通用交流电量数据采集分析系统的设计

通用交流电量数据采集分析系统的设计

通用交流电量数据采集分析系统的设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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通用交流电量数据采集分析系统的设计

                             通用交流电量数据采集分析系统的设计

                                        摘要
随着我国电力行业的迅猛发展,电网供电品质越来越受到电力部门和用户的关注。电力参数能够反映电网供电品质的高低, 对其进行准确、 快速的测量对于实现电网调度自动化、 保证电网安全与经济运行具有十分重要的意义。目前,在交流电参量测量系统中,普遍采用数字方法处理模拟信号。电力参数作为典型的交流信号,其测量方法分为直流采样法和交流采样法。目前电网中的谐波污染日益严重,电网电压、电流波形发生畸变,而电网频率并不是固定不变,是在50 Hz 附近波动,传统的直流采样算法已不能满足需求。交流采样实时性好、 相位失真小,虽然算法复杂,但采用高精度ADC 和高性能 CPU 作为基础,同时充分考虑谐波的实时监测与分析, 可以保证测量电力参数的快速性和准确性。
关键词:交流电量  数据采集 ADC
 
第一章  绪论
1.1 课题的目的和意义
电力系统交流电量采集是指把电力系统的交流电压及电流等经过变换、滤波、S/H 及 A/D 转换后得到对应该交流电量的离散化数据序列,并存放到存储器中的过程。交流电量的同步采集是指在电力系统的不同采样点同时开始采样,使不同采样点的采样结果在时间上具有同步性。电力系统随着自身的发展变得越来越复杂,电力系统的各种监测与保护装置都要用到交流电量采集这个环节,并且在诸多场合都要求交流电量的同步采集,这对电力系统继电保护、故障判断和系统稳定的分析与控制等都具有重要意义。
如何才能做到异地同步采集呢?当两个地方相距不远时,可以通过网络的方式保证两台采集设备同步;但是很多都是两地相距较远的情况,如果利用网络,一是设备使用复杂、繁重,二是不能保证精确同步,因为通过网络校准采集设备的时间会存在由于网络传输延时所导致的误差。
1.2 课题背景
我国的电网调度自动化起步较早,从数据采集和监控(SCADA)到能量管理系统(EMS),大体经历了远动化、数字化和自动化 3 个阶段。现今,EMS 正在走向信息化的能量信息系统(EIS),并逐步组入当代电力企业资源规划(ERP)。为了适应不断发展的计算机技术和自动化、信息化进程,作为该系统基础部分之一的交流电量采集器,也同时需要不断升级和更新换代。
相比早期采用变送器方式的直流采集,交流电量采集设备的处理要求更高,而且对 AD 的转换精度和速度要求也更高,特别是近年来随着对谐波测量和通信能力的需求提高,也增加了对交流设备的硬件性能要求。另一方面,用户和开发机构都不断希望在有限的硬件资源和空间上增加产品的功能密度,因此电量测量产品不仅要增强功能,还要选用合适的硬件平台来满足这种需求。
(1)北斗卫星简介
北斗卫星导航定位系统是中国自主研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统,是继美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS 之后第三个较成熟的卫星导航定位系统。该系统工作在 2491.75MHz 的频率上,可向用户提供全天候、高精度、区域性的即时定位服务,定时精度可达数十纳秒(ns),定位精度可达数十米,其精度与GPS 相当。这为电力系统数据采集提供高精度时间基准、为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择。
(2) 基于北斗导航系统定位的 PMU
目前,应用于我国电网中的 PMU 大都是基于 GPS 提供的授时信号来实现同步数据采集的,电网的稳定运行对 PMU 的依赖越来越强。将北斗卫星授时系统应用于电力系统同步相量测量技术中,可弥补长久以来使用 GPS 作为唯一同步时钟源而存在的风险性和不可依赖性,解决了将同步相量测量技术应用于广域监测的时钟源可靠性问题。
山东电网广域实时动态监测系统,从 2005 年 8 月开始建设,它首次在国内使用国产“北斗一号”卫星导航系统为 PMU 提供备用授时信号。该系统采用北斗系统授时信号和 GPS 授时信号构成互备授时方案,能够保证在非常时期电网的安全性,意义至关重要。
根据行业特点和需求,系统总共分为 3 个分系统组成:变电所数据采集系统、通信传输系统、监控中心系统。电站系统采集到各种数据利用北斗卫星将信息转发到中国卫通 IISP 平台,平台将信息送往应用数据中心,中心对数据进行处理后可提供两个数据通路:一路将信息经世广卫星转发到用户指挥机,由指挥机将信息送到用户监控中心;而另一路可通过 Internet 经有线送到用户监控中心。用户监控中心对接收到的数据进行相应的存储、分析、处理、监控等,至此完成一次信息的上传工作。用户对变电所的指令则以相反的路由下达给变电所,完成远程遥控功能。
参 考 文 献
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