电能质量监测高速数据采集系统的设计和实现

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1、第37卷第3期电力系统保护与控制Vlol_37No．32009年2月1日PowerSystemProtectionandControlFeb．1，2009电能质量监测高速数据采集系统的设计和实现陈国磊，舒双宝，季振山(中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥230031)摘要：设计并实现了一种基于高精度数据采集芯片AD7656和定点DSP芯片TMS320F2812的实时电能质量监测数据采集系统。详细分析了AD7656的工作原理，在本系统的前端对待测的高电压和电流信号进行了信号转换和滤波处理，实现了AD芯片和DSP芯片之间并行的连

2、接方式。利用DSP定时器中断来触发AD采样同时利用DSP的外部中断完成采样数据的读取，软件设计采用了模块的方法编程实现。实验测试验证了系统的可行性和精确性，并很好地满足了电能质量监测系统对数据采集的需求。关键词：电能质量；数据采集；AD7656；DSPDesignandimplementationofdataacquisitionsystemforpowerqualitymonitoringCHENGuo—lei，SHUShuang—bao，JIZhen—shan(InstituteofPlasmaPhysics，Chines

3、eAcademyofSciences，HefeiAnhui，230031，China)Abstract：AnexcellentperformanceofpowerqualitydataacquisitionsystembasedonhighprecisionADchipAD7656andfixedpointDSPchipTM$320F2812wasdesignedandimplemented．WorkingprincipleofAD7656andtheparallelconnectionbetweenADandDSPwerei

4、n~oduceddetailedly．whilehighvoltageandcurrentinputsigna1havebeentransformedandfilteredinthefrontofthecircuitsystem．WimtimerinterruptofDSPtriggeringADsamplinganddatareadingcompletedinexternalinterrupt．themethodofmodularizationiSusedforsoftwaredesignofthissystem．Feasi

5、bilityandreliabilityofthesystemwarevalidatedbyexperimentaltest．andtheresultsshowedthatthedataacquisitionsystemcansatisfythedemandofpowerqualityanalysissystem．Keywords：powerquality；dataacquisition；AD7656；DSP中图分类号：TM933文献标识码：A文章编号：1674—3415(2009)03—0069—04功能全面的电能质量检测系

6、统，解决了以往测量仪O引言器功能单一的问题}JJ。其中数据采集部分是整个系国家九五大科学工程全超导非圆截面核聚变实统实现高精度测量的关键所在，本数据采集系统以验装置EAST(ExperimentalAdvancedSupercon．AD7656核心，辅以信号调理和滤波电路，采用ductingTokamak)由110kV变电所供电，其负荷对CPLD和DSP对采集芯片进行逻辑控制和数据传电网构成了极高容量的频繁冲击，可能破坏高压电输。在EAST恶劣的实验环境下可同时采集6通道网与电源系统的电磁兼容，该问题在EAST较高参数据，分别

7、为三相电压、三相电流；单通道最大采数的运行条件下更为突出。基于AD7656的电能质样速率230kbps，总采样速度可达1380kbps；采样量监测数据采集系统可实现现场6路信号的同步采转换精度为16bit，利用前端信号调理电路可以将集，为其后的电能质量分析系统提供高精度的实时0~250V(有效值)的电压信号和0～6A(有效值)采集数据，同时也为规划补偿控制策略提供了一个的电流信号转换为一10V~+10V的双极性测量信合适的数据平台。号。这种结构很好地满足了电能质量监测数据采集本文以改善EAST电网波形，降低电压波动，并系统精度

8、高、速率快，简单可靠的要求。兼顾无功功率补偿为背景，针对EAST高功率的特1AD7656工作原理点，设计了一套基于数字信号处理器TMS320F2812AD7656是美国ADI(ANALOGDEVICES)公司基金项目：中国科学院知识创新3-．程重要方向性项目推出的6通道、16