一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)監(jiān)測系統(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)量的一個重要指標，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。目前針對三相不平衡度較大并長期處于不平衡狀態(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量某一時刻的三相電流值，經(jīng)過分析計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，并不能真實反映全過程的負荷情況，若采用補償裝置則會增加系統(tǒng)諧波，三次諧波會增加零序電流，如果諧波過大的話就沒有起到補償效果，造成浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型為了解決用電地區(qū)的不平衡度不能被簡單有效監(jiān)測的問題，提供了一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測系統(tǒng)，可及時準確監(jiān)測各個用電地區(qū)的三相不平衡情況，成本低，易操作，效率高。
[0004]本實用新型是采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)字信號處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號調(diào)理電路、三相電流信號調(diào)理電路和中性線電流信號調(diào)理電路，其中三相電壓信號調(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)字信號處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
[0005]工作時，三相電壓信號調(diào)理電路中的電壓互感器測量配電柜中的三相電壓，三相電流信號調(diào)理電路中的第一電流互感器測量配電柜中的三相電流，中性線電流信號調(diào)理電路中的第二電流互感器測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)過對應(yīng)的信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為AD可接收的小電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換模塊對三相電壓和三相電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而數(shù)字信號處理器DSP內(nèi)部AD對中性線電流進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號處理器DSP讀取AD的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并計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)字信號處理器DSP調(diào)用GPRS無線通信模塊將計算結(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、分析和發(fā)布。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為:
[0007]( I)及時準確監(jiān)測各個用電地區(qū)三相不平衡度，并將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，工作人員無需人工測量計算，大大提高工作效率，降低人力成本，減輕工作負擔(dān)；
[0008](2)對采集的電壓信號進行混合基FFT變換，得到信號的基波相量，再利用對稱分量法計算得到三相不平衡度，計算結(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)量小的場合，我國低壓配電網(wǎng)范圍極廣，且存在不少山村地區(qū)，單獨鋪設(shè)通信線路需大量資金，GPRS無線通信具有得天獨厚的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為三相電壓信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為三相電流信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為中性線電流信號調(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)測系統(tǒng)，包括數(shù)字信號處理器dsp、a/d轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號調(diào)理電路、三相電流信號調(diào)理電路和中性線電流信號調(diào)理電路，其中三相電壓信號調(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)字信號處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
[0018]具體實施時，數(shù)字信號處理器DSP采用型號為TMS320F2812型的數(shù)字信號處理器，第一電流互感器和第二電流互感器的型號為ΒΗ-0.66 50 I，A/D轉(zhuǎn)換模塊中A/D芯片的型號為ADS8364，GPRS無線通信模塊的型號為EM310。
[0019]第一電流互感器和第二電流互感器都包括第一級電流互感器和第二級電流互感器，其中第一級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，再經(jīng)過第二級電流互感器、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，數(shù)字信號處理器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+為模擬信號的輸入通道，與三相電壓信號調(diào)理電路、三相電流信號調(diào)理電路輸出端相連接；數(shù)字信號處理器DSP的管腳GP107輸出一個持續(xù)20ms的低電平至，保證A/D芯片ADS8364復(fù)位成功；數(shù)字信號處理器DSP通過PWMl輸出4.8MHz的時鐘脈沖至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)字信號處理器DSP的外部中斷，數(shù)字信號處理器DSP進入中斷處理；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)字信號處理器DSP在中斷處理中讀取采樣數(shù)據(jù)；數(shù)字信號處理器DSP利用定時中斷產(chǎn)生采樣脈沖，由GP1Al~GP1A3分別連接~，觸發(fā)CHA~CHC三組通道進行采樣，中性線電流1經(jīng)信號調(diào)理后與數(shù)字信號處理器DSP內(nèi)部ADCINA0連接。
[0021]如圖6所示，EM310與數(shù)字信號處理器DSP是通過串口進行通信的，即通過RXD、TXD和SCIARX、SCIATX連接，數(shù)字信號處理器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返回的校驗信息等由RXD引腳發(fā)送至數(shù)字信號處理器DSP，數(shù)字信號處理器DSP的GP10A4引腳發(fā)出50ms的低電平至實現(xiàn)EM310啟動，再將拉低50ms即可使EM310關(guān)機。
[0022]圖7所示，為監(jiān)測系統(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，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ADS8364采樣三相電壓電流信號，同時啟動內(nèi)部AD對中性線電流進行采樣；
[0026](4)采樣完成后，觸發(fā)中斷，按照默認的中斷優(yōu)先級，分別進入外部中斷和ADC中斷讀取采樣數(shù)據(jù)；
[0027](5)采樣點數(shù)滿足一個周波后，對采樣數(shù)據(jù)進行混合基FFT變換，計算出三相電壓、電流的基波幅值和相位；再應(yīng)用對稱分量法計算出電壓、電流的三相不平衡度；
[0028](6)應(yīng)用均方根算法，計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】
1.一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號調(diào)理電路、三相電流信號調(diào)理電路和中性線電流信號調(diào)理電路，其中三相電壓信號調(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)字信號處理器DSP的輸入端連接，數(shù)字信號處理器DSP的輸出端和GPRS無線通信模塊連接。
【專利摘要】本實用新型提供一種適用于低壓配電柜的三相不平衡監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)字信號處理器DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GPRS無線通信模塊、三相電壓信號調(diào)理電路、三相電流信號調(diào)理電路和中性線電流信號調(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)過信號調(diào)理電路輸入至監(jiān)測系統(tǒng)中，通過混合基FFT和對稱分量法，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)測系統(tǒng)通過GPRS將計算所得結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的檢測軟件負責(zé)對該數(shù)據(jù)進行接收、分析和管理。通過本實用新型，供電單位可及時準確掌握各個負荷點的三相不平衡情況，針對人工換相的解決辦法，可有效降低成本，減輕工作人員負擔(dān)。
【IPC分類】G08C17-02, G01R29-16
【公開號】CN204374309
【申請?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
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月17日