數(shù)字式電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

電壓測(cè)量：±0.2
電流測(cè)量:±0.2
電壓不平衡度測(cè)量誤差：≤0.2
電流不平衡度測(cè)量誤差：≤1
頻率測(cè)量：47～53hz，精度為±0.01hz(50hz)
信號(hào)轉(zhuǎn)換精度：14bit
采樣頻率：8khz/通道
3電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端軟/硬件構(gòu)成
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的硬件由ta/tv及信號(hào)預(yù)處理、dsp處理器、pc104工控機(jī)、pc104與dsp并行通訊isa總線并行擴(kuò)展、調(diào)制解調(diào)器、lcd顯示器(vga單色帶背光)、網(wǎng)絡(luò)適配器、電源等構(gòu)成。
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的軟件由dsp軟件和pc104軟件構(gòu)成。
3.1dsp軟件
3.1.1dsp原理
監(jiān)測(cè)終端采用ti公司的320c2xx系列的tms320f240芯片，考慮到該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)容量有限，在dsp部分?jǐn)U展了高速sram和eeprom。系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)需要在每個(gè)工頻周期內(nèi)采集1024個(gè)點(diǎn)(6路同采)，需要進(jìn)行1024點(diǎn)的6路基2fft變換計(jì)算，并傳送至pc104處理單元，這樣就需要較快的時(shí)鐘頻率，在本裝置中dsp的內(nèi)部時(shí)鐘近40mhz。
在dsp處理部分外擴(kuò)了快速的14bit高精度ad變換器，該ad變換器可以進(jìn)行6路同時(shí)采樣，為準(zhǔn)確計(jì)算有功、無功功率、正/負(fù)序提供了保證。
3.1.2dsp的構(gòu)成與功能
a.數(shù)據(jù)采集部分，包括頻率的采樣與計(jì)算，ad變換器的6路同時(shí)采樣。
b.數(shù)據(jù)處理，將采集的數(shù)據(jù)變換格式。
c.fft變換計(jì)算。
d.數(shù)據(jù)傳送，將dsp的數(shù)據(jù)傳輸至pc104。
3.1.3輸入和運(yùn)算
輸入三相電壓、電流，測(cè)頻率，1024或512點(diǎn)ad轉(zhuǎn)換(其中ad采用雙6路同采高速ad變換器)，經(jīng)fft變換，計(jì)算方均根值后，上傳數(shù)據(jù)。根據(jù)需要，在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，只傳輸31或61次諧波或更高次諧波。
進(jìn)行fft運(yùn)算，每0.5s取31次(或61次)諧波，每3s取6次計(jì)算方均根值，公式為：

式中uhk――3s內(nèi)第k次測(cè)得的h次諧波方均根值。
3.1.4數(shù)據(jù)傳送
按每0.5s上位機(jī)給定的脈沖，每3s上傳一次數(shù)據(jù)。以31次諧波為例，每組數(shù)據(jù)如下。
a.頻率f。
各次諧波分為實(shí)部、虛部，以u(píng)a的相位為基準(zhǔn)相位。
3.2pc104部分
pc104工控板采用了集成度較高的pcm-3336板，該板帶有軟盤和硬盤接口，可以直接驅(qū)動(dòng)320×240的lcd單色顯示器，2路rs232c串行接口，1路打印機(jī)并行接口，可以直接帶鍵盤和普通顯示器。該板的bio設(shè)計(jì)可以連接高達(dá)15g的硬盤，為方便使用并確?？煽啃裕脖P采用電子盤或筆記本硬盤。
工控板有watch-dog功能，工作不正常時(shí)，自動(dòng)復(fù)位。
pc104板負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、顯示，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端與中心站之間的通訊連接及數(shù)據(jù)傳輸，形成變電站報(bào)表。向dsp發(fā)0.5s脈沖，收集dsp數(shù)據(jù)。
3.2.1pc104的軟件構(gòu)成
a.計(jì)算處理各種數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功、無功、正負(fù)序、電壓不平衡度、電壓合格率、諧波含有率等。
b.以圖形方式在lcd上顯示電壓、電流基波及各次諧波的幅值、相角，電壓、電流的矢量圖，電壓電流波形。
c.通訊傳輸功能，包括與dsp的通訊、與modem的通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊。
d.參數(shù)輸入，包括電壓電流變比、電壓上下限、諧波含有率的超限設(shè)置等。
3.2.2接收dsp數(shù)據(jù)
從dsp接收的數(shù)據(jù)為暫存數(shù)據(jù)，有頻率、三相電壓、三相電流及對(duì)應(yīng)的正負(fù)零序分量及各次諧波分量(分實(shí)部、虛部，共2×3×64個(gè)數(shù)據(jù))。
3.2.3諧波與不平衡度指標(biāo)的計(jì)算
諧波與不平衡度相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算依據(jù)gb/t14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》、gb/t15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》的規(guī)定，具體公式如下。