數字式電能質量在線監測系統在電力系統中的運用

電壓測量：±0.2
電流測量:±0.2
電壓不平衡度測量誤差：≤0.2
電流不平衡度測量誤差：≤1
頻率測量：47～53hz，精度為±0.01hz(50hz)
信號轉換精度：14bit
采樣頻率：8khz/通道
3電能質量監測終端軟/硬件構成
電能質量監測終端的硬件由ta/tv及信號預處理、dsp處理器、pc104工控機、pc104與dsp并行通訊isa總線并行擴展、調制解調器、lcd顯示器(vga單色帶背光)、網絡適配器、電源等構成。
電能質量監測終端的軟件由dsp軟件和pc104軟件構成。
3.1dsp軟件
3.1.1dsp原理
監測終端采用ti公司的320c2xx系列的tms320f240芯片，考慮到該芯片內部存儲容量有限，在dsp部分擴展了高速sram和eeprom。系統最終設計需要在每個工頻周期內采集1024個點(6路同采)，需要進行1024點的6路基2fft變換計算，并傳送至pc104處理單元，這樣就需要較快的時鐘頻率，在本裝置中dsp的內部時鐘近40mhz。
在dsp處理部分外擴了快速的14bit高精度ad變換器，該ad變換器可以進行6路同時采樣，為準確計算有功、無功功率、正/負序提供了保證。
3.1.2dsp的構成與功能
a.數據采集部分，包括頻率的采樣與計算，ad變換器的6路同時采樣。
b.數據處理，將采集的數據變換格式。
c.fft變換計算。
d.數據傳送，將dsp的數據傳輸至pc104。
3.1.3輸入和運算
輸入三相電壓、電流，測頻率，1024或512點ad轉換(其中ad采用雙6路同采高速ad變換器)，經fft變換，計算方均根值后，上傳數據。根據需要，在數據傳送時，只傳輸31或61次諧波或更高次諧波。
進行fft運算，每0.5s取31次(或61次)諧波，每3s取6次計算方均根值，公式為：

式中uhk――3s內第k次測得的h次諧波方均根值。
3.1.4數據傳送
按每0.5s上位機給定的脈沖，每3s上傳一次數據。以31次諧波為例，每組數據如下。
a.頻率f。
各次諧波分為實部、虛部，以ua的相位為基準相位。
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，可以直接驅動320×240的lcd單色顯示器，2路rs232c串行接口，1路打印機并行接口，可以直接帶鍵盤和普通顯示器。該板的bio設計可以連接高達15g的硬盤，為方便使用并確保可靠性，硬盤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，自動復位。
pc104板負責數據的處理、存儲、顯示，電能質量監測終端與中心站之間的通訊連接及數據傳輸，形成變電站報表。向dsp發0.5s脈沖，收集dsp數據。
3.2.1pc104的軟件構成
a.計算處理各種數據，包括電壓、電流、有功、無功、正負序、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的通訊和網絡通訊。
d.參數輸入，包括電壓電流變比、電壓上下限、諧波含有率的超限設置等。
3.2.2接收dsp數據
從dsp接收的數據為暫存數據，有頻率、三相電壓、三相電流及對應的正負零序分量及各次諧波分量(分實部、虛部，共2×3×64個數據)。
3.2.3諧波與不平衡度指標的計算
諧波與不平衡度相關指標的計算依據gb/t14549-1993《電能質量公用電網諧波》、gb/t15543-1995《電能質量三相電壓允許不平衡度》的規定，具體公式如下。