谐波分析模块连接无线发射模块，无线发射模块与无线接收模块通过无线网络连接，无线接收模块连接控制模块，控制模块连接显示模块、GPS授时模块。
[0017]所述电流互感器、电压互感器都与配电网相连，电压互感器和电流互感器的输出端和信号调理模块相连，所述的电压互感器和电流互感器将被测的高电压与大电流信号变换为A/D转换模块所需的小信号，电压互感器二次侧电压变为100V，电流互感器二次侧变为5A，再经低通滤波器滤除信号中的高频干扰后，送入A/D转换模块进行模数转换。A/D转换模块选用高性能模数转换器ADS8364，利用ADS8364的6个通道对三相交流电压、电流进行同步采样，16位的数字量确保了采样精度。
[0018]所述的DSP数字信号处理器，DSP读取A/D转换结果并进行相关谐波参数的分析、运算和处理。DSP数字信号处理器采用TMS320F2812芯片，最高工作频率可达150MHz，为实时控制和在较短的时间内完成复杂的算法提供了充分的条件，DSP响应ARM控制模块的指令控制ADS8364完成A/D转换，读取转换数据，进行快速傅里叶变换(FFT)及相关参数计算，对前端A/D转换后得到的数字信号进行处理，运用快速傅立叶算法(FFT)，可以测量三相电压UA、UB,UC的分次谐波电压、分次电压谐波含量及总的电压谐波含量;还可以测量三相电流IA、IBac的分次谐波电流、分次电流谐波含量及总的电流谐波含量。
[0019]所述的无线传感网络采用nRF2401无线传输模块，选用新型单片射频收发器件111^2401，该器件工作于2.46取?2.5 GHz ISM频段，输出功率和通信频道可通过编程进行配置。同时，nRF2401功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流仅9mA，接收信号时，工作电流也仅12.3mA，特别适合单片机应用场合。控制nRF2401工作于接收模式，直到收到开始采集的命令后才开始采集并发送数据。当接收到DSP信号处理器发出的数据包后，控制nRF2401工作于发射模式，将其读出并通过向下发送指令，nRF2401无线传输模块为谐波分析模块DSP传送采集到的电力信号，一旦接到指令，控制nRF2401工作于接收模式，接收数据包，实现与控制模板连接，最终把数据传输到控制模板上。
[0020]所述控制模块由外部存储器、ARM芯片处理器及外围电路组成。ARM芯片采用S3C2440B微处理器，该处理器是一款由Samsung半导体公司推出的高性能、低功耗、高集成度微处理器，具有丰富的硬件资源，极大地简化了外围电路的设计。同时采用4.3寸TFT液晶屏用作显示器，采用2GSD卡存储谐波参数。
[0021]所述GPS授时模块包括GPS模块、远程通信模块。GPS授时模块接受由DSp与ARM芯片上反应的数据来采集GPS数据，发送当前状态等，数据获取模块就是通过与串口相连接的GPS模块获取当前的GPS信息。GPS模块型号为BR-355，远程通信模块采用UT4432无线模块。GPS模块的数据通信采用串口进行通信，GPS模块每秒钟向外发出一个PPS秒脉冲和一串定位、时钟等信息。GPS模块接收卫星信号，通过授时通道(RS232)实现整个系统的时间同步监测，将通过谐波分析的DSP数字信号处理器读取A/D转换结果由GPS授时实现同步采集，GPS授时系统将采集的数据通过远程通信模块的授时通道显示在装有ARM芯片的控制模块上，实现系统时钟信号精确同步与数据采集。
【主权项】
1.一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，包括电流互感器、电压互感器，其特征在于:所述电流互感器、电压互感器分别连接信号调理模块，信号调理模块连接谐波分析模块，谐波分析模块连接无线发射模块，无线发射模块与无线接收模块通过无线网络连接，无线接收模块连接控制模块，控制模块连接显示模块、GPS授时模块。2.根据权利要求1所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:所述电流互感器、电压互感器用于采集电力线路的电流、电压信息，并通过信号调理模块输出给谐波分析模块;所述谐波分析模块包括DSP数字信号处理器、A/D转换模块，DSP数字信号处理器用于读取A/D转换结果，并进行相关谐波参数的分析、运算和处理;处理结果通过无线发射模块、无线接收模块送至控制模块，控制模块用于进行数据处理与存储;显示模块用于实现配电网谐波参数的实时在线监测；所述GPS授时模块，用于将DSP数字信号处理器读取的A/D转换结果，由GPS授时实现同步采集，GPS授时模块将采集的数据，通过远程通信模块的授时通道显示在控制模块上。3.根据权利要求2所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:所述DSP数字信号处理器为TMS320F2812型DSP芯片。4.根据权利要求1所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:所述无线发射模块、无线接收模块采用nRF2401型无线收发型模块。5.根据权利要求1所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:所述控制模块由外部存储器、ARM芯片处理器、以及外围电路组成，其中ARM芯片处理器采用S3C2440B微处理器。6.根据权利要求1所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:所述GPS授时模块包括GPS模块、远程通信模块，GPS授时模块接受由DSP与ARM芯片上反应的数据来采集GPS数据，发送当前状态;通过与串口相连接的GPS模块获取当前的GPS信息。7.根据权利要求6所述一种基于无线传感网络的配电网谐波在线监测装置，其特征在于:GPS模块型号为BR-355，远程通信模块采用UT4432无线模块。
【文档编号】G01R23/165GK205720433SQ201620578926
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】黄悦华, 聂德宇, 李振华
【申请人】三峡大学