低压电网电力参数监测系统设计

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1、低压电网电力参数监测系统设计：设计一种具有可编程、自动化测量、智能分析、数字通讯等功能的智能三相综合电力参数监测系统。该系统底层设计采用DSP作为中央处理器，实现对前端采集数据的处理；用CPLD完成整个系统的逻辑控制，简化了系统的硬件设计并提高其稳定性；通过异步通信单元与上位机构成分布式实时监控系统，实现电力参数在线监测、分析。测试表明，该系统能够很好地满足要求。　　关键词：电力参数监测DSP谐波分析FFT　　社会进步和科学技术的发展，一方面为电力系统的发展提供了空间和新的技术手段，另一方面也给电X的安全运行带来许多负面影响，电力系统中各重要节点的电压、电流、用电量及绝缘设备老化程度等都

2、对整个系统的安全稳定运行起关键作用，所以要实时监测电X的各种运行参数，并根据检测数据分析运行质量，预防设备故障。本文针对我国电力系统供电现状，开发一套实用低成本的电力系统电参数测量装置，以适应配电X的发展。　　1、系统的硬件设计　　1.1系统硬件总体方案　　本研究的目的是设计一个三相电力参数综合监测系统，主要应用于低压配电和用户端，实现对电X参数的长期现场监测。整个系统以DSP为中央处理单元（CPU），采用复杂可编程逻辑控制器CPLD作为系统的逻辑控制中心，其系统结构框图见图1。　　图1系统结构框图　　1.2系统数据采集模块的硬件设计　　数据采集系统硬件设计要经济合理、安全可靠、有足够的

3、抗干扰能力，要保证设备在规定环境下性能稳定、工作可靠，在正常干扰条件下，系统工作正常，并满足精度要求。本装置的信号采集和模数转换由A/D采样板完成。待测线路上三相交流电压和电流原始信号变换成—5～+5V的交流电压信号，送入采样芯片A/D，对变换后的模拟信号进行采样保持、模数转换，并把转换结果传给DSP处理。本装置所采用的电压/电流变换器为LXYA300V/3.53V及cBSP数据接收来触发中断。考虑到AD73360采用共用串行寄存器进行传输，为防止多路数据传输时出现漏码现象，将AD73360设置为主模式，DSP为从模式，时钟和帧信号均由AD73360提供。其接口电路见图2。AD73360

4、的6个模拟输入通道都配置为单端输入，50Hz的交流信号直接耦合到AD73660的模拟输入端，由于AD73360具有内置抗混叠滤波电路，所以在A/D外面采用由R12和C12组成的RC一阶低通滤波电路。AD73360的时钟信号需要外接，这里采用PLL产生时钟信号。　　图2AD73360与TMS320VC5402的接口电路图　　根据FFT算法的要求，采样点应该均匀分布在一个信号采样窗口内，即应当实现严格的同步采样否则会引起信号的频谱泄漏，带来很大测量误差。现在常用的同步采样方法主要分为硬件同步和软件同步两大类，本系统采用锁相环电路实现硬件同步。锁相环CD4046是一种低频多功能单片数字集成锁相

5、环电路，最高工作频率1MHz，电源电压5～15V。同步方波作为锁相环输入频率f1，输出频率f2经计数器分频后跟踪f1，故分频器前的频率即为f1的N倍。理想电X电压和电流频率是正弦50Hz，采样频率通过锁相环电路对电X频率进行倍频，倍频数128，其稳定度与电X基波相当。倍频电路由CD4046和异步计数器CD4020组成，施密特触发器（CD40106芯片）将来自电X的电压信号由正弦波变为频率同步方波。本设计的锁相128倍频电路如图3所示，锁定的频率采用异步通信（UART）控制器为50Hz×128=6·4kHz。同步方波信号接到CD4046的信号输入管脚IN，CD4046管脚VCOUT输出PL

6、L信号传送给AD得到同步采样脉冲，同时将PLL信号作为计数芯片CD4020的时钟信号。　　图3锁相倍频电路　　1.3DSP与PC机：设计一种具有可编程、自动化测量、智能分析、数字通讯等功能的智能三相综合电力参数监测系统。该系统底层设计采用DSP作为中央处理器，实现对前端采集数据的处理；用CPLD完成整个系统的逻辑控制，简化了系统的硬件设计并提高其稳定性；通过异步通信单元与上位机构成分布式实时监控系统，实现电力参数在线监测、分析。测试表明，该系统能够很好地满足要求。　　关键词：电力参数监测DSP谐波分析FFT　　社会进步和科学技术的发展，一方面为电力系统的发展提供了空间和新的技术手段，另一

7、方面也给电X的安全运行带来许多负面影响，电力系统中各重要节点的电压、电流、用电量及绝缘设备老化程度等都对整个系统的安全稳定运行起关键作用，所以要实时监测电X的各种运行参数，并根据检测数据分析运行质量，预防设备故障。本文针对我国电力系统供电现状，开发一套实用低成本的电力系统电参数测量装置，以适应配电X的发展。　　1、系统的硬件设计　　1.1系统硬件总体方案　　本研究的目的是设计一个三相电力参数综合监测系统，主要应用于低压配电和用户端，