文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 基于LabVIEW的电能质量监测系统

基于LabVIEW的电能质量监测系统

基于LabVIEW的电能质量监测系统
基于LabVIEW的电能质量监测系统

西安科技大学

硕士学位论文

基于LabVIEW的电能质量监测系统

姓名:张希

申请学位级别:硕士

专业:检测技术与自动化装置

指导教师:马宪民

20090429

电能质量在线监测仪

电能质量在线监测仪 K-DNZ91 产品说明 产品概述: 随着我国国民经济的蓬勃发展,电力负荷急剧加大,特别是冲击性和非线性负荷容量的不断增长,使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题。公司推出的K-DNZ91电能质量在线监测仪,是一台高性能的多功能电能质量测试分析仪器。采DSP+ARM+CPLD 内核,5.7” 大屏幕液晶(320×240点阵)显示屏,使结构更紧凑,功能更强大。 主要用途: 测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量,其测量分析: 1. 实时电参量:包括三相电压,三相电流,电网频率,有功功率,无功功率,功率因数等。 2. 三相电压偏差。 3. 频率偏差。 4. 三相电压不平衡度。 5. 电压正序,负序,零序分量,电流正序,负序,零序分量。 6. 三相电压波动和闪变。 7. 三相电压总畸变率,2-50次电压谐波。 8. 三相电流总畸变率,2-50次电流谐波。 主要特点: 1.应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。 2.测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量。 3.负荷波动监视:定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、相位等电力 参数的变化趋势。 4.电力设备调整及运行过程动态监视,帮助用户解决电力设备调整及投运过程中的问题。 5.测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。 6.测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。 7.便携式、多参数、大容量、高精度及近代信号分析理论的应用等特点,使K-DNZ91可广泛地应用 于输配电、电力电子、电机拖动等领域。 技术参数: 1.频率测量 测量范围:45~55Hz,中心频率50Hz,测量条件:信号基波分量不小于80%F.S. 测量误差:≤0.02Hz 2.输入电压量程:10-120V 3.输入电流量程:5A 4.基波电压和电流幅值:基波电压允许误差≤0.5%F.S.;基波电流允许误差≤1%F.S. 5.基波电压和电流之间相位差的测量误差:≤0.5° 6.谐波电压含有率测量误差:≤0.1% 7.谐波电流含有率测量误差:≤0.2% 8.三相电压不平衡度误差:≤0.2% 9.电压偏差误差:≤0.2%

电能质量在线监测系统方案设计分析

电能质量在线监测系统方案设计分析 发表时间:2019-03-13T14:35:13.890Z 来源:《河南电力》2018年18期作者:王旭马柠韩芳冰李源舟赵健男 [导读] 本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述,以供参阅。 (大连供电公司辽宁省大连市 116001) 摘要:随着社会的发展,电能质量问题越来越受到社会的关注,其取决于发电、输电、供电和用电方,关系到各方的利益,电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述,以供参阅。 关键词:电能质量;在线监测系统;方案设计 引言 随着社会的快速发展,电能的使用面临着一种新的问题:一方面是电能需求量在不断增加;另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高,要求在电能使用中实现质和量的统一。电能质量的问题,取决于发电、输电、供电和用电方,要保证电力系统电网的电能质量,必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护,因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益,保证电网的安全运行,净化电气环境,必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。 1力系统电能质量问题的产生的主要原因 电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想;变压器励磁回路非线性特性;直流输电等。还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。在工业和生活用电负载中,非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。 2基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统 2.1方案目的 由于用电科普知识不能有效普及,新增大量用户并未充分考虑电能质量的相关问题;加之配网中补偿电容器的设计大多未考虑谐波问题,更有许多用户不投或过投补偿装置,使谐波处于难以控制的状态,是造成配网中谐波滋长的主要原因,若不加以控制,这种趋势将处于增无减的状态,最终出现难以预料的实际问题。因此,建立长期有效的电网电能质量在线监测点、并辅以机动灵活的临时监测点相互配合,用于监测、分析某供电公司电能质量问题,并根据分析结果加以治理,意义重大。 2.2某供电公司电能质量在线监测布点选择 某供电公司主干线路为220kV供电,因此布点选择在各个220kV枢纽变电站中,接入所有等级母线电压,主变低压侧开关电流,及110kV重点用户及联络线路电流。以实时监测该变电站的电能质量情况,通过对变电站的电能质量监测,能判断与该站相接的其他110kV、35kV变电站是否可能存在电能质量超标情况。并通过临时时监测点的建立现场测试各重点用户电能质量情况。 2.3某供电公司电能质量在线监测总体设计实施方案 (1)电能质量监测仪工作原理。本项目的设计的电能质量监测仪,电压和电流信号经过传感器、高精度放大电路、抗混叠滤波器、A /D模数转换电路转换成数字信号,GPS的分脉冲信号和触发录波的开关量经光电隔离后送DSP进行分析及相关数据处理(开关量触发录波和精确对时),然后将测试结果通过PCI总线送工控机。工控机可将这些结果显示、存储、远传。(2)电能质量在线监测系统工作原理。由多台电能质量监测仪(下位机),通讯网络和电能质量分析系统(上位机)构成电能质量动态监测系统,上位机通过通讯网络对下位机进行参数设置、进行远程录波,从下位机获取电能质量测量数据并导入数据库。通过数据库查询,得到所需的测试报表,实时报表,统计报表,趋势图,波形图,频谱图等等,并可显示,打印,保存。上位机还能通过局域网与多用户进行数据共享。(3)某供电公司电能质量在线监测系统实现技术关键点。本项目的测量的间隔时间等于3S,即相邻两次测量之间没有缝隙。其采用的是TI公司的6000系列DSP,主频高,内建八个数据处理单元,可并行数据处理。其硬件结构和软件指令集,适合用来作频谱分析。并有高速PCI接口,方便与工控机进行大量的数据传输,为电能质量谐波无缝监测提供了物质保障。由于采用了高速DSP,因此采用非整数点的频谱分析方法,提高了谐波的分析精度;根据国标,严格采用闪变量值判定的基准方法计算闪变和变动;采用对称分量法计算零序分量、正序分量、负序分量和三相不平衡度,频率的测量精度主要取决于采样频率,与算法的合理性也有直接的关系。本项目A/D采样率为12.8kHz/通道,即:每周波采样256点,加上合理的算法,使得频率误差≤0.002Hz,远优于国标的0.01Hz。 2.4电能质量管理软件 监测中心的电能质量管理软件是在Linux操作系统下,采用面向对象的语言编写,全中文操作,人机界面友好,软件实现了如下功能:(l)可对系统内所有监测终端参数进行远程设定。(2)对监测终端进行网络化管理,管理员可以按照不同用户、不同电压等级、甚至行业等不同分类方式分别管理,这样在同一个界面下就可以设置大量的终端,同时这种管理方式,也方便日后终端的扩展,适应系统配置的变更。(3)可对电能质量的各项指标进行统计、处理、显示和存储,并可对记录的各种事件和波形再现。(4)对监测的数据具有数据库管理功能,从而实现了长期数据的存储与处理、分析大规模数据、对不同类别的数据进行分区管理、快捷的数据查询等。(5)可自动生成所需的图形和报表,其中包括:电能质量总览图、参数记录曲线图、电压谐波频谱图、电流谐波频谱图和电能质量综合统计报表等。 2.5方案评价 对于某供电公司建立电能质量监测网,利用监测数据分析用户对电力系统电能质量产生的污染及危害程度,采取针对性的措施实现电网及用户的电能质量监测和综合治理,改善现有供电系统的供电质量、降低电能损耗、保证电网的安全、可靠、经济运行起到积极作用。通过论述发现,今后研究电能质量问题的首要任务,是建立高效标准的电能质量监测系统,要继续增加监测点,建立网络化、信息化和标准化的电能质量监测系统,保障电网安全运行和为电力用户提供安全可靠和优质服务。 结束语 总而言之,电能质量在线监测技术,是一种可以更科学、更全面监测、分析和研究电能质量的方法。最大的功能特征是就是,电能质量监测装置长时间不间断对监测点进行收集、记录和存储电力系统各种稳态、暂态信息,能实时、精确地测量电能质量,可以为分析电能

电能质量监测系统标准技术方案

供电局电能质量实时监测系统 技术方案 南京华瑞杰科技有限公司 二OO九年四月

目录 第一部分前言 (1) 第二部分主站系统技术规范 (2) 1、系统设计目标 (2) 3、系统平台设计 (4) 3.1、系统总体设计思想 (4) 3.2、系统总体设计原则 (5) 3.3、系统逻辑结构 (6) 3.4、系统硬件拓扑结构 (7) 3.5、系统软件平台 (8) 4、系统功能组成 (8) 4.1、维护工作站子系统 (9) 4.2、前置采集子系统 (9) 4.3、数据处理子系统 (9) 4.4、数据分析应用子系统 (9) 4.5、报表管理功能 (12) 4.6、二次安防子系统 (12) 4.7、W EB浏览 (13) 4.8、PQDIF接口 (13) 第三部分装置技术规范 (14) 3、监测装置的功能 (16) 3.1监测功能 (16) 3.2显示功能 (17) 3.3通讯接口 (17) 3.4设置功能 (18) 3.5统计功能 (18) 3.6记录存储功能 (18) 3.7触发功能 (19) 3.8对时功能 (19) 3.9 报警功能 (19) 4、监测装置性能及技术指标 (19)

4.1电能质量数据处理 (19) 4.1.2分析数据 (19) 4.1.3统计数据 (20) 4.1.4日报数据 (20) 4.1.5事件数据 (20) 4.1.6允许误差限 (20) 4.2电气性能要求 (21) 4.2.1电源电压 (21) 4.2.2电压信号输入回路 (21) 4.2.3电流信号输入回路 (21) 4.2.4功率消耗 (21) 4.2.5停电数据保持 (21) 4.2.6气候环境条件 (21) 4.2.7可靠性 (22) 4.3结构、机械性能 (22) 4.3.1结构 (22) 4.3.2机械性能 (22) 4.4电磁兼容性 (22) 4.5绝缘耐压性能 (23) 5、功能表 (24) 附件:HRJ704终端物理结构及面板定义 (25) HRJ703终端物理结构及面板定义 (30)

电能质量在线监测系统的设计和实现

电能质量在线监测系统的设计和实现 孙毅,唐良瑞,龚钢军 (华北电力大学信息工程系,北京102206) 摘要:随着社会的发展,电能质量问题越来越受到社会的关注,其取决于发电、输电、供电和用电方,关系到各方的利益,电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。该文给出一种电能质量在线监测系统的设计实现方案,使得电力部门可以及时、详细、精确地掌握电力系统电网的电能质量状况,正确、合理地评估电网的电能质量水平。 关键词:电能质量; 虚拟仪器; 在线监测 中图分类号:T M764 文献标识码:A 文章编号:100324897(2004)1720060204 0 引言 随着社会的快速发展,电能的使用面临着一种新的问题:一方面是电能需求量在不断增加;另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高,要求在电能使用中实现质和量的统一。电能质量的问题,取决于发电、输电、供电和用电方,要保证电力系统电网的电能质量,必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护,因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益,保证电网的安全运行,净化电气环境,必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。 目前,电能质量的监测方式主要有三种:设备入网前的专门检测、设备使用中的定期或不定期检测和在线监测。由于电能质量问题的特殊性,前两种监测方式的监测数据不能全面和准确地反映出电力系统电网的电能质量信息,因此电能质量监测应该采用在线监测。电能质量在线监测技术是严格按照《电能质量供电电压允许偏差》、 《电能质量公用电网谐波》、 《电能质量电压波动和闪变》、 《电能质量三相允许不平衡度》、 《电能质量电力系统频率偏差》和《电能质量暂时过电压和瞬时过电压》等六项电能质量国家标准,通过利用电能质量在线监测设备对电力系统电网进行在线监测,从而连续收集、记录和存储电力系统电网的频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、谐波、三相不平衡等稳态信息,以及电压跌落、电压骤升和电压中断等暂态信息。 随着对电能质量问题的日益重视,电力部门希望通过在电力系统电网中的各等级变电站和特殊点安装专门的电能质量在线监测装置,并且组建电能质量在线监测系统,力求实时、精确地测量电力系统电网的电能质量 ,分析电能质量问题产生的原因,及时采取技术措施来改善电力系统电网的电能质量。为了适应电力部门的需求,本文给出一种电能质量在线监测系统的设计和实现方案,以供参考。 1 基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统 1.1 系统简介 本电能质量在线监测系统为分层分布式系统,以计算机技术、虚拟仪器技术和网络通信技术为依托,通过将电网中的各监测站点连成整体,实现了电能质量在线监测的网络化。电能质量在线监测系统提供给电力部门大量实时、精确的电能质量数据信息,为电力部门的安全生产提供了保证[1]。由于目前大量变电站已经接入本地局域网,而且通过局域网通信可以保证数据传输的实时性、可靠性,本系统利用现有的局域网来组建电能质量在线监测系统,当然,也可选用串口或调制解调器的方式组建监测系统。 电能质量在线监测系统由数据监测子系统、通信子系统、服务器子系统三部分构成。系统结构如图1所示。 图1 电能质量在线监测系统 Fig.1 On2line m onitoring system of power quality 06第32卷 第17期 2004年9月1日 继电器 RE LAY V ol.32N o.17 Sep.1,2004

基于LabVIEW电能质量监测仪设计

毕业设计(论文)题目基于LABVIEW的电能质量监测仪设计

摘要 目前,供电企业和用户开始高度重视对电网电能质量监测的问题。一方面是因为影响电能质量的因素日益增多,如今广泛使用非线性设备和电力电子装置,使电网中的电流和电压波形发生畸变,导致电能质量的恶化。另一方面,各种精密、复杂的,对电能质量敏感的电气设备的普及,使人们对电能的可靠性及其质量的要求与日俱增。因此,研究供电质量监测的方法,找出导致电能质量下降的原因具有重要的工程和理论价值。本论文设计并给出了以测控领域的最新技术——虚拟仪器平台为基础的电能质量监测系统。该系统能够对电流、电压、频率、相位、电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动和闪变等电能质量参数进行实时地监测,并且具有在线分析功能。本文是使用美国NI公司开发的图形化开发软件LABVIEW进行系统程序构建,结合使用NI公司的配套设备PCI-6024E(数据采集卡)以及传感器、变送器等硬件设备,组建了一套电能质量监测仪系统。 关键词:电能质量,在线监测系统,LABVIEW,虚拟仪器

Abstract Power quality is an essential concern of electrical utilities and customers. On one hand, the factors which affect the power quality are increasing, for example, the distorted wave of voltages and currents caused by the extensive application of power electronic apparatus and nonlinear equipment has worsened the power quality. On the other hand, the popularity of the complicated, exactitude and power quality-sensitive electricity appliances has made power quality more important. Research on the power quality monitoring and analysis method is of great value in both theory and practice.This paper was designed based on the latest technology in control field - power quality parameters monitor system on the virtual instrument technology platform. It can monitor electric power parameters including voltage, electrical current, phase, frequency, three-phase voltage unbalance, harmonic and the voltage fluctuation and flicker, and can also provide detailed power quality analysis in realtime. This paper is to use American NI company's graphical LABVIEW software to built the system,by using a combination of construction program NI company auxiliary equipment PCI - 6024E (data acquisition card) ,sensor and transmitters hardware equipment, established a set of power quality monitoring with precis measurement ability . Keywords: power quality, on-line monitoring system,LABVIEW,virtual instrument 目录

电能质量检测分析监控新技术

电能质量检测分析监控新技术 来源:中国论文下载中心 摘要:随着科技的进步,现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化,诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展,由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性,使电网的电压波形发生畸变成引起电压波动和闪变以及三相不平衡,甚至引起系统频率波动等,对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”[1]。电网中正面对越来越多的电能质量问题,这使得电能质量的研究十分紧迫。电能质量检测是获得电能相关数据的最直接手段,也是电能质量其他后续高级应用研究的前端。 关键词:电能质量检测神经网络 1 电能质量研究中新技术的应用背景 随着科技的进步,现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化,诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展,由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性,使电网的电压波形发生畸变成引起电压波动和闪变以及三相不平衡,甚至引起系统频率波动等,对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”[1]。电网中正面对越来越多的电能质量问题,这使得电能质量的研究十分紧迫。 另一方面,电能质量正逐步受到供电企业和电力用户的共同关注。进入20世纪90年代以来、随着半导体、计算机技术的迅速发展,一批高新技术企业应运而生,出现大量的微机控制装置和生产线.对电能质量提出了新的要求;而电力市场的发展,使供电企业进一步认识到:用户的需要也是自身的需要。在这样的背景下,因电能质量不良而使用户设备停机或出次品的情况.仍应看作电能质量不合格。当然,电能质量不良有多种情况,用户对电能质量的敏感程度也各不相同。一船来说,供电企业可对不同的电能质量划分等级、分别定价、用户可以自由选择。但由于我国目前还未能实现优质优价。因此,进一步改善电能质量的工作基本上要求在用户侧解决。随着各种用电设备对电能质量敏感度的变化,电能质量的范围进一步扩大.分类更细要求更高[2]。在新的电力市场环境下,电能质量已成为电能这种商品的消费特性,很大程度上体现了供电部门服务品质。所以有关部门正在加大对电能质量的监管和治理。 这些背景下,电能质量的研究迫切需要一些新技术来推动,通过这些新技术的应用,从而使电能质量从检测、分析和监控等方面得到提高,从而有利发现问题和规律、改善供电质量和服务。 2 电能质量检测中的新技术 电能质量检测是获得电能相关数据的最直接手段,也是电能质量其他后续高级应用研究的前端。 2.1 当前电能质量检测的情况 对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径,虽然这方面的检测仪器已不少,但大多数只局限于持续性和稳定性指标的检测,而传统的基于有效值理论的检测技术由于时间窗太长,仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题,因此需发展满足以下要求的新检测技术[3]:①能捕捉快速(ms级甚至ns级)瞬时干扰的波形。因为许多瞬间扰动很难用个别参量(如有效值)来完整描述,同时随机性强,因此需要采用多种判据来启动量和装置,如幅值、波形畸变、幅值上升率等。②需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位,需要有足够高的

电能质量检测装置技术要求

技术规范

一、前言 1、本招标文件提供的要求是最低限度的技术要求,所使用的标准和规范如与卖方所执行的标准发生矛盾时,按较高标准执行。 2、卖方所提供“大中型光伏电站移动检测平台电能质量监测装置”及内部元器件应符合国家相关标准及安全规范,卖方所提供的所有产品及技术文件除非在技术规格中另做规定外,均应使用相应的国际标准化组织标准/或其它先进国际标准。 3、如果卖方没有以书面形式对本技术规范书的条文提出异议,则意味着卖方提供的设备完全符合本规范书的要求。如有异议,应在投标文件中以“对技术规范书的意见同规范书的差异”为标题的专门章节加以详细描述,并按附录A的格式填写。 二、项目介绍 本装置应用于大中型光伏电站移动检测平台,满足大中型光伏电站现场检测的要求,可安装在光伏电站各监测点,组成区域电能质量监控网络,实时采集、监测、分析、输出监测点的所有电能质量参数,并以此为依据分析被测光伏电站电能质量是否达标。检测平台的原理框图如下: 图1大中型光伏电站移动检测平台电气框图 此招标设备为电能质量监测装置及电能质量监测系统软件。 三、供货的相关要求 1、供货范围:电能质量监测装置6台、电能质量监测系统软件一套,并包括相应辅助设备,由电能质量监测装置厂家负责调试后,整体交付。

2、要求卖方准时发货,货物在2010年月日前发到买方单位(南京市浦口高新技术开发区创业路1号),在买方单位检验合格后,买方出具验收报告。 3、要求供货商在提交投标文件时,提供设备的安装和电气接线图纸,并加以详细说明,以便买方单位进行装置的电气、配线设计工作。 4、要求设备满足长时间连续工作的检测要求。 5、设备的所有部件应是全新的、高质量的、没有缺陷的、并具有合理的设计和制造。使用的材料应是适用的、长寿命、高可靠性、低损耗、少磨损和易调整的。 四、电能质量监测装置的要求 4.1技术要求 1)采样率:每周波512点及以上; 2)数据存储深度能够达到一个月以上,无记录事件被遗忘; 3)数据通信协议公开,在线实时监测数据满足刷新要求;离线存储数据带时间戳,存储格式开放,支持按时间段和数据类型的快速查询和提取 4)支持GPS同步对时功能,典型同步精度为0.1ms; 5)仪器回路数可以灵活配置,单台仪器能够提供对多个回路(每路至少包括3相电压和3相电流)的监测。 4.2主要功能 1)参数测量功能:在线实时监测被测光伏电站的电能质量参数,包括:电压、电流、功率、电量、频率、电压暂降、骤升、中断、闪变、浪涌、三相不对称、谐波THD、TDD、直流分量等。 2)数据与波形处理功能:具备16/20* bit的实时波形和故障录波功能,时间标精度为0.001ms;能够将各监测点的数据,根据选定的时间段或测试数据筛选条件进行进一步分析处理。 3) 图形输出功能:能够输出功率变化曲线、电网频率变化曲线、基波电压/基波电流长期变化曲线、电压/电流总畸变率长期变化曲线、电压/电流各次谐波长期变化曲线、长期/短期闪变值变化曲线、指标越界波形曲线、频谱曲线等。 4)报表输出功能:能够对历史数据调用分析,并对各监测点的电能质量数值分别产生分钟-小时-日以及自定义时间段报表;能够产生越界参数分析结果报表,并最终生成综合电能质量报告和数据分析文档。 5)通讯功能:装置必须具备与车载集控系统通讯的功能;通讯方式包括RS232/485、Ethernet;通讯协议公开,能够接收来自车载集控系统的指令并反馈信息。

电网电能质量监测系统的设计与实现

电网电能质量监测系统的设计与实现 发表时间:2018-06-19T10:45:57.313Z 来源:《电力设备》2018年第4期作者:李娟 [导读] 摘要:对于当前电网电能质量监测出现的问题,设计了一种针对DSP和ARM以及ZigBee无线传感网络技术的电网电能质量的监测系统,并且对当前系统架构进行了建立,硬件方案以及软件设计。 (国网清徐县供电公司山西太原 030400) 摘要:对于当前电网电能质量监测出现的问题,设计了一种针对DSP和ARM以及ZigBee无线传感网络技术的电网电能质量的监测系统,并且对当前系统架构进行了建立,硬件方案以及软件设计。 关键词:DSP ZigBee 电能监测 伴随着工农业生产的飞速发展,多种非线性的负荷和非对称性以及冲击性用电设备得到了多方面的使用,这种情况出现了很多的谐波干扰,严重的对于电网电能自身的质量受到了严重的影响。所以,实时有效的去对电网自身的电能质量给予监测,其对于确保电力系统自身的安全和稳定运行有着一定的意义。当前的电网电能质量监测系统都是使用有线形式去对监测数据进行传输,其使得在一些比较特殊的环境条件下去进行布线产生了极大的困难, 并不容易进行需要的维护。对于上述产生的问题, 设计了将DSP和ARM与ZigBee无线传感网络技术作为基础的一种电网电能质量的监测系统,其能够对电网电能自身质量其智能的在线监测给予有效的实现。 1 系统架构 1.1 ZigBee技术 ZigBee技术可以说属于一种近距离和较低复杂度,还有低数据速率以及低功耗和低成本的一种双向的无线通信技术,其主要是使用IEEE802.15.4无线标准的新一代无线传感器的网络系统。ZigBee网络自身有着自动的组网和自动路由以及自愈的功能,其自身能够在工作在2.4GHz的免执照的频段,使用调频以及扩频技术有着时延短和节点容量比较大的优点。并且2.4GHz无线信号其自身在强磁场和高电压环境里的传播有着较强的性能,数据的传输能力非常强大的,自身有着较高的可靠性,可以说其实对电网电能质量无线组网监测给予实现的一种有效的处置方案。 1.2 系统原理 通过电压和电流传感器构成的电压电流的检测电路,把被检测的高电压和大电流信号去转变为适宜的A/D变换的小信号,其自身景观滤波之后将其送到A/D转换器完成模数的转换。DSP数字信号处置器去对A/D转换结果进行读取并同时去对有关电能的质量参数进行有效的分析,完成运算以及处理,处理的具体结果使用ZigBee无线传感网络去将其传送到ARM的控制模块中,使其能够完成对数据进行的处理存储以及显示,使得电能质量参数能够实时的被监测到。电网其自身的电能质量监测系统架构示意图。 图1 电网电能质量监测系统架构示意图 2 硬件设计 2.1 信号采集处理模块 信号采集的处理模块主要是通过电压电流去对电路和滤波电路以及A/D转换器电路与DSP数字信号处理器以及外围电路共同构成的。 SP数字信号处理器采用TI的TMS320F2812芯片,这是一款高性能,低功耗,32位定点数字信号处理器。最高150MHz的工作频率为在短时间内实时控制和完成复杂算法提供了充足的条件。高性能的32位CPU包括16×16位和32×32位乘法累加器操作。,16×16位双乘累加器,可完成64位数据处理,高精度处理任务。具有丰富的硬件资源,片上Flash,ROM,RAM,定时器,多用途通用输入输出接口GPIO和仿真接口JTAG。支持TI的eX-pressDSPTM实时开发技术,TMS320DSP算法标准和CCS集成开发环境,为软件开发提供便利的环境。凭借其强大的数据处理能力,算法优化可以提高测量精度,并且使用外设接口资源可以有效降低电路的复杂性。 电压电流检测电路采用南京奇华公司生产的VSM025A电压传感器和CS040G电流传感器。传感器产生的噪声干扰由一个二阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波。 A / D转换器选用TI高性能模数转换器ADS8364,具有6通道同步采样的16位高速并行接口,具有2.5V基准电压,低功耗和高采样率。 ADS8364的6个通道用于采样三相交流电压和电流。 ADS8364的数据端口D0-15和EOC分别连接到DSP的数据端口D0-15和外部中断INT1。 ADS8364的时钟信号由DSP控制。 DSP响应ARM控制模块的指令,控制ADS8364执行A / D转换,读取转换数据,执行快速傅里叶变换(FFT)和相关的电能质量参数计算,实现电压和电流信号的采集和处理。 2.2 ZigBee无线收发器模块 ZigBee无线收发器得模块主要使用的是ZigBee芯片CC2530和CC2530其属于TI公司支持ZigBee协议的一种系统芯片,集微处理器以及无线收发器是融合在一体的,可以说其属于业界标准非常标准的一种增强型的8051MCU内核还有与IEEE802.15.4规范相一致的2.4GHz的无线收发器。其中还包含了定时器以及可选32/64/128/256KB的Flash存储单元,并且还对于串行通信的接口以及UART接口还有21个可编程I/O引脚给予了丰富,并对于硬件资源简化了电路设计给予了丰富,CC2530和DSP主要是通过其自身的不同的串口去完成所需要的数据传输。无线收发器电路主要使用的是CC2530数据手册里所提供的一种比较典型的应用电路,天线主要是选择PCB天线[2]。 2.3 ARM控制模块 ARM控制模块主要是通过键盘和LCD显示,以及存储器还有ARM芯片以及外围的电路共同的构成。其自身应该进行实现的功能主要有:使用ZigBee网络使其能够对DSP发送控制的指令,接收并且对DSP中进行传送的数据给予保存,同时还需要对于其自身接收到的电能质量的相关参数还有电能参数给予有效的显示。 系统使用三星公司进行生产的ARM9系列的S3C2440处置器芯片,S3C2440主要使用的是16/32位RISC的处理器,其自身主要有外部的存储器与控制器和LCD控制器,以及USB的控制器,还有SD接口,以及4通道DMA与3通道UART、2通道SPI和24个外部中断源以及超过130个

电能质量在线监测装置专用技术规范

达子泉变110kV间隔扩建工程 电能质量在线监测装置 (技术规范专用部分) (编号:1102007-0000-01) 购买单位:哈密润达嘉能发电有限公司 设计单位:哈密新东源电力设计咨询有限公司 2016年08月

1 标准技术参数 供方应认真逐项填写电能质量在线监测装置标准技术参数表(见表1、表2)中“供方保证值”,不能空格,也不能以“响应”两字代替,不允许改动需方要求值。如有差异,请填写表9供方技术偏差表。 表1电能质量在线监测装置标准技术参数表 表2可选择的技术参数表

2 图纸资料提交 经确认的图纸资料应由供方提交表5所列单位。 表5 供方提交的须经确认的图纸资料及其接收单位 3 工程概况 3.1 项目名称:哈密达子泉110kV变电站110kV间隔扩建工程 3.2 项目单位:哈密润达嘉能发电有限公司 3.3 工程规模:本期110kV扩建2回110kV出线间隔(智能变电站)。 3.4 工程地址:哈密达子泉110kV变电站内 3.5 交通、运输:汽车、火车运输 3.6 电力系统情况: a.系统标称电压:110kV b.系统最高电压:126 kV c.系统额定频率:50 Hz d.系统中性点接地方式:直接接地 4 使用条件 表6 使用环境条件表

说明:1.直流电源:220V; 2.交流电源:220V; 3.交流电流:1A; 4.屏体尺寸:800×600×2260; 5.屏体颜色:77# GY09 冰灰桔纹; 6.门轴:右门轴内嵌式。 7.达子泉变电站为智能变电站,微机综合自动化系统为南京南瑞继保电气有限公司产品,本期工程需可靠接入。模拟量输入方式:采用交流采样1A制。

基于Internet的电能质量监测与分析系统的研制_赵文韬

基于Internet 的电能质量监测与分析系统的研制 赵文韬,王树民,朱桂萍,潘隐萱 (清华大学电机系,北京市100084) 摘要:计算机网络技术的发展,为不同地点供电系统电能质量的远程集中监测和分析提供了有效的手段。论述了基于Internet 的供电系统电能质量的监测与分析系统,主要包括利用GPS 授时技术进行多点同步采样,利用Windo w s N T2000和IIS 建立网络平台,利用SQL Serv er 数据库管理供电网络运行数据,使用多种分析软件对供电系统的电能质量进行仿真分析,并提出治理措施。该系统可为供电系统的安全运行提供保障。关键词:电能质量;谐波;GPS;Internet 中图分类号:TM 93;TP274 收稿日期:2001-08-02。 0 引言 供电系统的电能质量直接关系到供电系统的安全运行和用户的用电安全。供电系统电能质量的监测和评估是对供电系统进行治理进而改善其电能质量的前提条件。当前国内供电系统电能质量的监测分析大多采用综合的电能质量分析仪或谐波分析仪等。这些专用测量仪器只能进行同一地点的现场相关电量的测试,对同一供电系统不同地点相关电量的同步测量及测量数据的传输和集中分析、评估则难以进行。因此,建立供电系统电能质量的远程、集中监测与分析系统,对影响供电系统电能质量的波形畸变、电压波动和闪变、三相电压和电流的不平衡度等指标进行全面仿真分析,对保证供电系统的安全运行,具有重要的理论和实际意义。Inter net 技术的发展实现了远程数据交换,为供电系统电能质量的远程监控和分析系统的建立提供了有效的手段。 该系统有以下特点:①可以实现同一供电系统、不同地点的电能质量监测,也可实现多个不同供电系统的集中监测;②对系统电能质量进行多层分析和评估;③对存在的电能质量问题提出合理的治理措施。 国外从20世纪80年代起就把人工智能和专家系统成功地应用到电厂状态监测与故障诊断技术中,产生了巨大的经济效益[1]。国内的一些科研院所也相继推出了类似的基于网络的分布式监测系统[2]。 本文构建了基于网络的供电系统电能质量监测和分析系统,其技术关键在于: a .使用GPS 技术保证采样数据的同步性和准确性; b .构建网站,提供友好、方便的远程诊断网络; c .使用工程数据库系统管理大型网络运行数据和分析结果; d .V B 和V C 等多种编程工具的结合提高了程序的运行效率。 1 系统结构 电能质量监测与分析系统整体的逻辑结构如图1所示。 图1 系统逻辑结构 Fig .1 Logic architecture of the system 同步采样装置:要求将不同地点电网电压、电流 瞬时波形记录下来,并且在采样数据中加上时间标签,以便于服务器端进行电能质量的相关分析。 客户端:软件主要包括浏览器、文件上载工具、文件压缩工具,采用客户端编程,将带有时间标签的采样数据进行压缩后上载到远程服务器端,同时可以下载服务器端的计算结果。 服务器端:提供WWW 方式的页面浏览服务,可进行用户信息查询和反馈信息给用户。服务器通过数据库管理各用户电网的设计数据和运行数据,并且安装有计算软件包,可进行谐波无功治理计算、电气化铁道分析、电弧炉负载的分析等。 该系统采用典型的客户/服务器模式,以尽量降低客户端的配置要求。根据客户提供的系统接线图,生成系统计算模型,再利用客户端提交的采样数据, 69 2002年3月25日 M ar.25,2002

电能质量在线监测装置

电能质量在线监测装置使用说明书 保定市华航电气有限公司

第一章概述 1.1 综述 理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压,而随着电力电子技术的发展,直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用,如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等,这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流,从而引起电网电压畸变,使电网波形受到污染,供电质量恶化,附加损失增加,传输能力下降,成为影响电能质量的重要因素。 在电网中,三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序,大功率整流和非线性设备等会产生谐波。负序和谐波严重影响了供电质量,它们首先影响了电力设备安全运行。谐波可能引起谐振,谐振高压加在电容器两端,因为高次谐波对电容器阻抗很小,所以电容器易过负荷而击穿;高次谐波电流流入变压器,铁芯损耗增加;高次谐波电流流入电动机,不仅铁芯损耗增加,而且使转子发生振动,严重影响加工质量;高次谐波使保护设备误动作,使系统损失加大;高次谐波使电力系统发生电压谐振,在线路上引起过电压,会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应,产生局部发热,而且会使发电机组产生振动,并伴有噪音,严重威胁机组的安全稳定运行。 电能质量监测装置采用先进的32位DSP处理器,是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测设备。可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、功率因数、相移功率因数、有效值、正负序等电能质量指标。 1.2 装置功能特点 电能质量在线监测装置,是我公司在研究总结国内外电能质量监测装置特点和实践经验基础上,严格按照国家颁布的相关技术标准,自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测产品。 1.2.1 装置特点

电能质量检测与监测分析终端设计汇总

电能质量检测与监测分析终端设计汇总 电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正 弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦,由此便产生了电能质量问题。一方面 我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题,一方面我们研究这些因素会 导致哪些方面的问题,最后,我们要研究如何消除这些因素,从而最大程度上 使电能接近正弦波。本文为您介绍电能质量的检测与分析仪器设计汇总。 基于STM32 和ATT7022C 的电能质量监测终端的设计 本文以ARM STM32F103VE6 和电表芯片ATT7022C 为主构建了电能质量监测终端,利用电表芯片ATT7022C 实现对电网电压、电流、频率、功率因素等诸多参数的采样。 基于DSP/BIOS 在电能质量监测终端中的应用 DSP/BIOS 作为CCS 提供的一套工具,其本身仅占用极少的CPU 资源,但却提供相当高的性能,加快了开发进度。采用DSP/BIOS 作为电能质量监测终端实时操作系统,编写DSP 程序时控制硬件资源容易、协调各个软件模块灵活,大幅加快软件的开发、调试进度。最终实验证明,整个系统实时性好,运 行稳定可靠。 电能质量监测系统信号采集模块控制器IP 核设计 本文介绍的在电能质量监测系统中信号采集模块控制器的IP 核,是采用硬件描述语言来实现的。这样能够减轻CPU 的负担,不需要频繁地对6 通 道的采样数据进行读取,节省了CPU 运算资源。 采用Nios 的电能质量监测系统解决方案 本文将SoPC 技术应用到电力领域,在FPGA 中嵌入了32 位NiosⅡ软 核系统。可实现对电能信号的采集、处理、存储与显示等功能,实现了实时系

基于labVIEW的电能质量分析系统

基于labVIEW的电能质量分析系统 ——数字信号处理在节能监管平台中的应用摘要:论文在论述数字信号处理概念、特点的基础上,通过实例阐述了在LabVIEW平台下对电能质量进行信号处理同时对电能质量分析方法进行研究和讨论,基于数字信号处理技术实现电能质量检测。着重对电能质量的3个重要指标:电压波动、谐波和三相电压不平衡度(包括三相电压,三相电流,有功功率,无功功率,功率因数等)进行信号分析,去除采集波形数据中的高次谐波。 关键词:数字信号处理技术;labVIEW;电能质量;节能监管;谐波 随着科学技术的发展,人们对电能质量的要求越来越高,同时由于扰动性负荷(如非线性、冲击性或不对称负荷)接入电力系统及其他扰动源存在,造成了大量的电能质量问题,谐波污染、三相不平衡度、跌落和闪交也越来越严重。电能质量问题不仅对电网的安全运行不利,严重干扰电网的稳定经济运行,还能造成某些对电能质量要求较高的电力用户严重的经济损失。电能质量在线监测技术就是在这个基础上发展起来的。电能的在线监测就是要实现实时地监视系统的电压或电流变化,记录和保存电能质量发生变化时各相电压或电流的幅值、频率、电压波动、三相不平衡度,同时采用滤波技术对多种电能质量的指标进行综合的监测。由于电能质量的不断恶化,电能质量问题不仅影响到电网的安全运行,还对一些对电能质量的要求很高的新型电力负荷的正常工作造成干扰。使人们对电能质量的优劣越来越重视,因此对电能质量进行有效地分析和监测不仅必要而且十分迫切。 由于应用于三相电压电流的谐波检测的示波器价格昂贵,且较难进行多点的电压/电流检测[2], 我们设计的应用于检测多点的单相或三相电压/电流的多路电表,不仅成本低廉、扩展便,还可以进行模拟信号采样实验、信号处理实验,综合性强。LabVIEW作为一种图形化的编程语言,不仅具有许多功能强大的模块节点和计算能力,可以满足电能分析的各种复杂算法的计算,而且还具有强大的网络功能,进行远程设备控制和数据传输,虚拟仪器VI的兴起对处理电能质量测量与分析时的数据提供了新的研究途径。 1. labVIEW简介 LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子vi)的结果、单步执行等,便于程序的调试。在电能质量分析领域研究中,labVIEW完成的恰恰是对硬件电路板采集通过以太网发布的数据包依据国际化多功能电表规约—645规约进行拆包取数,并对取得的数据进行一系列复杂的逻辑运算得出各类电能指标进而进行更进一步的信号分析。 2 电能质量检测实验平台组成 电能质量检测实验平台包括A/D信号采样模块(网关)、电能质量处理模块和上位机。A/D信号采样模 块负责采集信号并送至电能质量处理模块;电能质量处理模块对采集的电压/电流信号进行数据的预处理,并通过基于以太网的数据通信系统将数据传输至PC机;PC机接收上传的数据并完成数据的进一步处理和 各项电能参数的实时显示、存储。由于是基于以太网的设计,所以易于扩展多支路的电压/电流的检测。 另外,我们自己设计研发的多路电表使用起来更方便添加外部测量设备。 2.1 A/D信号采样 电压和电流信号幅值较高,而我们使用的ARM(CORTEX-M3)芯片采样电压在3.3V以内,故需要A/D 采样电路将电网信号转化为A/D采样模块所能接收的信号。其采样流程为:电压或电流信号先经过采样电压互感器或是电流互感器输入端;采样互感器输出的是与电网电压信号成比例的正负对称的电压信号,再经过信号调理电路将采样信号抬压到3V以内,以供ARM芯片内部A/D转换器采样。采样电压互感器输入 最高电压220V(对更高的电压可再增加前级电压互感器降低其电压等级)。电流互感器输入最大电流5V。 2.2 电能质量处理模块 电能质量处理模块的核心———ARM采用CORTEX-M3,具备强大运算能力,同时兼顾了控制领域的需求,特别适合控制对象复杂并且又需要较高实时运算能力的场合。ARM数字处理的核心系统是整个电能质量检

相关文档