[实用新型]基于虚拟仪器的电能质量监测装置

说明书

技术领域

本实用新型的技术方案涉及用于电能质量监测装置，具体地说是基于虚拟仪器的电能质量监测装置。

背景技术

在当今社会，电能成为一种从日常生活到工农业生产都必不可少的能源，它的应用程度也间接地成为一个国家工业发展水平的标志。但是，近些年来，随着经济的发展，电力系统的规模和容量不断扩大，同时负荷变得越来越复杂、冲击性负荷日益增加，使得电力系统供电质量下降，甚至威胁到自身和用户的安全。目前，供电质量常见问题主要包括电压与频率偏差、谐波问题、电压波动和闪变、三相不平衡度以及暂态过电压和瞬态过电压。

传统的智能仪器是把计算机或者微控制器嵌入到仪器之中，能够对数据进行逻辑运算和自动化操作。而虚拟仪器（也可称之为LabVIEW）则提出了“软件既是仪器”的理念，充分利用计算机的数据处理能力，结合数据采集设备来实现传统仪器的功能。由于其性能高、扩展性强、开发周期短等优点以及电能质量监测网络化、智能化等发展要求，虚拟仪器技术在电能质量领域得到了广泛的应用。

鉴于目前电能质量监测实时性不强，监测手段落后，缺乏决策判断依据的现状，开展对各个电能质量指标进行实时测量与数据采集的研究，对于保证对电力系统基本运行工况（事故）的观察、记录和动态分析以及电能质量五项指标的实时监控具有重大意义，也成为了当前电力系统发展的迫切需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实时监测电能质量，提高对电网的监控和安全、经济运行水平，并且操作简单的电能质量监测装置。

本实用新型的技术方案是：

一种基于虚拟仪器的电能质量监测装置，该装置包括信号调制电路、单片机采集电路、串口通信电路以及上位机在线监测模型，其连接方式为信号调制电路与单片机采集电路相连接，单片机采集电路与串口通信电路相连，串口通信电路与上位机在线监测模型相连接。

所述的信号调制电路包括互感器单元、抗混叠滤波单元、放大偏置单元以及电压保护单元四部分；其连接方式为：互感器单元与抗混叠滤波单元相连，抗混叠滤波单元与放大偏置单元相连，放大偏置单元与电压保护单元相连，电压保护单元输出的信号与单片机采集电路相连；

所述的互感器单元主要包括互感器和高精度运算放大器，其连接方式为：电网信号（电压或电流）与互感器的原边相连，互感器的副边与高精度运算放大器的2、3引脚相连。

所述的互感器为电压互感器或电流互感器，电压互感器的型号为LCTV31CE；电流互感器，型号为LCTA21CE；

所述的抗混叠滤波单元以及放大偏置单元的主要器件均为高精度运算放大器；

所述的电压保护单元主要由两个二极管组成，二极管D2的阴极接直流电源3.3V，二极管D3阳极接地，并且二极管D2的阳极与D3阴极相连。

所述的单片机采集电路包括控制单片机，其型号为STM32F103RBT6单片机。

所述的串口通信电路包括接口转换器，其型号为PL2303芯片。

所述的上位机在线监测模型为工业控制用计算机。

所述的互感器单元、抗混叠滤波单元以及放大偏置单元中的高精度运算放大器均为型号为OP07的运算放大器。

上述基于虚拟仪器的电能质量监测装置，其中所涉及到的电路、元件及其连接方式均是本技术领域的普通技术人员所熟知的，所用到的元器件都可以通过商购获得。

本实用新型的有益效果是：本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置是一种能够实时对电能质量进行在线监测的装置，由于在本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置中应用LabVIEW来完成对数据的传输、分析和存储，并结合LabVIEW开放性强、利于网络化以及开发周期短的特点，为此本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置可以实现电压与频率偏差的监测、谐波问题的监测、电压波动和闪变的监测以及三相不平衡度在线监测的功能。本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置所具有的显著优点和进步是：由于加入了相应的控制单片机，实现了控制的自动化和智能化；在电能质量监测中应用了LabVIEW，实现了网络化；实现了电网对电能质量五项指标的全天候网络化监控，增加了监测指标，解决了实时性不强的问题；同时在数据收集方面也减少了大量的人力和物力。下列实施例中进一步阐明了本实用新型突出的实质性特点。

附图说明

图1是本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置的构成示意框图。

图2是本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置中信号调制电路的具体电路图。

图3是本实用新型基于虚拟仪器的电能质量监测装置的具体硬件电路图(以采集单相电压为例)。