基于網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
0 引 言
隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的系統(tǒng)化、智能化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)電網(wǎng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化調(diào)試是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來(lái)，隨著人們對(duì)電力能源需求的不斷增長(zhǎng)，電力電子設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大量的非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷的投運(yùn)，使公用電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量的諧波干擾以及電壓波形畸變、電壓波動(dòng)和三相不平衡等問(wèn)題，電能質(zhì)量不斷惡化。為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和準(zhǔn)確的調(diào)度，全面掌握電網(wǎng)中電能質(zhì)量狀況并對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)試就變得十分重要。本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析處理，而且還能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制，有助于解決現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣而難以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確測(cè)試的問(wèn)題。
1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)用于供電系統(tǒng)線路中各項(xiàng)電力參數(shù)的監(jiān)測(cè)。根據(jù)被測(cè)參數(shù)的特性，利用相應(yīng)的傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路采集被測(cè)點(diǎn)的電壓和電流信號(hào)，然后根據(jù)采集的被測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算交流供電系統(tǒng)的電壓、電流、頻率、諧波含量、畸變系數(shù)、波峰系數(shù)等電力參數(shù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括管理計(jì)算機(jī)、監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)、PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)及打印機(jī)等。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
管理計(jì)算機(jī)主要用于系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)的管理，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，為用戶提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理�，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)主要完成對(duì)供電系統(tǒng)被測(cè)點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析；PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)從被測(cè)線路獲取電壓電流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。根據(jù)被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控需求，選用2塊NI公司的PXI數(shù)據(jù)采集卡PXI-6254，每塊板卡有32路模擬量輸入通道，共有64路模擬量輸入通道。供電現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以將PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并生成報(bào)表通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)根據(jù)用戶的需求上傳給配電系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)；配電系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)具有故障告警功能，也可以通過(guò)以太網(wǎng)接受現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將監(jiān)控故障信號(hào)進(jìn)行回放，利用查找原因，解決問(wèn)題。
數(shù)據(jù)采集模塊主要由信號(hào)調(diào)理電路、硬件同步電路、A／D轉(zhuǎn)換電路等幾部分組成。信號(hào)調(diào)理電路主要完成將被測(cè)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理到采集卡所能承受的范圍內(nèi)的功能。調(diào)理電路主要由電壓互感器、電流互感器、運(yùn)放電路、跟隨電路等組成，實(shí)現(xiàn)了外部電力高壓、大電流信號(hào)與本系統(tǒng)的電氣隔離，減小了外部電磁干擾，提高了電氣安全性能和可靠性，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性變換，信號(hào)調(diào)理電路如圖2所示。電流的調(diào)理采用利用精密電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，然后將其送人調(diào)理電路的輸入端，最后利用系統(tǒng)中的軟件模塊對(duì)調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
