基于att7022cu电能质量在线监测系统的研究与设计

《基于att7022cu电能质量在线监测系统的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于ATT7022CU电能质量在线监测系统的研究与设计摘要电能是国民经济快速发展的重要保证，电能质量的安全及稳定已成为电网建设及管理中的重要环节。随着大量非线性以及单相大容量负载接入电网，所引起的谐波及三相不平衡等问题，已成为电网安全与稳定的隐患。因此，如何实时有效的监控电网中的电能质量指标对电网安全有着十分重要的意义。本文基于研究各项电能质量指标的标准及算法原理，针对电能质量监测中的核心需求，采用前端DSP监测单元与MCU主控电路结合的硬件方案，通过与上位机通信对电能质量指标进行分析。前端监测单元采用三相电能计量芯片ATT7022CU

2、搭建，具有数据处理能力强，采样速率高，稳定性好等优点。主控电路采用ATMEGA128搭建，包含了人机交换，数据存储，系统时钟，上位机通信，环境模拟量采集等模块，丰富并完善了整个电能质量监测系统的功能。关键词：电能质量；在线监测；谐波；ATT7022CU；ATMEGA1281前言当今社会，电能已经成为人们生产、生活中一种不可或缺的能源，其应用的程度直接反应了一个国家的生产力发展水平。长期以来，我国的电力供应一直比较紧张，人们关注的焦点主要集中在电力供应量方面，而对电能质量关心不够多，通常只对电压、频率两个指标急性考核。随着时代的进步与科技

3、的飞速发展，电能质量问题越来越受到重视，用户对供电系统的供电质量提出了更高的要求，电力部门不但要解决电力用户对电能质量的投诉，提高电能质量满足用户的需要，还要加强电能质量监督管理。电能是一种商品，如何保证和提高电能质量，从而保证生产和生活的正常进行，已成为国内外电工领域迫切需要解决的重要课题之一。为了解决这一问题，首先要对电能质量做出及时、准确的检测，这样才有助于我们采取合适的控制策略和方法，进而有针对性的去改善电能质量状况满足电力用户的需求，因此，对电能质量准确及时的检测就显得尤为重要。在电子信息技术快速发展的时代背景下，电能质量监测

4、装置已经由早期的模拟及数字式测量仪器仪表发展为今天基于微处理器及计算机技术的智能仪表，在测量精度，数据运算处理能力，稳定性等方面取得极大的进步，并按照不同需求与应用场合发展出远程监测型，手持型，便携多功能分析型等多个产品类别。随着电力系统运行管理的系统化，网络化，自动化和智能化，单一功能的电能质量检测仪已经不适合现代化电能管理的需求，随着集成电路技术和计算机技术的发展，网络技术和嵌入式实时系统技术的日益成熟和完善，在光纤通信，WEB技术等现代化的通讯手段快速发展的前提下，为电能质量监测平台提供了新的元素与内容，例如采用JMS技术或3G技

5、术组建电能质量监测系统，都已成为电能质量监测系统未来的重要发展方向。2电能质量概念及参数测量2.1电能质量概念及分类从普遍意义上讲，电能质量是指优质供电。从用户方面考虑，电能质量问题主要分为两大类：稳态情况和非稳态情况（扰动或暂态情况）。稳态情况下的电能质量问题只要包括；电压偏移、电压波动，闪变、三相不平衡以及谐波；扰动情况下的电能质量问题主要包括电压骤降、电压骤升、电压电流波形中出现振荡脉冲干扰以及电源中断。2.2电能质量参数测量系统采集的数据可分为基本电力参数及电能质量参数两部分。基本电力参数内容涵盖：电压有效值，电流有效值，有功功

6、率，无功功率，视在功率。基本电能质量参数内容包括电压波动及闪变，供电电压及电力系统允许偏差，暂时过电压及瞬态过电压，公共电网谐波及三相不平衡度。2.2.1电压与电流有效值电压与电流有效值的测量与计算应采用时域中的均方根，这种算法具有运算简单，时效性好，对参数依据具有良好的保护作用。实际测量过程中，对电压有效值，电流采样值进行高通滤波，数字滤波，最后由开平方数学运算求得有效值并送入对应寄存器，可通过外部寻址读取，当满足在输入值为1000mv到2mv的信号时，可得到误差小于0.5%的电压及电流有效值：电压有效值计算公式：电流有效值计算公式：

7、在DSP芯片中，对电压电流有效值采样及计算过程如图2-1所示，采样值经由高通滤波器后进入芯片内部，经数字滤波及开平方运算后得到相应的有效值后存入寄存器。图2-1电压电流有效值测量2.2.2有功与无功功率各相的有功功率在经过去直流分量，高通滤波，对电压信号数学运算，数字滤波等DSP处理后所得，合相的有功功率则为各相的加和，Pt=Pa+Pb+Pc。对电压信号90度移相过后，就可类似的得到无功功率的计算方法，同理，合相的无功功率也为各相的无功功率加和。有功功率计算公式：无功功率计算公式：在DSP芯片中，对电有功功率及无功功率的采样及计算过程如

8、图2-2所示。图2-2有功功率和无功功率测量视在功率用以反映为保证电网正常运行时的电网容量或外电路应传递的能量，一般在交流电路中，由电压电流有效值的乘积可以计算视在功率。由于DSP芯片可以直接提供电压电流有