一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別涉及一種可用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三相電壓不平衡是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，三相電壓幅值不同或相位差不是120°，或兼而有之即為三相電壓不平衡。不平衡度指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓負(fù)序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。目前針對(duì)三相不平衡度較大并長(zhǎng)期處于不平衡狀態(tài)的用電地區(qū)多采用人工換相調(diào)整的方式，利用鉗形電流表人工測(cè)量某一時(shí)刻的三相電流值，經(jīng)過分析計(jì)算來確定該用電地區(qū)是否三相不平衡，人力成本較大，且電流值代表性較差，并不能真實(shí)反映全過程的負(fù)荷情況，若采用補(bǔ)償裝置則會(huì)增加系統(tǒng)諧波，三次諧波會(huì)增加零序電流，如果諧波過大的話就沒有起到補(bǔ)償效果，造成浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了解決用電地區(qū)的不平衡度不能被簡(jiǎn)單有效監(jiān)測(cè)的問題，提供了一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)各個(gè)用電地區(qū)的三相不平衡情況，成本低，易操作，效率高。
[0004]本實(shí)用新型是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號(hào)調(diào)理電路、三相電流信號(hào)調(diào)理電路和中性線電流信號(hào)調(diào)理電路，其中三相電壓信號(hào)調(diào)理電路包括電壓互感器、第一濾波電路和第一交直流轉(zhuǎn)換電路，電壓互感器的輸出端和第一濾波電路的輸入端連接，第一濾波電路的輸出端和第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；三相電流信號(hào)調(diào)理電路包括第一電流互感器、第二濾波電路和第二交直流轉(zhuǎn)換電路，第一電流互感器的輸出端和第二濾波電路的輸入端連接，第二濾波電路的輸出端和第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；中性線電流信號(hào)調(diào)理電路包括第二電流互感器、第三濾波電路和第三交直流轉(zhuǎn)換電路，第二電流互感器的輸出端和第三濾波電路的輸入端連接，第三濾波電路的輸出端和第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的AD轉(zhuǎn)換接口連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
[0005]工作時(shí)，三相電壓信號(hào)調(diào)理電路中的電壓互感器測(cè)量配電柜中的三相電壓，三相電流信號(hào)調(diào)理電路中的第一電流互感器測(cè)量配電柜中的三相電流，中性線電流信號(hào)調(diào)理電路中的第二電流互感器測(cè)量配電柜中的中性線電流，三相電壓、三相電流和中性線電流經(jīng)過對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為AD可接收的小電壓信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)三相電壓和三相電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部AD對(duì)中性線電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)處理器DSP讀取AD的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并計(jì)算得出三相電壓電流基波相量、中性線電流有效值、電壓電流三相不平衡度。數(shù)字信號(hào)處理器DSP調(diào)用GPRS無線通信模塊將計(jì)算結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和發(fā)布。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0007]( I)及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)各個(gè)用電地區(qū)三相不平衡度，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，工作人員無需人工測(cè)量計(jì)算，大大提高工作效率，降低人力成本，減輕工作負(fù)擔(dān)；
[0008](2)對(duì)采集的電壓信號(hào)進(jìn)行混合基FFT變換，得到信號(hào)的基波相量，再利用對(duì)稱分量法計(jì)算得到三相不平衡度，計(jì)算結(jié)果精度高；
[0009](3)采用GPRS無線通信技術(shù)，非常適用于范圍廣，數(shù)據(jù)量小的場(chǎng)合，我國(guó)低壓配電網(wǎng)范圍極廣，且存在不少山村地區(qū)，單獨(dú)鋪設(shè)通信線路需大量資金，GPRS無線通信具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為三相電壓信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為三相電流信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為中性線電流信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為A/D芯片與DSP連接示意圖。
[0015]圖6為GPRS模塊與DSP連接示意圖。
[0016]圖7為DSP工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1~圖4所示，一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理器dsp、a/d轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號(hào)調(diào)理電路、三相電流信號(hào)調(diào)理電路和中性線電流信號(hào)調(diào)理電路，其中三相電壓信號(hào)調(diào)理電路包括電壓互感器、第一濾波電路和第一交直流轉(zhuǎn)換電路，電壓互感器的輸出端和第一濾波電路的輸入端連接，第一濾波電路的輸出端和第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；三相電流信號(hào)調(diào)理電路包括第一電流互感器、第二濾波電路和第二交直流轉(zhuǎn)換電路，第一電流互感器的輸出端和第二濾波電路的輸入端連接，第二濾波電路的輸出端和第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；中性線電流信號(hào)調(diào)理電路包括第二電流互感器、第三濾波電路和第三交直流轉(zhuǎn)換電路，第二電流互感器的輸出端和第三濾波電路的輸入端連接，第三濾波電路的輸出端和第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的AD轉(zhuǎn)換接口連接。A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
[0018]具體實(shí)施時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器DSP采用型號(hào)為TMS320F2812型的數(shù)字信號(hào)處理器，第一電流互感器和第二電流互感器的型號(hào)為ΒΗ-0.66 50 I，A/D轉(zhuǎn)換模塊中A/D芯片的型號(hào)為ADS8364，GPRS無線通信模塊的型號(hào)為EM310。
[0019]第一電流互感器和第二電流互感器都包括第一級(jí)電流互感器和第二級(jí)電流互感器，其中第一級(jí)電流互感器將配電柜中大電流轉(zhuǎn)換為0-5A的小電流信號(hào)，再經(jīng)過第二級(jí)電流互感器、濾波電路和交直流轉(zhuǎn)換電路最終轉(zhuǎn)換為0-3V的小電壓模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器DSP還可通過CANET100模塊將數(shù)據(jù)以有線的形式傳輸。
[0020]如圖5所示，A/D轉(zhuǎn)換模塊中A/D芯片ADS8364的管腳CHA0+~CHC1+為模擬信號(hào)的輸入通道，與三相電壓信號(hào)調(diào)理電路、三相電流信號(hào)調(diào)理電路輸出端相連接；數(shù)字信號(hào)處理器DSP的管腳GP107輸出一個(gè)持續(xù)20ms的低電平至，保證A/D芯片ADS8364復(fù)位成功；數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過PWMl輸出4.8MHz的時(shí)鐘脈沖至CLK，使A/D芯片ADS8364可正常工作；在轉(zhuǎn)換結(jié)束后變?yōu)榈碗娖綇亩|發(fā)數(shù)字信號(hào)處理器DSP的外部中斷，數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)入中斷處理；A0~A2的連接方式確定了數(shù)據(jù)的讀取方式為循環(huán)讀取;A/D芯片ADS8364為16位高精度AD，輸出的16位采樣結(jié)果經(jīng)DATA [0:15]傳輸至D0~D15，數(shù)字信號(hào)處理器DSP在中斷處理中讀取采樣數(shù)據(jù)；數(shù)字信號(hào)處理器DSP利用定時(shí)中斷產(chǎn)生采樣脈沖，由GP1Al~GP1A3分別連接~，觸發(fā)CHA~CHC三組通道進(jìn)行采樣，中性線電流1經(jīng)信號(hào)調(diào)理后與數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部ADCINA0連接。
[0021]如圖6所示，EM310與數(shù)字信號(hào)處理器DSP是通過串口進(jìn)行通信的，即通過RXD、TXD和SCIARX、SCIATX連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP由SCIATX引腳發(fā)送AT指令來控制EM310，將數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送至數(shù)據(jù)中心；EM310返回的校驗(yàn)信息等由RXD引腳發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器DSP，數(shù)字信號(hào)處理器DSP的GP10A4引腳發(fā)出50ms的低電平至實(shí)現(xiàn)EM310啟動(dòng)，再將拉低50ms即可使EM310關(guān)機(jī)。
[0022]圖7所示，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖，具體如下:
[0023](I)系統(tǒng)初始化，復(fù)位 TMS320F2812 ；
[0024](2)05?發(fā)出復(fù)位信號(hào)，復(fù)位么058364以及EM310 ；
[0025](3 )DSP使用內(nèi)部事件管理器發(fā)出一定頻率的采樣脈沖，啟動(dòng)ADS8364采樣三相電壓電流信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部AD對(duì)中性線電流進(jìn)行采樣；
[0026](4)采樣完成后，觸發(fā)中斷，按照默認(rèn)的中斷優(yōu)先級(jí)，分別進(jìn)入外部中斷和ADC中斷讀取采樣數(shù)據(jù)；
[0027](5)采樣點(diǎn)數(shù)滿足一個(gè)周波后，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行混合基FFT變換，計(jì)算出三相電壓、電流的基波幅值和相位；再應(yīng)用對(duì)稱分量法計(jì)算出電壓、電流的三相不平衡度；
[0028](6)應(yīng)用均方根算法，計(jì)算得到中性線電流有效值；
[0029](7) DSP通過串口發(fā)送相應(yīng)的AT指令，調(diào)用EM310將計(jì)算所得結(jié)果以無線的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)中心；通過內(nèi)部郵箱，將計(jì)算結(jié)果使用CAN通信發(fā)送至CANET100模塊，CANET100將數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)通信的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)中心；
[0030](8)等待兩次發(fā)送時(shí)間間隔為I分鐘后，打開中斷使能，重新讀取采樣數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)至步驟(3)繼續(xù)執(zhí)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號(hào)調(diào)理電路、三相電流信號(hào)調(diào)理電路和中性線電流信號(hào)調(diào)理電路，其中三相電壓信號(hào)調(diào)理電路包括電壓互感器、第一濾波電路和第一交直流轉(zhuǎn)換電路，電壓互感器的輸出端和第一濾波電路的輸入端連接，第一濾波電路的輸出端和第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第一交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；三相電流信號(hào)調(diào)理電路包括第一電流互感器、第二濾波電路和第二交直流轉(zhuǎn)換電路，第一電流互感器的輸出端和第二濾波電路的輸入端連接，第二濾波電路的輸出端和第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第二交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接；中性線電流信號(hào)調(diào)理電路包括第二電流互感器、第三濾波電路和第三交直流轉(zhuǎn)換電路，第二電流互感器的輸出端和第三濾波電路的輸入端連接，第三濾波電路的輸出端和第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，第三交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的AD轉(zhuǎn)換接口連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號(hào)調(diào)理電路、三相電流信號(hào)調(diào)理電路和中性線電流信號(hào)調(diào)理電路。配電柜中的三相電壓、三相電流以及中性線電流經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路輸入至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過混合基FFT和對(duì)稱分量法，得到三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、三相電壓基波幅值、三相電流基波幅值、中性線電流有效值等電氣量。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過GPRS將計(jì)算所得結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的檢測(cè)軟件負(fù)責(zé)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析和管理。通過本實(shí)用新型，供電單位可及時(shí)準(zhǔn)確掌握各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的三相不平衡情況，針對(duì)人工換相的解決辦法，可有效降低成本，減輕工作人員負(fù)擔(dān)。
【IPC分類】G08C17-02, G01R29-16
【公開號(hào)】CN204374309
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420795719
【發(fā)明人】郭賀宏, 趙慶生, 劉玲, 高瑞斌, 孫凱, 王振起, 張宗興, 王志偉, 韓肖清
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日