一种多功能电力监控装置的研究.pdf

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1、1998年6月继电器第26卷　第3期27一种多功能电力监控装置的研究孟昭勇　梁　军　李仁俊　李欣唐　山东工业大学电力工程学院　;250061G　　【摘要】　介绍了一种多功能电力监控仪的设计与实现方法L该装置采用双CPU并行处理技术K其中包括一个高速数据处理芯片;DSPGTMS32025兼作数据采集及数字信号处理之用K具有LonWorks网络接口K可与当地临近计算机相联K以构成完整的分布式监控系统L详细地介绍了其软硬件系统设计及实现方法L　　【关键词】　数字信号处理　　电力监控　电力系统本文较详细介绍了装置所采用的数字信号引言处理计算方法及其软硬件体系结构L　　

2、采用集散和分层控制技术K可使整个电力1　测量原理与计算方法监控系统的性能得到大大优化和提高K而实现分层控制系统的基础是实现前沿测量和控制机111　有效值;RMSG的计算方法构的单元化和多功能化L目前K电力系统的前对于以T为周期的周期信号x@tSY其有效沿监测和控制任务通常由RTU和微机保护控值定义为^制机构分别承担KRTU或者通过采样电量变送12XRMS=x@tSdt@1S器送来的直流信号K或者通过直接采样交流信T∫-T用离散化的信号xk计算x@tS有效值可用号实现对一些基本电力参量的变送和测量K并[2]将其送至监控中心计算机M而微机保护控制装和式代替积分^N

3、-1置则含有自己内在的信号测量机构以实现故障121XRMSk=6xk-r=x′RMSk@2S监测和保护控制功能L这种实现方法存在着费Nr=0N用成本高、现场布线复杂K以及占地面积大等式中^XRMSk表示在第k个采样点计算的有诸多弊端L效值Y计算时采用了前面N-1个采样点的采高速数字处理芯片;DSPG技术的发展及其样值YN为每周波采样点数Z制造成本的降低K为开发一种兼具测量和多种在等间隔时间连续采样的前提下Y可以递控制功能的综合电力监控装置奠定了基础L近推方式求出每一个采样点的有效值^22年来K人们已经开始将DSP芯片用于某些电力X′RMS@k+1S=X′RMS

4、k+xk+1-xk-N+1@3S[1]1系统产品的开发研究K并获得了成功XRMS@k+1S=X′RMS@k+1S@4SN为此K我们采用DSP芯片和双CPU并行采用上述两式递推求解Y可大大减少计算处理技术开发了一种多功能电力监控仪L该装工作量Z置采用一个DSP芯片TMS32025负责执行数112　基波向量的计算方法据采集以及所有的数字信号处理计算任务K并基波向量的计算采用DFT算法^通过一个双口RAM与另一个CPU;80c196Gn-122PrX1rk=6xk-rcos@5S实现高速数据通讯L而另一个CPU主要负责Nr=0Nn-1控制逻辑运算、输入输出操作及与监

5、控中心计22PrX1ik=6xk-rsin@6S算机的通讯联系等LNr=0N式中X1rk和X1ik分别为对信号x@tS在第k1997—12—12收稿个采样点计算的基波向量的实部和虚部Z计算28一种多功能电力监控装置的研究时同样采用了前面N-1个采样点的采样值Z式中^UkYIk分别为第k个点计算的电压、为了减少计算工作量Y上述两式可采用递电流有效值[Qk为第k个采样点的无功功率Z推求法^114　频率的测量计算方法2频率的测量可以采用硬件计时方法实现ZX1r@k+1S=X1rk+@xk+1-xk-N+1SN即首先采用鉴零比较器将信号变成方波Y然后2P@k+1Sco

6、sN@7S测量方波两个相继过零点的时间间隔Z但当信2号波形畸变较严重Y或者干扰较大时将可能产X1i@k+1S=X1ik+@xk+1-xk-N+1SN[3]生不能容忍的测量误差Z文献中给出了一种2P@k+1Ssin@8S基于正序电压向量相角变化量的高精度频率计N基波向量的有效值X1RMS和相角Hk可分别算方法Y现将该方法简述如下^利用下述两式求得^正序电压向量V1=V1r+jV1i可用下式计22算^X1rk+X1ikX1RMSk=2@9S12V1=@Va+AVb+AVcS=V1r+jV1i3-1X1ikHk=tg@S@10SX1rk@17S113　有功功率和无功

7、功率的计算方法式中VaYVbYVc分别为相电压基波向量[A令以T为周期的电压Y电流信号分别为=0.5+j0.866.-1u@tS和i@tSY其平均功率定义为^V1相角^Hk=tgV]iöVir@18St1P=u@tSi@tSdt@11S设被测系统频率在第k-N个采样点时为T∫t-Tfk-NY而在第k个采样点时刻Y频率产生一个微采用离散化的信号uk和ik计算平均功率Y增量$fY则在采样频率不变的前提下Y计算正可用下列公式^N-1序电压向量的相角将产生一个增量^11Pk=N6uk-rik-r=NP′k@12S$fr=0Hk-Hk-N=2P@19Sfk-NP′k+1

8、=P′k+uk+1ik+1-uk-N+