低压配电网三相不平衡监测系统的设计与调试运行.pdf
《低压配电网三相不平衡监测系统的设计与调试运行.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低压配电网三相不平衡监测系统的设计与调试运行.pdf(4页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、2023.24 科学技术创新低压配电网三相不平衡监测系统的设计与调试运行孟庆宇(吉林省金冠电气股份有限公司,吉林 长春)三相电压不平衡与电网谐波、电压闪变等是造成电能质量下降的常见因素。为了提高供电质量,电力公司必须要密切监测配电网中的三相不平衡度。在智慧电网广泛普及的背景下,设计和应用一种适用于低压配电网,并且能够满足动态监测、结果准确等要求的三相不平衡监测系统,对提高电能质量、降低负载过载等方面有良好效果。1三相不平衡监测系统的硬件设计1.1系统的硬件结构本文设计的三相不平衡检测系统硬件部分主要包括信号调理模块、数模转换模块、数据处理模块以及无线通信模块 4 部分。三相电压信号(U)经过限
2、流电阻后转化成电流信号,然后经过电压互感器(PT)及其辅助电路的处理,使电流信号重新变为幅值较小的电压信号。对该电压信号进行抗混叠滤波处理以及交直流转换 处 理 后,得 到 能 够 被 数 模 转 换 器(ADS8364)识别电压信号。三相电流信号(I)经过第一级电流互感器(CT)后转化为幅值较小的电流,再通过第二级 CT 及其辅助电路,以及抗混叠滤波电路等处理后,成为能够被 ADS8364 识别的电压信号。ADS8364 将采样数据进行数模转换后,把模拟信号转换成数字信号,并发送至数据处理模块(TMS320F2812),完成数据计算、分析后得出三相不平衡度。利用无线通信模块(EM310)将三
3、相不平衡度发送给数据中心,从而实现对低压配电网三相不平衡度情况的实时监测。该监测系统的硬件组成如图 1 所示。1.2信号调理模块的设计考虑到低压配电网中的电压、电流信号无法直接输入到数模转换器中,因此在本系统中设计了信号条例模块,该模块的核心元件是电压互感器(PT)和电流互感器(CT)。这里以 SPT204A 型电压互感器为例,概作者简介:孟庆宇(1983-),男,本科,工程师,研究方向:输配电。摘要:本文主要探究了三相不平衡监测系统的设计内容与调试效果。该系统的硬件部分主要由信号调理电路、ADS8364 数模转换器、EM310 通信装置等组成。三相电压和三相电流经调理电路后转化为 ADS83
4、64 可识别的电压信号。经过数据处理后利用 EM310 通信模块将结果发送至数据中心,在显示器上呈现出来。本文在实验室环境下进行了 10 kV 配电网三相不平衡监测系统的调试运行,结果表明该系统能准确反映电力系统中三相不平衡情况,达到了设计预期。关键词:低压配电网;数模转换;三相不平衡监测系统中图分类号院TM769文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤24-0035-04图 1三相不平衡监测系统的硬件架构35-科学技术创新 2023.24述信号调理模块的设计思路。SPT204A 的电气参数见表 1。表 1SPT204A 的电气参数电压信号从 JP4 接口分两路传入,其中一路直接
5、连接 SPT204A 的 1 号串口,另一路在串联 1 个限流电阻后连接 SPT204A 的 3 号串口,其目的是保证电压互感器的输入信号为额定电流。在 SPT204A 的副边侧设计一个运算放大电路,将电流信号转换成电压信号。通过改变限流电阻的组织,可以调节输出电压信号的峰值,确保经过调理后的电压信号能够被数模转换器正常识别1。本文选用的 SPT204A 电压互感器具有精度高、密封性好等特点,可以满足多种场合的信号调理要求。抗混叠滤波电路和交直流转换电路也是信号调理模块的重要组成部分,前者可用于抑制、消除电网中的高次谐波,设计二阶低通抗混叠滤波电路实现该功能;后者则是将幅值较小的交流电压信号转
6、换成单极性直流信号,以便于 ADS8364 能够准确识别。1.3数据处理模块的设计数据处理模块的核心设备是 DSP 处理器,可以对ADS8364 转换后的数据进行计算与分析。鉴于前端采集到的数据量较大,要求 DSP 处理器具有极快的运算速度,本文选用 TI 公司研发的 TMS320F2812 定点型DSP,每秒运算次数可达 8000 万次。该处理器 CPU 主频为 180 MHz,时钟周期 8.2 ns,内置 16 位 256KB 的Flash 以及 16 位 32KB 的 RAM,拥有 12 个通信接口,可满足串行通信、局域网通信、外部存储等数据传输需要。DSP 处理器的工作电压为 3.3
7、V,而三相不平衡监测装置中其他电子元件(如 ADS8364 等)的工作电压为 5 V,为了防止 DSP 处理器发生过压损坏情况,本文在数据处理模块中设计了稳压电路,该电路的核心零件是 LM1085 稳压芯片,可以将输入的 5.0 V 电压降低为 3.3 V 电压,稳压电路结构如图 2 所示。图 23.3 V 稳压电路DSP 处理器的常用复位方式有 2 种,即软件复位、硬件复位。本文选择了可靠性更高的硬件复位。装置上电后,判断电容两端是否为“高电平”,如果判断为“是”,则装置上电并完成自动复位;如果装置出现死机情况无法完成自动复位,可采用手动按键复位2。1.4无线通信模块的设计三相不平衡监测装置
8、在运行时,前端数据采集装置与数模转换设备、数据处理设备之间频繁进行通信,通信状况的好坏是决定该装置性能的一个关键因素。鉴于低压配电网中监测点的分布零散,有线通信会导致成本的增加,因此本文在设计通信模块时选择了通信速度不低于 20 KB/s 的 GPRS 无线通信。在硬件方面,选用了华为公司研发的 EM310 作为通信装置,其优点是内置 TCP/IP 协议栈,无需另外编写TCP/IP 协议;可以利用 485 接口直接与 MCU 等进行通信,降低了开发难度。GPRS 的通讯原理如图 3 所示。图 3GPRS 通讯原理基于 EM310 的 GPRS 组网方案有多种,例如以固定 IP 方式入网、以动态
9、 IP+DNS 方式入网,以及以APN 专线方式入网等。本文基于通信可靠性、经济性序号 指标名称 指标参数 1 额定输入/输出电流 2 mA 2 最大电流 常通10 mA 3 额定输入电压 串联电阻后 50 V1 000 V 4 额定输出电压 50 mV10 V 5 线性范围 010 mA 6 可耐冲击电流 每秒10 mA 7 匝数比 1:1 8 精度 1%36-2023.24 科学技术创新价比等方面考虑,选择了以固定公网 IP 的方式将本地服务器接入 Internet,实现监测装置与服务器之间的无线通信。2三相不平衡监测系统的软件设计2.1无线通信模块的驱动程序设计该程序可实现两项功能:其一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低压 配电网 三相 不平衡 监测 系统 设计 调试 运行