一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置和測量方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置和測量方法，所述裝置包括：模擬測試模塊，用于對儲能變流設備的測量轉換信號進行精度標定以及通過切換開關對此設備功能的模擬測試；前端傳感模塊，用于對被測設備交直流電流和交直流電壓的快速采集；測量模塊，用于對被測設備進行電流和電壓的測量；自動量程識別轉換模塊、電能質量分析存儲模塊、后臺分析模塊和遠程通信模塊。本發明專利技術提供的方法與裝置具有可兼顧計量檢測和定性分析中精度與帶寬的需求，具備專業技術強、攜帶輕便的特點，實現了單一轉換裝置可對儲能變流設備全面檢測的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種測量裝置和方法，具體涉及一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置和測量方法。
技術介紹
現有的電力測量(計量)裝置和電能質量分析設備，因測量目的不同其側重范圍有很大差別。例如，現有計量裝置都是以常規互感器為基礎的計量方式。根據不同應用場合，采取的測量準確度不同。例如，工業設備、民用電表一般為2.0級；工廠園區、廠礦的進線計量為1.0-1.5；關口貿易電量計量則為0.2-0.5級。并非計量裝置不能做到很準，而是出于成本、必要性的考慮及系統傳感器存在不確定性等因素，所有這些都對測量精度產生很大影響。在一個以大電流為例的量測系統中，傳感器至關重要；即使二次表計為0.1級，那么如果測量轉換CT只有0.5級，同樣不能滿足系統的高精度測量需求。高電壓等級計量用的互感器基于都是鐵心制作的電磁性互感器，帶寬有限，無法對高次諧波部分進行精確計量。另外，在常規測量系統中，測量傳感器(如工頻電流互感器)一般無法在測量帶寬、幅值精度、和相位差方面做到全面均衡；尤其當系統非線性負載比例較重，電流諧波較大時，受互感器的測量帶寬限制，測量準確度大打折扣。在電能質量分析方面，現有電能質量分析裝置主要側重測量帶寬和諧波的分析能力，一般不考慮測量有效值的準確度。例如，電流測量和取樣，一般采用開環式霍爾傳感器，帶寬可以達到50KHz以上，但是幅值的測量準確度一般在2％-5％左右。例如，在諸如一些電能質量分析、快速保護的測量系統中，一般采用具備暫態特性的電流互感器。此時關注的重點是暫態特性，即要求互感器有良好的帶寬滿足高次諧波的測量，而頻率、電流電壓的幅值精度不再是主要測量目標。隨著大功率電力電子裝置的普及應用，還有一類測量需要既要關注幅值相位的精度(有效值測量)，也要關注電能質量的測量。以大功率儲能逆變系統的測量為例，要通過高精度測量來評估充電時的“充電轉換效率”，評估逆變并網的“逆變轉換效率”；同時要關注充電過程的諧波污染，逆變發電過程中的電能質量。根據這一需求，需要有一種高精度、高帶寬的連續不失真的測量轉換裝置，目前尚未有同時兼顧高精度和高帶寬測量的檢測方法和系統，以適用于大功率儲能變流設備的性能檢測與評估。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供一種高精度高帶寬的測量方法和電能質量檢測裝置,本專利技術具有可兼顧計量檢測和定性分析中精度與帶寬的需求，具備專業技術強、攜帶輕便的特點，實現了單一轉換裝置可對儲能變流設備全面檢測、評估的目的。為了實現上述專利技術目的，本專利技術采取如下技術方案：一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置，所述裝置包括：模擬測試模塊，通過安全快接插口與前端傳感模塊連接，用于對儲能變流設備的測量轉換信號進行精度標定以及通過切換開關對此設備功能的模擬測試；前端傳感模塊，通過安全快接插口與被測設備連接，用于對被測設備交直流電流和交直流電壓的快速采集，將采集信息傳到自動量程識別轉換模塊；自動量程識別轉換模塊，用于識別接入不同量程的傳感器，包括不同量程傳感器混合接入識別，傳感器接入的電流參考方向識別，生成被測二次信號，將生成的二次信號傳到輔助顯示模塊、測量模塊、輔助測試模塊和電能質量分析存儲模塊；測量模塊，用于對被測設備進行電流和電壓的測量；電能質量分析存儲模塊，用于對所述被測二次信號進行諧波分析、數據存儲和統計分析，將分析后的數據通過遠程通信模塊傳到后臺分析模塊；輔助顯示模塊，采用高清新800×480點5.6寸彩色屏，實現與內部信號處理板通信，用于顯示被測二次信號的參數量；輔助測試模塊，用于把傳感器及裝置的部分監視信號處理后輸出到后面端子；后臺分析模塊，用于對接收到的數據按時間序列展開分析，根據數據再現波形；遠程通信模塊，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于將所述電能質量分析存儲模塊的被測二次信號和統計分析結果發送到所述后臺分析模塊。優選的，所述前端傳感模塊包括直流電壓傳感器、精密交流電壓轉換模塊、交流電流傳感模塊和直流電流傳感模塊；所述交流電流傳感模塊采用0-400A和0-800A的霍爾傳感器；所述直流電流傳感模塊測量范圍為±750A、±1500A和±3000A的霍爾傳感器。優選的，所述電能質量分析存儲模塊中包括：諧波分析模塊，采樣頻率為每周期500點，對50次諧波進行分析和評估；數據存儲模塊，配置有存儲卡，將測量的實時數據以CSV文件格式保存到存儲卡中，用于存儲被測二次信號的數據，便于后期的分析處理；統計分析模塊，用于實時接收、分析、計算來自裝置的實時數據，定量定性解析來自所述數據存儲模塊的保存數據；形成各諧波含量比例百分比，諧波總量，基頻頻率，電流、電壓、功率有效值。優選的，一種高精度高帶寬的測量方法，所述方法包括如下步驟：(1)對儲能變流設備的測量轉換信號進行精度標定，并通過切換開關對此設備功能進行模擬測試；(2)與被測設備連接，采集被測設備的交直流電流和電壓；(3)識別測試量程；(4)輸出輔助信號；(5)顯示測試的輔助信息。優選的，所述步驟(1)中包括如下步驟：步驟1-1、當加入標準信號源時，將切換開關置于A側，測試標準信號源加入到測量設備的安全快接插頭，對所述測量設備的準確度進行對比校驗；步驟1-2、當現場測量時，將切換開關切換至B側，同一AC信號送入所述測量設備的安全快接插頭，觀察輔助顯示模塊的數據差異性，可初步判斷所述測量設備的工作狀態。優選的，所述步驟(2)中，所述交直流電流的采集采用高精度的閉環霍爾傳感器為基礎測量原件，在霍爾傳感器的外環繞制不同匝數的補償線圈，補償霍爾磁敏原件因微小磁滯效應造成的分散零點誤差。優選的，所述步驟(2)中，所述交直流電壓若為1000V，則采用獨特的比例線性光耦方法，包括如下步驟：步驟2-1、用低溫漂的無感電阻把0-1000V電壓分壓為0-2.5V；步驟2-2、用精密低失調的運放，做光反饋跟蹤輸入電壓，采用比例線性光耦，除一次反饋光以外，在隔離的二次同樣有分光照射，分光作用在光耦三極管上，其輸出電流作用于取樣電阻；步驟2-3、把取樣電阻輸出的0-2.5V電壓信號通過精密電壓跟隨緩沖，供后級處理用。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1)本專利技術提供了一種高精度、高帶寬測量裝置，具有可兼顧計量檢測和定性分析中精度與帶寬的需求，具備專業技術強、攜帶輕便的特點；2)本專利技術提出了獨有的直流偏移零點補償方法，最大程度減少了傳感器零點偏移的分散性，通過在原來產品級霍爾傳感器的外環繞制不同匝數的補償線圈，有效補償了霍爾磁敏原件因微小磁滯效應造成的分散零點誤差，從而實現了高精度的捕獲小信號變化的目的，具有非常強的實用性；3)本專利技術實現了兼顧高精度、高帶寬的測量目的，可用于儲能變流設備等的全面檢測、評估，優化了系統結構。附圖說明圖1是本專利技術提供的一種高精度高帶寬的測量裝置的結構圖圖2是本專利技術提供的閉環霍爾的零點補償原理圖具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。如圖1所示，為本專利技術提供的一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置，該裝置包括以下幾個部分：前端傳感模塊、測量模塊、電能質量分析存儲模塊、自動量程識別轉換模塊、輔助顯示模塊、遠程通信模塊、輔助測試模塊、模擬測試模塊、后臺分析模塊等。前端傳感模塊包括交流電流傳感模塊、直流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：模擬測試模塊，通過安全快接插口與前端傳感模塊連接，用于對儲能變流設備的測量轉換信號進行精度標定以及通過切換開關對此設備功能的模擬測試；前端傳感模塊，通過安全快接插口與被測設備連接，用于對被測設備交直流電流和交直流電壓的快速采集，將采集信息傳到自動量程識別轉換模塊；自動量程識別轉換模塊，用于識別接入不同量程的傳感器，包括不同量程傳感器混合接入識別，傳感器接入的電流參考方向識別，生成被測二次信號，將生成的二次信號傳到輔助顯示模塊、測量模塊、輔助測試模塊和電能質量分析存儲模塊；測量模塊，用于對被測設備進行電流和電壓的測量；電能質量分析存儲模塊，用于對所述被測二次信號進行諧波分析、數據存儲和統計分析，將分析后的數據通過遠程通信模塊傳到后臺分析模塊；輔助顯示模塊，采用高清新800×480點5.6寸彩色屏，實現與內部信號處理板通信，用于顯示被測二次信號的參數量；輔助測試模塊，用于把傳感器及裝置的部分監視信號處理后輸出到后面端子；后臺分析模塊，用于對接收到的數據按時間序列展開分析，根據數據再現波形；遠程通信模塊，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于將所述電能質量分析存儲模塊的被測二次信號和統計分析結果發送到所述后臺分析模塊。...

【技術特征摘要】
1.一種高精度高帶寬的電能質量檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：模擬測試模塊，通過安全快接插口與前端傳感模塊連接，用于對儲能變流設備的測量轉換信號進行精度標定以及通過切換開關對此設備功能的模擬測試；前端傳感模塊，通過安全快接插口與被測設備連接，用于對被測設備交直流電流和交直流電壓的快速采集，將采集信息傳到自動量程識別轉換模塊；自動量程識別轉換模塊，用于識別接入不同量程的傳感器，包括不同量程傳感器混合接入識別，傳感器接入的電流參考方向識別，生成被測二次信號，將生成的二次信號傳到輔助顯示模塊、測量模塊、輔助測試模塊和電能質量分析存儲模塊；測量模塊，用于對被測設備進行電流和電壓的測量；電能質量分析存儲模塊，用于對所述被測二次信號進行諧波分析、數據存儲和統計分析，將分析后的數據通過遠程通信模塊傳到后臺分析模塊；輔助顯示模塊，采用高清新800×480點5.6寸彩色屏，實現與內部信號處理板通信，用于顯示被測二次信號的參數量；輔助測試模塊，用于把傳感器及裝置的部分監視信號處理后輸出到后面端子；后臺分析模塊，用于對接收到的數據按時間序列展開分析，根據數據再現波形；遠程通信模塊，集成了RS232，LAN及RS485通信接口，用于將所述電能質量分析存儲模塊的被測二次信號和統計分析結果發送到所述后臺分析模塊。2.根據權利要求1所述電能質量檢測裝置，其特征在于，所述前端傳感模塊包括直流電壓傳感器、精密交流電壓轉換模塊、交流電流傳感模塊和直流電流傳感模塊；所述交流電流傳感模塊采用0-400A和0-800A的霍爾傳感器；所述直流電流傳感模塊測量范圍為±750A、±1500A和±3000A的霍爾傳感器。3.根據權利要求1所述電能質量檢測裝置，其特征在于，所述電能質量分析存儲模塊中包括：諧波分析模塊，采樣頻率為每周期500點，對50次諧波進行分析和評估；數據存儲模塊，配置有存儲卡，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李相俊，任景龍，惠東，郭光朝，賈學翠，王立業，張亮，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京;11