一种电网谐波源定位系统的制作方法

本实用新型涉及电气工程技术领域，具体涉及一种电网谐波源定位系统。

背景技术：

随着电力系统的发展和科技的进步，电气设备对电能质量的要求越来越高，电能质量问题引起了广泛的重视。目前，谐波、电磁干扰和功率因数降低被列为电力系统的三大公害。谐波是指对周期交流信号进行傅立叶分解后得到的频率不为基波频率的分量。

近年来，大量非线性、冲击性负荷的接入，将产生大量的谐波注入电力系统，影响全网电力，造成电网电压波动及闪变，从而使得电网电能质量严重下降，并诱发各种电力系统事故，使电力系统面临日益严重的“污染”。因此，对谐波污染进行监测分析是非常必要的，分析谐波状态必须要了解谐波源的位置。

目前，国内诸多电力企业、用户相继建设了电能质量监测系统，对包括谐波在内的电能质量特征指标实行不间断的实时监测，但仍存在以下问题：(一)现有系统对谐波源的定位速度慢，精度低；(二)现有系统需要实时监测、记录、分析电网电能质量，执行元件设置较多，运行过程中散热效果差，易导致监测系统使用精度降低，甚至损坏。

针对上述问题，有必要提供一种谐波源定位准确迅速、不易受外部环境影响的电网谐波源定位系统。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种电网谐波源定位系统，该系统包括谐波源定位单元、承载柜、工作面板和监控主机，所述谐波源定位单元采用dsp芯片和cpld芯片联合进行谐波源定位，定位准确、迅速；且谐波源定位单元设置在承载柜体内，柜体内设置具有散热功能的支撑组件，将谐波源分析元件分离设置，能够进行有效散热；此外，承载柜体内设置有自动化控制的风机、传感器和扫尘组件，能够根据柜体内的温度和粉尘浓度进行调整，保证了谐波源定位单元的稳定运行，不易受到外部环境的影响，从而完成了本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种电网谐波源定位系统，其中，所述系统包括谐波源定位单元1、承载柜2、工作面板3和监控主机4，

其中，所述谐波源定位单元1设置在承载柜2内部，所述工作面板3设置在承载柜2的柜门上，所述谐波源定位单元1与监控主机4通信连接；

所述谐波源定位单元1包括互相连接的数据采集装置11、数据存储装置12和数据处理装置13，

所述数据采集装置11包括电压传感器111和电流传感器112，

所述数据存储装置12包括依次连接的信号调理器121、第一a/d转换器122和存储器123，

所述数据处理装置13包括谐波分析单元131和通信单元132，所述谐波分析单元131通过通信单元132与监控主机4进行通信连接；

所述承载柜2为矩形结构，在其内部设置连接设置的支撑组件和安装组件，

所述支撑组件包括设置在承载柜2底面的支撑架21和设置在支撑架21上表面的支撑板22，

所述安装组件呈“干”字形结构，其包括第一安装板23、第二安装板24和支杆25，

所述数据采集装置11设置在第一安装板23的上表面，所述数据存储装置12和数据处理装置13设置在第二安装板24的上表面；

在所述支撑组件的上方、安装组件的两侧设置有两个扫尘机构5，所述扫尘机构5包括设置在承载柜2顶部的电机51以及与电机连接的丝杠52。

其中，所述谐波分析单元131包括互相连接的dsp芯片和cpld芯片。

其中，所述第一安装板23和第二安装板24的结构相同，均水平设置，所述第一安装板23设置在第二安装板24的上方，

在所述第一安装板23和第二安装板24的表面分别设置有第一散热孔231和第二散热孔241。

其中，所述第二散热孔241的孔径大于第一散热孔231的孔径；

所述第一安装板23和第二安装板24的底面均为波纹状。

其中，在所述承载柜2的顶部和底部分别设置有出风口26和进风口27，

在所述出风口26的外部设置有风机261，所述进风口27设置在承载柜2的底部侧壁上。

其中，所述进风口27具有两个，其对称设置在承载柜体的两个侧壁上，

所述进风口27开设在承载柜2侧壁的凹槽28中。

其中，在所述进风口27靠近承载柜体2内部的一侧设置有防尘组件29，

所述防尘组件29包括槽体291、填充在槽体内的除尘介质292和设置在槽体291开口端两侧的凸沿293。

其中，所述凸沿293由弹性材料制成，所述防尘组件29与槽体28过盈配合。

其中，在所述丝杠52的外部设置有丝杠螺母53，在所述丝杠螺母53上固定连接有除尘棉54。

其中，在所述承载柜体2的内壁上还设置有控制箱6、温度传感器7和粉尘传感器8，

在所述控制箱6内设置有互相连接的控制器61和第二a/d转换器62。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)本实用新型所述的电网谐波源定位系统，结构简单，易于调节，适用范围广；

(2)本实用新型所述的电网谐波源定位系统，所述谐波分析单元联合使用dsp芯片和cpld芯片，提高了系统的运行速度，对谐波源的定位速度快速、准确；

(3)本实用新型所述的电网谐波源定位系统，将谐波源定位单元设置在安装组件的不同位置，有利于执行元件的散热，提高了系统的精度；

(4)本实用新型所述的电网谐波源定位系统，通过设置在进风口处的除尘组件，能够避免外部环境中的灰尘和湿气进入承载柜，保证了谐波源定位单元的运行稳定；

(5)本实用新型所述的电网谐波源定位系统，在承载柜体内设置有扫尘组件，且能通过控制器控制扫尘组件和风机的开启和关闭，能够及时进行散热和扫尘，自动化程度高。

附图说明

图1示出本实用新型一种优选实施方式的电网谐波源定位系统的模块结构示意图；

图2示出本实用新型一种优选实施方式的电网谐波源定位系统的整体结构示意图。

附图标号说明：

1-谐波源定位单元；

11-数据采集装置；

111-电压传感器；

112-电流传感器；

12-数据存储装置；

121-信号调理器；

122-第一a/d转换器；

123-存储器；

13-数据处理装置；

131-谐波分析单元；

132-通信单元；

2-承载柜；

21-支撑架；

22-支撑板；

221-通孔；

23-第一安装板；

231-第一散热孔；

24-第二安装板；

241-第二散热孔；

25-支杆；

26-出风口；

261-风机；

27-进风口；

28-凹槽；

29-防尘组件；

291-槽体；

2911-通风孔；

292-除尘介质；

293-凸沿；

2931-把手；

3-工作面板；

31-显示器；

32-操控键；

4-监控主机；

5-扫尘机构；

51-电机；

52-丝杠；

53-丝杠螺母；

54-除尘棉；

6-控制箱；

61-控制器；

62-第二a/d转换器；

7-温度传感器；

8-粉尘传感器。

具体实施方式

下面通过附图和实施方式对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型提供了一种电网谐波源定位系统，如图1所示，所述系统包括谐波源定位单元1、承载柜2、工作面板3和监控主机4，

其中，所述谐波源定位单元1设置在承载柜2内部，所述工作面板3设置在承载柜2的柜门上，所述谐波源定位单元1与监控主机4通信连接。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图1所示，所述谐波源定位单元1包括互相连接的数据采集装置11、数据存储装置12和数据处理装置13，

其中，所述数据采集装置11包括电压传感器111和电流传感器112。

在进一步优选的实施方式中，所述电压传感器111和电流传感器112分别通过bnc接口与数据存储装置12连接。

在更进一步优选的实施方式中，所述电压传感器111为霍尔电压传感器，所述电流传感器112为霍尔电流传感器。

其中，所述霍尔系列电压电流传感器包括聚磁环、霍尔元件以及放大调理电路，其中，聚磁环是由磁性铁芯、一次侧线圈、二次侧线圈组成，温度特性：≤1500ppm/℃，精度等级：≤1.0％.f.s。

在本实用新型中，所述电压传感器直接采集电站母线电压互感器在变电站主控室内仪表盘中的二次侧的电压信号，通过bnc接口连接到数据存储装置；所述电流传感器直接采集变电站各出线的电流互感器在变电站主控室内仪表盘中的二次侧的电流信号，通过bnc接口连接到数据存储装置。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述数据存储装置12包括依次连接的信号调理器121、第一a/d转换器122和存储器123，

所述信号调理器121与数据采集装置11连接，以对接收到的电压电流信号调理并输出至第一a/d转换器122，所述第一a/d转换器122将接收到的模拟信号形式的电压电流信号转换为数字信号，并输出至存储器123存储。

在进一步优选的实施方式中，所述信号调理器121选用wbt1c1cs03信号调理器，

所述第一a/d转换器122选用maxim的双积分第一a/d转换器，

所述存储器123为缓存或高速随机存取存储器。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述数据处理装置13包括谐波分析单元131和通信单元132，

所述谐波分析单元131通过通信单元132与监控主机4进行通信连接。

在进一步优选的实施方式中，所述谐波分析单元131包括互相连接的dsp芯片和cpld芯片。

在本实用新型中，所述谐波分析单元中以dsp芯片为主，以cpld芯片为辅，通过cpld芯片作为中间桥梁，dsp芯片仅需将命令发送给cpld芯片，待cpld芯片完成任务后再将数据交由dsp芯片，减少了dsp芯片的等待时间，提高了dsp芯片的运行效率，并且能有效利用dsp芯片引脚的复用功能，从而有效提高了装置运行速度，能够实现大容量的计算，有效解决了现有技术中谐波源定位速度慢、定位不准确的问题。

在更进一步优选的实施方式中，所述dsp芯片采用tms320f28335芯片，cpld芯片采用epm3064atc100-10n芯片。

其中，所述tms320f28335芯片具有32位浮点运算功能，负责实现对谐波进行分析的功能，所述epm3064atc100-10n芯片具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制作成本低的优点。

优选地，所述cpld芯片与工作面板3连接。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述通信单元132采用rtl8019as芯片，其通过网络与监控主机4进行通信连接。

在进一步优选的实施方式中，所述网络为有线网络或无线网络。

在更进一步优选的实施方式中，所述监控主机4为型号为dh2000的数字程控调度机。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图2所示，所述承载柜2为矩形结构，在其内部设置连接设置的支撑组件和安装组件，

所述谐波源定位单元1设置在安装组件上。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述支撑组件包括设置在承载柜2底面的支撑架21和设置在支撑架21上表面的支撑板22，

其中，所述支撑架21由四条支撑腿组成，所述四条支撑腿均匀设置在支撑板22的下表面。

在进一步优选的实施方式中，所述支撑板22水平设置在承载柜2内部，其边缘与承载柜内壁抵接。

在更进一步优选的实施方式中，所述支撑板2表面均匀设置有多个通孔221，使得风可以通过。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述安装组件呈“干”字形结构，其包括第一安装板23、第二安装板24和支杆25，

其中，所述第一安装板23和第二安装板24的结构相同，均水平设置，所述第一安装板23设置在第二安装板24的上方，

所述支杆25竖直设置，且与第一安装板23和第二安装板24垂直相交。

优选地，所述第一安装板23和第二安装板24被支杆25平均分为结构相同的两部分。

更优选地，所述支杆25设置在支撑板22的中心位置。

在进一步优选的实施方式中，在所述第一安装板23和第二安装板24的表面分别设置有第一散热孔231和第二散热孔241，其中，所述第二散热孔241的孔径大于第一散热孔231的孔径。

本发明人研究发现，将第二散热孔241的孔径设置为大于第一散热孔231的孔径，有利于安装板上组件热量的快速散失。

在更进一步优选的实施方式中，所述第一安装板23和第二安装板24的底面均为波纹状。

在本实用新型中，将安装板的底面设置为波纹状，有利于组件热量的散失。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述数据采集装置11设置在第一安装板23的上表面，所述数据存储装置12和数据处理装置13设置在第二安装板24的上表面。

在进一步优选的实施方式中，所述数据存储装置12和数据处理装置13分别设置在支杆25的两侧。

在本实用新型中，将谐波源定位单元的不同组件设置在安装组件的不同位置，避免了各器件之间热量互相干扰，提高了散热效率。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述承载柜2的顶部和底部分别设置有出风口26和进风口27，

在所述出风口26的外部设置有风机261，所述进风口27设置在承载柜2的底部侧壁上。

在进一步优选的实施方式中，所述出风口26设置在承载柜2顶部的中心位置。

在更进一步优选的实施方式中，所述风机261通过连接支架设置在出风口26的上部。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述进风口27具有两个，其对称设置在承载柜体的两个侧壁上，

所述进风口27开设在承载柜2侧壁的凹槽28中。

在进一步优选的实施方式中，在所述进风口27靠近承载柜体2内部的一侧设置有防尘组件29，

所述防尘组件29包括槽体291、填充在槽体内的除尘介质292和设置在槽体291开口端两侧的凸沿293。

在更进一步优选的实施方式中，在所述槽体291的封闭面均匀开设有多个通风孔2911。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述除尘介质292为海绵或活性炭，优选为海绵。

在本实用新型中，在进风口处设置海绵作为防尘组件，能够有效吸附外部空气中的灰尘和湿气，避免散热过程中对内部元件造成损坏。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述凸沿293为弹性材料，所述防尘组件29与槽体28过盈配合。

优选地，所述凸沿293为橡胶材料。

在进一步优选的实施方式中，在所述凸沿293上设置有把手2931，使得防尘组件可拆卸。

在更进一步优选的实施方式中，所述把手2931为半圆形。

在本实用新型中，当防尘组件内的除尘介质需要更换时，提拉把手使得凸沿发生弹性形变，进而从凹槽中脱离；待更换除尘介质后，通过按压把手，使得防尘组件过盈配合在凹槽中。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述支撑组件的上方、安装组件的两侧设置有两个扫尘机构5，以对安装的谐波源定位单元的元件进行扫尘处理。

在进一步优选的实施方式中，所述扫尘机构5包括设置在承载柜2顶部的电机51以及与电机连接的丝杠52，

所述丝杠52的底端与支撑板22固定连接。

在更进一步优选的实施方式中，在所述丝杠52的外部设置有丝杠螺母53，在所述丝杠螺母53上固定连接有除尘棉54。

在本实用新型中，通过电机驱动丝杠旋转，进而带动丝杠螺母上下旋转运动，以对承载柜体内的元件进行扫尘处理。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述承载柜体2的内壁上还设置有控制箱6、温度传感器7和粉尘传感器8，

在所述控制箱6内设置有互相连接的控制器61和第二a/d转换器62。

在进一步优选的实施方式中，所述温度传感器7和粉尘传感器8通过第二a/d转换器62与控制器61连接，

所述风机261和电机51与控制器61电性连接。

在本实用新型中，当温度传感器检测到承载柜内部温度过高时，控制器控制风机开启，进行抽风散热；粉尘传感器检测到承载柜内粉尘含量过高时，控制器控制电机开启，以驱动除尘棉进行扫尘。

在更进一步优选的实施方式中，所述控制器61采用stm32f103c8t6型芯片。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述工作面板3上设置由显示器31和操控键32，

所述显示器31和操控键32均与谐波源定位单元电性连接。

在进一步优选的实施方式中，所述显示器31为多点触控显示器。

在本实用新型中，所述承载柜体通过设置在柜体背面的接口与电源连接，优选可以在承载柜体内设置蓄电池，以对装置内部各个器件工作供电。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。