电网谐波在线监测装置的设计与实现

作者:董邦洲 刊名:信息系统工程 上传者:昝小多

【摘要】现代社会对于电能质量的要求越来越高,迫切需要对电网谐波进行实时准确监测。提出了一种基于DSP和CAN总线通信的电网谐波实时监测装置,详细介绍了监测装置的硬件和软件设计方案,其中硬件设计主要包括信号采集模块,中央处理器模块和高速通信模块;软件设计利用TI公司提供的C28x_Fixed Point_Lib库文件实现电网信号的谐波分析。装置对现场复杂环境的电压信号进行实时监测,运行结果表明装置具有良好的准确性和可靠性。

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TECHNOLOGY技术应用>>> 电网谐波在线监测装置的设计与实现 0董邦洲 摘要:现代社会对于电能质量的要求越来越高,迫切需要对电网谐波进行实时准确监测一提出了一种基于DSP和CAN总线通信的电网谐波实时监测装置,详细介绍了监测装置的硬件和软件设计方案,其中硬件设计主要包括信号采集模块,中央处理器模块和高速通信模块;软件设计利用Tl公司提供的C28x一FlaxedPoint一Lib库文件实现电网信号的谐波分析、装置对现场复杂环境的电压信号进行实时监测,运行结果表明装置具有良好的准确性和可靠性关键词:谐波;DSP; CAN通信;快速傅里叶变换 电力电子器件的普及应用使得电网的谐波量增加,同时越来越多的精密仪器对电能质量的要求越来越高,谐波量过高将会严重影响电网的安全经济运行,谐波问题已经成为了供用电双方共同关注的问题丛传统谐波监测装置多为离线监测,无法得到长期的、详细的谐波数据罔[3],因此电网谐波的网络化在线监测显得愈加重要 DSP(数字信号处理器〕与其他处理器相比,数据处理能力强,可实现复杂算法,可对大量数据进行实时运算分析,非常适合电力系统谐波监测,是目前电能质量监测领域的主流芯片为保证监测装置的实时性,还需选择一种高速稳定的通信方式一CAN总线具有高速率、远距离、可靠性高等优点,被广泛应用于分布式实时系统中閂FICT(快速傅里叶变换)算法是谐波分析领域的主流算法,运算周期短且易于在DSP 中实现 本文研发了基于DSP和CAN总线的电网谐波实时监测 装置,以TMS320F2812型小p作为中央处理器,应用TI公司提供的定点运算库文件对采样信号进行FFVT计算,将所得计算结果通过CAN总线传输至以太网模块,最终上传至数据中心 、硬件设计 图1为装置的总体结构示意图,主要包括信号采集模块,中央处理器模块和高速通信模块.其中监测装置的中央处理器模块选择TMs320E2812,模数转换器选择ADS8364,同时选择CANET-IOOT作为CAN转以太网通信设备 二相电压信号电压互感器申路 CAN 》数据中心 ET-IOOT 抗混叠滤液电路 T、1s320F 2812 交直流转换申路 ADS 8364 图I监测装置原理框图 凵信号采集模块一信号采集模块的作用主要是将电网的电压/电流信号进行模数转换,输出对应的数字量供CPU 计算分析.该模块包括两部分,分别为信号调理电路和模数转换器ADS8364山于ADS8364的轧刂人范围为0.5V,故信号调理电路的作用是将电网交流电压、电流信号转换为 0 0四94.2m7 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. AD8364可识别的低电压信号AD卜8364的作用是对信号调理电路输出的电压信号进行模数转换 相电压/电流信号调理电路的设计原理相同,下面以单相电压/电流为例,介绍其设计方案!信号调理电路由电压/电流互感器电路、抗混叠滤波电路和交直流转换电路组成。其中电压/电流互感器电路将电网电压、电流信号缩小变为幅值较小的交流电压信号,抗混叠滤波电路使用二阶RC低通滤波器滤除信号中的高次杂波,根据采样定理可知,该低通滤波器的截止频率应为采样频率(3200Hz)的旧:交直流转换电路将上一级电路输出的幅值较小的交流电压信号进行抬升,使之转换为0一2.5V的单极性低电压信号,最后输人至ADS8364进行转换在电压/电流互感器电路中选择的电压/电流互感器分别为HPT205(2mA/2mA)和HCT204(5A/2.5mA

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