同步相量測量裝置測量單元的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，人們對電網(wǎng)實時監(jiān)控的要求不斷提高。同步相量測量裝置因其在同步測量及實時監(jiān)測等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為現(xiàn)代電力監(jiān)控的核心部分并廣泛應(yīng)用于廣域測量系統(tǒng)。同步相量測量裝置將各監(jiān)測點帶有全網(wǎng)時間標(biāo)簽的母線相量、發(fā)電機(jī)功角等信息發(fā)送給控制中心，實現(xiàn)了全網(wǎng)的實時動態(tài)監(jiān)測。該文對同步相量測量裝置的測量單元進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)。測量單元分為同步母線相量測量單元和同步發(fā)電機(jī)絕對內(nèi)電勢測量單元，分別測量母線相量和發(fā)

2、電機(jī)功角、轉(zhuǎn)速。
　　文中首先介紹了測量單元的總體結(jié)構(gòu)，分章節(jié)進(jìn)行硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)。硬件設(shè)計包括模擬信號采集模塊、鍵相脈沖采集模塊、測量單元控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信硬件設(shè)計等子模塊，軟件實現(xiàn)主要是數(shù)據(jù)處理及通信模塊。
　　模擬信號采集模塊包括強電信號采集電路、電壓跟隨器、濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。這一模塊功能是實現(xiàn)電網(wǎng)強電信號采集、濾除干擾，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，完成待測信號的采集。鍵相脈沖采集模塊完成發(fā)電機(jī)鍵相脈沖無延時采集

3、。測量單元控制模塊是CPLD+DSP的控制架構(gòu)，CPLD根據(jù)接收到的GPS信號發(fā)出采樣脈沖，并在同步發(fā)電機(jī)絕對內(nèi)電勢測量單元中采集鍵相脈沖，計算發(fā)電機(jī)鍵相脈沖角和轉(zhuǎn)速，DSP是測量單元主處理器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、分析等工作。網(wǎng)絡(luò)通信硬件設(shè)計是基于Rabbit3000單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信最小系統(tǒng)，將測量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送給上層處理器。
　　數(shù)據(jù)處理及通信模塊主要是DSP中相量測量算法、相量分解算法、功角測量算法等算法的實現(xiàn)和Rabbit300

4、0中網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)。文中選擇相量測量方法為離散傅里葉變換法，實現(xiàn)了基4快速傅里葉變換、DFT遞推算法、DFT修正算法獲取基波相量。經(jīng)過對稱分量法將相量分解為正序、負(fù)序和零序分量。選用改進(jìn)的功角測量方法避免了傳統(tǒng)過零檢測導(dǎo)致的誤差，提高了測量精度。基于Dynamic C的測量單元與上層處理器網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計，使數(shù)據(jù)傳輸距離更遠(yuǎn)，傳輸速度更快。
　　文章在最后對設(shè)計完成的測量單元進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，測量單元可以實現(xiàn)母線相量和發(fā)電機(jī)內(nèi)