变采样速率在电能质量监测系统中的应用.pdf

《变采样速率在电能质量监测系统中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第30卷第5期电力科学与工程V0I．30．No．562014年5月ElectricPowerScienceandEngineeringMay，2014变采样速率在电能质量监测系统中的应用马立新，陆雅玲(上海理工大学电气工程系，上海200093)摘要：Fn'算法(离散傅氏变换的快速算法)在电能质量检测和分析中应用最成熟，但在实际中由于硬件方面的原因，很难满足采样点数Ⅳ为2的幂次方。传统方法提出通过“补零”的方式来满足这一条件，但当实际采样点数偏离条件较大时，“补零”的方式不再适用。针对这一问题，提出变采

2、样速率的方式，并以DSP外扩A／D为核心的硬件设计的基础上，在采样电压和电流信号之后，采用先插值后抽取的方式，结合软件方法改变采样点数满足使用FFT算法的条件。该方法易于实现，且精度较高，可方便应用于三相系统和非三相系统，具有广泛的工程应用前景。通过Matlab仿真实验结果验证了该采样方法的可行性和有效性。关键词：电能质量；变采样速率；FFT；先插值后抽取；DSP中图分类号：TP183文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1672—0792．2014．05．0020引言1系统总体结构1．

3、1系统的结构随着科学技术的发展和生产生活的需要，电能当电网谐波信号通过A／D采样，将电压、电的需求不断增加，同时用户对电能质量的要求也不流模拟信号转换为弱电信号时，用传统的F算断提高，电能质量受到越来越大的关注。只有实时法进行信号分析。但由于采样的点数不一定为2并准确地检测到从电网传输过来的信号，才能为改的幂次方，所以必须进行采样速率的转换。电能善电能质量问题采取有效的措施。因此，必须从采质量信号处理过程如图1所示。集信号这一源头上提高精度，才能做好电能质量的检测和分析⋯。在电能质量分析中应用最为广泛

4、也最成熟的是FFT算法(离散傅氏变换的快速算法)，跟传统的DFT算法比较，运算速率提高，但是参与计算的每周期电量信号采样点数必须是2的幂次方，实际中很难满足这一条件。因分析图1电能质量信号处理过程框图电能质量时需要对三相电压电流同时采样，采样频率只能根据芯片特性选择一固定频率，此时就1．2硬件的选择很难满足使用F兀’算法的条件。所以本文针对这在分析电能质量问题时需要快速处理大量数一问题，提出变采样率的方式，结合软件方法改据，定点型DSP处理数据时，需要时刻关注溢出变采样点数，方法容易实现且成本低，跟传

5、统采的发生、耗费程序空间与执行时间，因此选用浮用“补零”的方法相比，精度明显提高。点型TMS320F28335。收稿日期：2013—12—01。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61205076)；国家科技部政府间科技合作项目(2009014)。作者简介：马立新(1960一)，男，教授，主要研究方向为电力系统分析与优化运行，智能电网与智能科学，电气设备状态监测与诊断方法，电能质量监控与能效测评技术，E—mail：malx—aii@sina．corn。第5期马立新，等变采样速率在电能质量监测系统中的应

6、用7考虑到数据采集的精度，AD采集模块未选用TMS320F28335内部集成的12位ADC模块，而是2FFT算法采用了高集成度、具有独立六位通道的AD73360FFvr是DFT(离散傅里叶)的一种快速算法，芯片。通过选择和重新排列中间结果，减小运算量。用另外，考虑现场测量时的接线形式既有三相F算法检测电力谐波和无功电流，能够满足计三线、又有三相四线以及单线等，数据采集部分算机对有限长序列进行频谱分析的要求。设计为八通道输入，即可以满足，，b，，，0，设(n)为Ⅳ点有限长序列，其DFT为，，，8个回路同

7、时输入。故选用两片AD73360，一片应用6个A／D转换通道，另一片()=∑(n)，k=0，1，⋯，Ⅳ一1应用2个A／D转换通道，各通道能同时进行采FFT相比DFT，运算速率提高。由以下两个方面来说明：样，而且可以通过编程将采样率设置为64kHz，(1)把长度为Ⅳ序列的DFT逐次分解为长度32kHz，16kHz和8kHz4种采样率(主时钟频率较短序列的DFT来计算。如果长度为Ⅳ序列的为16．384MHz)，通过串行端口(SPORT)很容DFT，能分解为两个长度为N，2序列的DFT来计易与数字信号处理器

8、TMS320F28335的多通道缓冲串行口(McBSP)进行通信，因此，AD73360算，需要2×f譬1：NZ／2次复数乘法，2×N非常适合应用于谐波信号采样。(一1)=Ⅳ(-1)次复数加法运算。这样分解电能质量分析系统的结构框图，如图2所示。后Db-T的计算工作量比直接DFT的工作量大约要首先三相电压／电流经过精密电压电流互感器转换减小一半。后滤除高次谐波，再经过信号调理电路变换为适(2)直接计算DFT，乘法次数和加法次数都合AD73360采样的信号进