一种新型电力参数检测装置.pdf

普資民
洲技术
种新型电力参数检裝置
南京动力高等专科学校(210042)龙可
TM733
[】介绍一种基于交流直接米样技术的新型电カ参数检測袋置。试裳置用了同步采
样等先进技术,具有较高的測量精度和理赵的性能,文中主要分析置的工作原理以及政件和
软件设计中的关餽技术。
交流直接米样算法件软件抗干
号梭
合步米
引言
算法。
随着工业生产对电力系统供电质
根室通信号有教定义,P=元
∑(w?a+Un:i)
量要求的不断提高以及计算机技术飞机在一个电力周期内对ッ(t)、i(t)
速发展,人们已不满足于由变电站值等间隔均匀采样M点,经离散化处理
守人员定时抄表和记录运行口志。传后、(t)、ュ(t)的有效值で、「为:Q=テ2
统的电力数据采集装中常规变送器
K,√??
占有很重要的地位、但使用的元件较
式中x表示一个周期内线
多,存在功耗大、稳定性不高、成本高、
电压。以2的第κ次采样值。
体积大、响应时间长等不足
式中リっ、分别为一个周期内
需要指出的是,两表法算式必须
交流直接采样法就是对几条电力(tノ、(第K次采样值
是在被线路中无序分量情况下才
线路的交流电压和电流信号直接进行
根据有功功率的定义,经离散化
成立。研究资表明,在电力系统高
等间隔同步采样,计算出电压和电流处理后得
次谐波含量较大的俯况下怎样更加合
的有效值、平均功率(简称功率)、电
理地高度计算出无功功率Q,尚待
度等参数。本文介绍的采用交流直接
因为有功功率P和无功功率纹学术界进一步研究和探讨。
采样技术的电力参数检测装置可以取在电压和电流相位上差90,因此有
视在功率S及功率因素采用以下
代一个微机数椐采集装置和上百只常
公式求出
规变送器、并克服传统的电力数据采
S-P+O
集装置的不足,具有很好的发展前景。
式中:(t,表示第2次的电流
cosa=P/S
1交流直接采样原理及算法?采样值(即移相90°后的采样值
将有功功率和无功功率分别乘以
交流直接采样方法测量交流电量
电力系统中、计算有功功率和无时间就可以求出有功电度和无功电度。
的算法有多种,较实用有两种.即功功率常用的有三表法和两表法。离2硬件设计
分法和傅里叶变换法。傅里叶变换洙散化后三表法求功率的公式如下:
采用交流直接采样技术的电力数
是将离散的采样值经过离散傅里叶变
椐采集装量硬件框图如图1所示,由
换(DFT)转换到頻城,求出基波和谐
∑q
于装置检测和运算量较大,所以微处
波分量、再求有效值及平均功率。实
理器选用Inte1公司16位高性能单片
际使用中可以采用快速傳里叶变换
机80c196。通过“增加地址线的方
(FFT)以提高运算速度,但是计算量
式中,の、り。表示一个约法扩展两片數据存器(RA)
仍然偏大。积分法就是从连续周期信内三个相电压。、以。.的第k次采
628512,使存容量达1M字节、满足
号有效值的定义和功率的定义出发,样值
了装量数采集、运算以及重要数据
用数值积分近似代替连续积分进行计
立?な,表示一个周期内三
独立保存三个月的要,采用后备电
算的方法?界用积分法微机计算量较个相电流,。,立.的第太次采样值。
池保证效据安全性,程序存储器
装置实时性好。下面介绍该实用
离散化后两表法求功率的公式如下.( EPROM)选用27128。为了使装置具
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有较好的人机界面,配备点阵液晶显
D转换对检测结果的精度影集成锁相环CD4046、同步计数器
示:器、键盘、打印机接口、串行通信接响校大、考虑到一个周波内需要采样CD4520和RC低通滤波器构成3-倍频
口,可以显示和打即大量的数据、表格32x5个模拟量(三表法)、或32メ锁相环路、即=こf,32个采样点
和图形。
4个模拟量(两表法)、80C16片内等间隔分布在一个电网周期内。与非
2,1输人通道
10位A/D的精度不能满足需要、因]74LS00和电阻、电容组成利分型单
装置的输入信号取自电压互感器此选用1位高速A/D转换器稳态触发器,对倍频电路的输出进行
和电流互感器的输出,额定值分别为ADL67d
整形以满足控制采样保持器的需要。
L(:和5A的交流信号。为方便用户、用2,2同步电路
广户根据情况可以接成三相三线制或三
电力系统中高次谐波污染日趋严
相四线制、因此装置中最多可以检测8重,设计中需要考虑11次、13次、15
检灯率
条线路48个模拟信号。这些输入信号次电力谐披的影响。根据采样定理、
必须经过中间电压互感器或中间电流一个电网周波内对一条待测线路中每
数量等s
互感器隔离变换成/D转换器输人所
条线降
同步电路
通信接
中间
:电限:多口采口多
处
RNM
还,电度算
互感幅
器及」路日样路D理 CEPROM
低丌保开转
及接
需要吏訏
P间通目关日#日关换
门电
打印机
电流!
同「器日?器‖路
键盘液
你度变换、进变接
显示器
更見示
图1硬框图
条线
允许的交流信号。采用不同材料制造个輪入信号采样32点,可以保证装置
需要打印
中间互器、线性度和相位差是不二具有较高的精度
通信
样的。铁芯材料应选用磁滞回线小的
交流直接采样法要求这32个采
被钼合金。
样点必级等间隔均匀分布在一个电网
限幅电路防止电力系统发生故障整周期内,仿真研究表明,如果采样
时输入装置的信号过大而损坏装置,低点不均匀分布在一个电网整周期内,
图る主序筷
通波电路滤除信号中的高频干扰?将造成较大的误差。由于电网频率是
多路开关1从8条路中选出某条波动的,不能采用固定频率采样,必2.3数据通信
线路的三个相电压
该装置可以单独使用,也可以多
u.、U、u.和三个
套装置(1~32)与上级计算机组成分
电流
BWN TC2
布式系统使用。上级计算机为486以
表法),或两个线
上的PC机或I.业控制PC机、采用具有
电压、以,和两
R」vじ
优先级加时间限制的CRT画面调度方
个电流x.、,(两
74L5ば
法,人机界面也比装置单独使用更加
表法》。多略开关I
完善、图形功能更强,存叱容量更大。
的输出接至采样保
每台装置配有一个带光电隔离的
拌器。同步采样电
图2锁相环同步采样电路
RS-485串行通信接口、上级计算机
路控劊采样保持
须采用同步采样解决这个何题。
的扩展着中插入具有光电隔离的RS
器、使某线路被测信号同时被采样,然锁相环(PL)能良好的自动眼485通信卡CL-745B,数据通信通
后时进人保持、