電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備是電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)最基本也是最主要的設(shè)備,目前市場(chǎng)上銷售和使用的國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的電能質(zhì)量部分指標(biāo)(如諧波、不平衡度等)的監(jiān)測(cè)設(shè)備,大都不能完全適應(yīng)我國(guó)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)督管理的實(shí)際需求。河北省南部電網(wǎng)在1996年開(kāi)始陸續(xù)安裝諧波在線監(jiān)測(cè)裝置,初期的裝置在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸和后臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析的功能方面都存在較多的問(wèn)題。為適應(yīng)電能質(zhì)量監(jiān)督日益發(fā)展的需要,根據(jù)幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),開(kāi)發(fā)研制了數(shù)字式電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)終端。
新型的數(shù)字電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置具有按國(guó)標(biāo)要求采集電能質(zhì)量各項(xiàng)參數(shù)、在線長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性高、現(xiàn)場(chǎng)操作方便實(shí)用、可與中心站通訊等功能;同時(shí),還可長(zhǎng)時(shí)間記錄、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且讀取數(shù)據(jù)方便。該裝置采用與國(guó)外最新產(chǎn)品同等的DSP數(shù)字信號(hào)處理器和高速多路AD同采技術(shù),在數(shù)據(jù)處理與顯示存儲(chǔ)上采用PC104工控機(jī),功能強(qiáng)、便于操作與軟件升級(jí)。?
1 功能與構(gòu)成 ?
電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端、中心站及分析軟件組成。?
1.1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端?
輸入三相電壓100V、三相電流5A或1A進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)處理,采用FFT計(jì)算出各次諧波電壓、電流的幅值及相角。計(jì)算不平衡電壓、電流,計(jì)算三相電壓、電流、電壓合格率、頻率、有功功率、無(wú)功功率及功率因數(shù)等技術(shù)數(shù)據(jù)并顯示。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)以及與中心站之間的通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸,形成變電站報(bào)表。
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的主要功能如下。?
a.輸入信號(hào)為TV、TA二次側(cè)三相電壓(100V)、三相電流(5A或1A)。
b.帶有公話MODEM接口,可以在中心站方便地?fù)芴?hào)連接接收數(shù)據(jù)。
c.大屏幕(320×240)背光LCD圖形顯示。
d.中文圖形(頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖)操作界面。
e.終端可存儲(chǔ)超過(guò)一年的數(shù)據(jù),存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為3min或5min一組數(shù)據(jù)包。
f.帶有局域網(wǎng)連接接口,可用筆記本電腦在現(xiàn)場(chǎng)抄錄數(shù)據(jù)。
g.多參數(shù)綜合測(cè)量,實(shí)時(shí)定點(diǎn)報(bào)警,可設(shè)定參數(shù)值、參數(shù)報(bào)警狀態(tài)。
h.諧波電壓、電流,負(fù)序電壓、電流超限報(bào)警出口繼電器。?
1.2 中心站及分析軟件
中心站通過(guò)調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接受處理器的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,形成文件、報(bào)表及曲線,并可顯示數(shù)據(jù)和圖形(如頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖等)。它可以管理多臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端,對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,可以對(duì)某一時(shí)段或某一事件過(guò)程時(shí)段的電能質(zhì)量進(jìn)行分析、形成報(bào)表,自動(dòng)形成日、月和年報(bào)表,自動(dòng)找出諧波含有率超標(biāo)的時(shí)段與線路,計(jì)算電壓合格率與供電可靠性。
中心站為客戶機(jī)——服務(wù)器方式,數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中,可以方便地調(diào)用與查詢。
2 主要技術(shù)指標(biāo)?
2.1 測(cè)量項(xiàng)目
該裝置采用(220±15%)Vac或[(220 +10%)~(220-15%)]Vdc 電源,可測(cè)量的項(xiàng)目包括:電壓、電流、頻率,電壓合格率,有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù),電壓不平衡度、電流不平衡度, 諧波電壓、諧波電流(至31/50次或更高)、諧波相位、諧波功率、畸變率等。?
2.2 測(cè)量精度
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:47~53 Hz,精度為±0.01Hz(50Hz)?
信號(hào)轉(zhuǎn)換精度:14bit ?
采樣頻率:8kHz/通道?
[$page] 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。?
3.1 DSP軟件?
3.1.1 DSP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1 024點(diǎn)的6路基2 FFT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。?
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