[发明专利]一种三相电参数检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，尤其是涉及一种三相电参数检测方法。

背景技术

现有技术中三相电参数的检测方法主要有以下几种：一是利用电压互感器和电流互感器收集三相电参数的电压和电流信号，然后将获得的小信号通过专用的电能计量芯片，计量芯片计算后将数据传输给单片机，单片机整合计算所得的数据并显示；二是将电压信号直接分压接入A/D芯片(模数转换芯片)，得出实时的电压数值，电流通过电流互感器将获得的数据通过电流-电压转换电路，再通过A/D芯片，得出实时电流数值，最后将所得的数据传输给单片机，单片机处理数据并显示；三是同样是利用电流互感器和电压互感器采集信号，然后将数据传输给DSP芯片(数字信号处理芯片)，直接进行数字处理；

上述三相电参数检测方法主要存在的问题有：一是由于三相电需要测量的参数众多，不使用专用电能计量芯片的话，系统软件中计算的部分会很复杂，而且计算的精度也有待商榷，使用专用电能计量芯片也存在计量芯片的计量准确度和计量误差的影响，以及对于计量芯片给出的数值如何正确利用的问题；二是相对于使用DSP芯片来计算，使用单片机的成本要低很多，但是普通单片机的计算速度难以满足要求；三是现有技术对三相电的研究都只是停留在简单读取电能芯片数值或是计算基波的有功功率，对系统的谐波没有足够的关注和处理；

谐波是指除了基本频率(50Hz)外的任何频率的周期性电压、电流信号，在电力系统中谐波的危害十分严重，谐波使电能的产生、传输和利用的效率降低，使设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使寿命缩短，甚至发生故障或烧毁，谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁，谐波还会引起继电保护和自动装置误操作，使电能计量出现混乱，对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

发明内容

本发明是为了解决现有三相电参数检测方法存在的问题，提供一种在不影响测量精度的前提下，兼顾系统运算速度的同时降低系统的成本，对系统中的谐波的无功功率做出补偿，科学采集和处理参数的三相电参数检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种三相电参数检测方法，采用单片机，单片机设有电压、电流信号采集器、电能计量芯片，所述的检测方法在对电压、电流信号进行处理时，在有功功率不变的前提下，针对被检测系统中的谐波的无功功率做出补偿，所述检测方法还采用拉普拉斯变换对三相电参数的A/D信号进行分析，并结合时域、复频域两方面的零点、极点分析，对电压、电流信号进行精确计算和采集。本方案的测量仪器具有常用的232通信接口供用户使用，也方便系统的调试；根据计算采集的参数获得系统的谐波无功功率，对检测结果进行补偿；本方案使用拉普拉斯变换的方法对三相电数的A/D信号进行分析，拉普拉斯变换是将时间函数变换为复变函数，或做相反变换，这时，时域变量t虽是实数，复频域函数中的变量s却是复数，从物理意义看，相对于傅里叶变换，拉普拉斯是将频率w变换为复频域s，w只能描述振荡的重复频率，而s不仅能给出重复频率，还可以表示振荡幅度的增长速度或衰减速率。

作为优选，所述的单片机采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6芯片作为主芯片，所述的电能计量芯片设有功率偏移寄存器、温度寄存器、基波无功功率寄存器、温度偏移寄存器。本方案使用基于Cortex-M3内核STM32F103VET6高级芯片作为主芯片来计算测量三相电参数，由于该芯片高速、低功耗、结构简单等特点，摆脱了传统单片机电参数测量方法精度不够高，并行处理能力弱的问题，相对于DSP芯片的设计成本又较低，另外大大提高了运算速度；功率偏移寄存器：可以通过对功率偏移寄存器的写入修正系统的芯片的误差，使系统的测量值更加准确；温度寄存器：在读取数据的同时记录当时的温度值，根据不同的温度对仪器的测量数据进行不同的温度补偿，将补偿的数值写入温度偏移寄存器；基波无功功率寄存器：可以通过该寄存器的值间接得到谐波无功功率数值，进而分析系统的无功功率对系统的影响；温度偏移寄存器：通过对该寄存器的写入可以对系统随温度变化的现象进行必要的修正。