一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统的制作方法

本发明涉及谐波检测领域，尤其涉及一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统。

背景技术：

1、当前新能源技术发展迅速，以此为基础的电力系统也得到了大规模的推广与应用，但是在电源自身不稳定和接入非线性负荷的双重影响下，使得上述新型电力系统中充斥了大量谐波，造成电能损耗、电子设备发热加剧和运行不稳等不良影响。当前的电压谐波检测技术也受此影响，得到了迅速的发展，在信号分析和软件算法领域有很多突破性进展。

2、现有技术存在的缺陷：

3、电压谐波检测虽然在信号分析和软件算法领域有很多研究，但是在硬件和系统整体设计方面缺乏对应的研究，尤其是在最前端的电压采集。当前的谐波检测多采用简单的接触式测量，存在的缺陷有：

4、1.当前的电压接触式测量方案的探头会对待测线路产生损害，或者需要待测线路额外引出测量端口，增加不必要的工作量。

5、2.当前的电压接触式测量方案会引入接触阻抗，增加了测量的误差，其中的滤波电容更是会对原线路造成较大的影响。

6、3.当前的电压接触式测量方案的滤波方法多为增加滤波电容，较为简单，滤波效果差，对后续的谐波检测结果造成较大的误差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，包括多路无接触式电压采集模块、多路信号放大模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、通讯模块、微处理器模块、供电模块和运行与手机中的手机上位机模块，所述微处理器模块内包括控制及自检模块、采集电压小波降噪模块、人机交互模块、无线通讯模块；

4、所述多路无接触式电压采集模块与多路信号放大模块电信号连接，所述多路无接触式电压采集模块可以测得线路的对地电压，所述多路信号放大模块与模数转换模块电信号连接，所述模数转换模块、按键模块、显示模块均与微处理器模块电信号连接，所述微处理器模块通过通讯模块与手机上位机模块无线电信号连接。

5、作为本技术方案的进一步改进方案：所述无接触电压采集模块上的金属电极与待测线路的金属导体会形成容值为cp的耦合电容，可以利用该耦合电容与精密运放搭建放大电路制作无接触采集电压探头，测量电路的传递函数公式为：

6、

7、uo(s)为输出电压，gina为运放的放大系数，uin(s)为输入电压，uref(s)为外部参考电压，rd、cd为运放周边电路的匹配电阻和匹配电容，cs为电极对地的杂散电容，通过使用该探头可以测得线路的对地电压。

8、作为本技术方案的进一步改进方案：所述多路信号放大模块用于将无接触式电压采集模块传递出的电压数值进行一定程度的放大。

9、作为本技术方案的进一步改进方案：所述模数转换模块用于将信号放大模块的模拟输出电压转换成二进制数字信号，通过通讯协议将数据发送给微处理器模块，以供其进行数据处理。

10、作为本技术方案的进一步改进方案：所述按键模块共有4个按键，功能分别为：开机按键、关机按键、自检按键和采集按键。

11、作为本技术方案的进一步改进方案：所述通讯模块包括蓝牙通讯模块与wifi通讯模块。

12、作为本技术方案的进一步改进方案：所述控制及自检模块用于运行控制及自检模块的程序时，微处理器能够控制模数转换模块进行模数转换，并在自检按键按下之后，微处理器运行程序检测与各个模块之间的硬件连接。

13、作为本技术方案的进一步改进方案：所述采集电压小波降噪模块用于当微处理器接收到采集的电压数据时，将数据加窗截取一个运行周期的数据，之后运行采集电压小波降噪模块。

14、作为本技术方案的进一步改进方案：所述运行无线通讯模块的程序时，微处理器将降噪后的电压数据通过蓝牙或者wifi无线的形式发送给手机上位机模块。

15、作为本技术方案的进一步改进方案：人机交互模块用于微处理器模块接收按键信号时，将要显示的文字通过命令加数据的形式发送给显示屏。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.不会损害待测线路，也无需引出测量端口，安装和拆卸方便，减少了工作量。

18、2.不会引入接触阻抗和接入滤波电容，减小了测量误差和电容充放电带来的影响。

19、3.摒弃传统的硬件滤波方案，使用软件小波降噪滤除采集电压的开关噪声和电磁噪声，滤波效果更好，增加谐波分析结果的准确度。

20、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，包括多路无接触式电压采集模块、多路信号放大模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、通讯模块、微处理器模块、供电模块和运行与手机中的手机上位机模块，所述微处理器模块内包括控制及自检模块、采集电压小波降噪模块、人机交互模块、无线通讯模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述无接触电压采集模块上的金属电极与待测线路的金属导体会形成容值为cp的耦合电容，可以利用该耦合电容与精密运放搭建放大电路制作无接触采集电压探头，测量电路的传递函数公式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述多路信号放大模块用于将无接触式电压采集模块传递出的电压数值进行一定程度的放大。

4.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述模数转换模块用于将信号放大模块的模拟输出电压转换成二进制数字信号，通过通讯协议将数据发送给微处理器模块，以供其进行数据处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述按键模块共有4个按键，功能分别为：开机按键、关机按键、自检按键和采集按键。

6.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述通讯模块包括蓝牙通讯模块与wifi通讯模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述控制及自检模块用于运行控制及自检模块的程序时，微处理器能够控制模数转换模块进行模数转换，并在自检按键按下之后，微处理器运行程序检测与各个模块之间的硬件连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述采集电压小波降噪模块用于当微处理器接收到采集的电压数据时，将数据加窗截取一个运行周期的数据，之后运行采集电压小波降噪模块。

9.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，所述运行无线通讯模块的程序时，微处理器将降噪后的电压数据通过蓝牙或者wifi无线的形式发送给手机上位机模块。

10.根据权利要求1所述的一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，其特征在于，人机交互模块用于微处理器模块接收按键信号时，将要显示的文字通过命令加数据的形式发送给显示屏。

技术总结
本发明公开了一种基于无接触测量原理的电压谐波检测系统，包括多路无接触式电压采集模块、多路信号放大模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、通讯模块、微处理器模块、供电模块和运行与手机中的手机上位机模块，所述微处理器模块内包括控制及自检模块、采集电压小波降噪模块、人机交互模块、无线通讯模块。本发明不仅不会损害待测线路，也无需引出测量端口，安装和拆卸方便，减少了工作量，同时不会引入接触阻抗和接入滤波电容，减小了测量误差和电容充放电带来的影响，并且摒弃传统的硬件滤波方案，使用软件小波降噪滤除采集电压的开关噪声和电磁噪声，滤波效果更好，增加谐波分析结果的准确度。

技术研发人员：林晗
受保护的技术使用者：林晗
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13