專利名稱：變壓器諧波電流分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力變壓器在正常工作的情況下的諧波電流含量分析，以及對變 壓器本身實時輸出功率能力指示的技術領域。
背景技術：
在電力的生產、傳輸、轉換和使用的各個環(huán)節(jié)都會產生一些頻率為基波頻率整數倍 的正弦波分量，在我國取工業(yè)用電頻率50Hz為基波頻率，又稱為高次諧波。諧波的產 生主要由下列幾個原因引起輸配電系統(tǒng)產生諧波輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產 生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設計變壓器時考慮經濟性， 其鐵心工作的磁通密度選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波 形，因而會產生奇次諧波。用電設備產生的諧波如晶閘管整流設備、變頻裝置、電 弧爐、電石爐、氣體放電類電光源以及各式各樣的家用電器。其中用電設備產生的諧波 最多，高次諧波對電力系統(tǒng)和用戶都產生了比較大的影響，甚至會出身嚴重的危害。
電力系統(tǒng)中諧波的危害是多方面的，概括起來有以下幾個方面使供配電線路的絕 緣加速老化、擊穿；使電力設備的損耗增加引起溫度過高而燒毀；使用電設備運行不正 常；影響電力測量的準確性；對環(huán)境的影響，使設備產生噪音。
諧波的危害雖然正在被逐步的了解，在目前的電力電子行業(yè)中，雖然也已經有了單 獨檢測電壓、電流諧波含量的儀器，但使用的范圍還不廣闊，特別是直接對運行電力變 壓器能直接提供這些數據檢測、分析及實時輸出功率分析的儀器還沒有。多數的電力設 備用戶對電壓、電流中高次諧波的危害了解還很少，對非線性負載(含有比例很高的高 次諧波)情況下變壓器設備的輸出能力下降缺乏正確的認識。由于非線性負載(含有比 例很高的高次諧波)引起的變壓器等供電設備出現(xiàn)的事故也越來越多，如運行溫度過高 導致的設備燒毀、因絕緣擊穿造成的設備短路、線路附加損耗增加等，直接影響到了社 會的生產和人民的日常生活，與國家建設和諧、節(jié)約型社會不相適應。
發(fā)明內容本實用新型目的是提供一種安全性高，提高供電安全和質量，并能提高設備使用 壽命，保證變壓器在非線性的電流情況的不過載，改善用電條件的變壓器諧波電流分析 儀。
本實用新型為實現(xiàn)上述目的采用下面的技術方案
本實用新型包括電源模塊、實時時鐘模塊、電流釆樣模塊、諧波分析及功率輸出能 力計算模塊、實時數據存儲模塊、數據顯示模塊、統(tǒng)計數據存儲模塊、通訊模塊，電源 模塊信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊的第一信號輸入端連接，實時時鐘 模塊的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊的第二信號輸入端連接，電流采 樣模塊的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊的第三信號輸入端連接;諧波 分析及功率輸出能力計算模塊的第一信號輸出端與實時數據存儲模塊的信號輸入端連
接，實時數據存儲模塊的第一信號輸出端與數據顯示模塊的信號輸入端連接；諧波分析
及功率輸出能力計算模塊的第二信號輸出端與統(tǒng)計數據存儲模塊的信號輸入端連接，統(tǒng)
計數據存儲模塊的信號輸出端與通訊模塊的第一信號輸入端連接，實時數據存儲模塊的 第二信號輸出端與通訊模塊的第二信號輸入端連接。
本實用新型的電源模塊為整個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)中的模擬電路部分、光隔部分和 數字電路部分由三路相互隔離的5V直流電源進行供電； 實時時鐘模塊主要為系統(tǒng)提供時間信息；
電流采樣模塊采集諧波電流，經過轉換，濾除噪聲后通過AD采樣獲取采樣值；
諧波分析及功率輸出能力計算模塊使用采樣值計算當前電流有效值，并使用FFT
對采樣值進行變換，得到輸入電流的諧波值，通過微處理器中計算并分析得到變壓器輸
出功率數據；
實時數據存儲模塊保存當前的實時數據信息，該信息保存在'單片機自帶的Flash 自帶RAM中或者外接的帶電池的RAM中；
數據顯示模塊用于對實時數據的顯示和統(tǒng)計數據的查看； 統(tǒng)計數據存儲模塊保存電流諧波統(tǒng)計信息和變壓器輸出功率信息； 通訊模塊主要是進行數據通信，將測試儀保存的統(tǒng)計數據傳送到PC機。 本實用新型采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比具有下面的優(yōu)點-1、 電力變壓器設備裝配了本實用新型儀器后，就能隨時顯示變壓器在不同的負載 情況下的高次諧波電流含量，并通過儀器的分析系統(tǒng)計算出設備在此電流狀態(tài)下的最大 輸出功率，通過信號的傳輸線路，將變壓器運行的狀態(tài)輸送設備控制室，管理人員可根 據這些信號進行變壓器負載的調整，控制變壓器的輸出功率，減少因變壓器設備過載， 避免繞組在高次諧波作用下引起的燒毀、擊穿等質量事故，保證了設備運行的安全，提 高了設備的運行壽命；還通過査閱儀器的記錄信息，可以了解變壓器設備不同時段的運 行狀況。
2、 本實用新型儀器通過對變壓器運行的負載電流進行采樣、檢測，就可以分析出 負載電流中高次諧波部分的比例含量以及高次諧波對變壓器實際輸出功率的影響，通過 數據傳輸線路將變壓器的實際輸出功率反饋到管理人員的控制系統(tǒng)上，報告出變壓器的 運行狀態(tài)和實際運行能力，通過管理人員或智能控制系統(tǒng)對負載的調整來保證變壓器設 備的安全運行，避免變壓器設備在非線性負載下出現(xiàn)過載燒毀的事故。
圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明
本實用新型包括電源模塊1、實時時鐘模塊2、電流采用模塊3、諧波分析及功率
輸出能力計算模塊4、實時數據存儲模塊5、數據顯示模塊6、統(tǒng)計數據存儲模塊7、通 訊模塊8，電源模塊1信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊4的第一信號輸 入端連接，實時時鐘模塊2的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊4的第二 信號輸入端連接，電流采用模塊3的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊4 的第三信號輸入端連接;諧波分析及功率輸出能力計算模塊4的第一信號輸出端與實時 數據存儲模塊5的信號輸入端連接，實時數據存儲模塊5的第一信號輸出端與數據顯示 模塊6的信號輸入端連接;諧波分析及功率輸出能力計算模塊4的第二信號輸出端與統(tǒng) 計數據存儲模塊7的信號輸入端連接，統(tǒng)計數據存儲模塊7的信號輸出端與通訊模塊8 的第一信號輸入端連接，實時數據存儲模塊5的第二信號輸出端與通訊模塊8的第二信號輸入端連接。
本實用新型的電源模塊l:為整個系統(tǒng)供電； 實時時鐘模塊2:主要為系統(tǒng)提供時間信息；
電流采樣模塊3:采集諧波電流，經過轉換，濾除噪聲后通過AD采樣獲取采樣值；
諧波分析及功率輸出能力計算模塊4:使用采樣值計算當前電流有效值，并使用FFT
對采樣值進行變換，得到輸入電流的諧波值，通過微處理器中計算并分析得到變壓器輸 出功率數據；
實時數據存儲模塊5:保存當前的實時數據信息，該信息保存在單片機自帶的Flash 自帶RAM中或者外接的帶電池的RAM中；
數據顯示模塊6:用于對實時數據的顯示和統(tǒng)計數據的査看； 統(tǒng)計數據存儲模塊7:保存電流諧波統(tǒng)計信息和變壓器輸出功率信息； 通訊模塊8:主要是進行數據通信，將測試儀保存的統(tǒng)計數據傳送到PC機。
將1000kVA變壓器的額定容量、設計的高低壓直流損耗、渦流損耗等參數及計算分 析程序預先輸入到模塊4，采樣取得的電流經模塊4計算當前電流有效值，并使用FFT 對采樣值進行變換，得到輸入電流的諧波值，通過預先經可編程控制器在微處理器中輸 入的運算程序，按照在高次諧波下變壓器實際運行能力的計算公式及其他所需要的相關 參數，微處理器就能計算并分析得到變壓器輸出功率數據；分析后，就可以得到的諧波 含量情況，如基波的含量為0. 978， 5次諧波的含量為0. 171， 7次諧波的含量為0. 108， 11次諧波的含量為0.044， 13次諧波的含量為0. 028， 17次諧波的含量為0. 015， 19 次諧波的含量為0.0098，經模塊4計算可以分析出在這樣的諧波情況下，實際輸出能 力只有額定容量的0.9，如果還要求額定容量輸出就會使變壓器過熱，引起燒毀。
權利要求1、一種變壓器諧波電流分析儀，其特征在于包括電源模塊(1)、實時時鐘模塊(2)、電流采樣模塊(3)、諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)、實時數據存儲模塊(5)、數據顯示模塊(6)、統(tǒng)計數據存儲模塊(7)、通訊模塊(8)，電源模塊(1)信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)的第一信號輸入端連接，實時時鐘模塊(2)的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)的第二信號輸入端連接，電流采用模塊(3)的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)的第三信號輸入端連接；諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)的第一信號輸出端與實時數據存儲模塊(5)的信號輸入端連接，實時數據存儲模塊(5)的第一信號輸出端與數據顯示模塊(6)的信號輸入端連接；諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4)的第二信號輸出端與統(tǒng)計數據存儲模塊(7)的信號輸入端連接，統(tǒng)計數據存儲模塊(7)的信號輸出端與通訊模塊(8)的第一信號輸入端連接，實時數據存儲模塊(5)的第二信號輸出端與通訊模塊(8)的第二信號輸入端連接。
2、 根據權利要求1所述的變壓器諧波電流分析儀，其特征在于電源模塊(1):為整個系統(tǒng)供電；實時時鐘模塊(2):主要為系統(tǒng)提供吋間信息；電流采樣模塊(3):采集諧波電流，經過轉換，濾除噪聲后通過AD采樣獲取采樣值；諧波分析及功率輸出能力計算模塊(4):使用采樣值計算當前電流有效值，并使用FFT對采樣值進行變換，得到輸入電流的諧波值，通過微處理器中計算并分析得到變壓器輸出功率數據；實時數據存儲模塊(5):保存當前的實時數據信息，該信息保存在單片機自帶的Flash自帶RAM中或者外接的帶電池的R扁中；數據顯示模塊(6):用于對實時數據的顯示和統(tǒng)計數據的查看；統(tǒng)計數據存儲模塊(7):保存電流諧波統(tǒng)計信息和變壓器輸出功率信息；通訊模塊(8):主要是進行數據通信，將測試儀保存的統(tǒng)計數據傳送到PC機。
專利摘要變壓器諧波電流分析儀，涉及電力變壓器在正常工作的情況下的諧波電流含量分析，以及對變壓器本身實時輸出功率能力指示的技術領域。本實用新型的實時時鐘模塊的信號輸出端與諧波分析及功率輸出能力計算模塊的信號輸入端連接，諧波分析及功率輸出能力計算模塊的第一信號輸出端與實時數據存儲模塊的信號輸入端連接，實時數據存儲模塊的第一信號輸出端與數據顯示模塊的信號輸入端連接；諧波分析及功率輸出能力計算模塊的第二信號輸出端與統(tǒng)計數據存儲模塊的信號輸入端連接。本實用新型實現(xiàn)了安全性高，提高設備使用壽命，保證變壓器在非線性的電流情況的不過載，改善用電條件的目的。
文檔編號G01R23/16GK201307138SQ20082021661
公開日2009年9月9日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權日2008年11月5日
發(fā)明者鄂春香, 華 金, 金承祥 申請人:中電電氣集團有限公司