高压开关柜电能质量在线监测装置研制探讨

凌云

摘要：本文首先分析了高压开关柜电能质量在线监测装置硬件电路设计，同时阐述了高压开关柜电能质量在线监测装置软件电路设计，最后总结了全文，仅供参考。

关键词：高压开关柜;电能质量;在线监测装置;研制探讨

1 高压开关柜电能质量在线监测装置硬件电路设计

随着科学技术的迅速进步与发展，对高压开关柜电能质量在线监测装置提出了全新的要求。为实现电能质量测量的高精度，需要高度开展信号采样与信号计算，基于电能质量参数基础上，提出合理的运算方式，强化各类运算方式的应用。高压开关柜电能质量在线监测装置硬件电路如下图1所示，装置应用的处理器为TMS320F2812数字信号处理器，硬件电路包括：互感电路、信号调理电路、锁相倍频电路等。

1.1CPU

选择TMS320F2812内核CPU，CPU主要包括：中央处理单元、接口单元、测试单元。

1.2DSP最小系统

主要包括：电源电路、时钟芯片电路、复位电路、仿真接口电路、片外程序储存器等。

1.3信号采集设计

在开关柜母线出口侧，设置有大型电流与电压互感器，将配网内的电流下降到5A，将配网内的电压信号下降到100V，选择最佳的二级互感器。综合考虑进度与二次侧输入值的大小，本设计选用TV 1013-1M电压互感器，TA0913-2M电流互感器。

信号调理电路如下图2所示，假设工频频率在50Hz，测量谐波63次，硬件滤波截止频率为3.2KHZ，标准传递函数：。

基于上述式子，假设=0.707时滤波效果最佳，此阶段不存在谐振峰，则陡峭具备衰减特性，若f=1.0，Q=0.707，则滤波器计算公式：。

1.4电磁兼容设计

本电能质量监测装置主要应用在高压开关柜上，在本装置设计阶段，应当综合考虑系统的抗干扰性。在信号输入端增加RC滤波器，可实现RC滤波参数的调整。PCB布线要短、直，PCB板上模拟信号部分，应当减少差模干扰。

1.5硬件电路调试

电流互感器、电压互感器信号为双极性正弘波形，经过滤波电路、偏置电路后，双极性信号则会转变为单极性信号，且大小在0V-3V范围内。为保障DSP的安全性，予以20%余量考虑，将电压限制在2.5V。

2 高压开关柜电能质量在线监测装置软件电路设计

2.1 软件开发环境

高压开关柜电能质量在线监测装置软件开发，应当在CCS基础上，应用IT公司退出的TMS320系列继承开发环境，以此为成都院开发、系统测试奠定基础。

2.2 系统主程序设计

在系統通电之后，系统会自动进入初始化，打开中断之后，系统会执行采样，并判断模数转换，将采集到的数据传输到处理模块内的，以此完成电网参数值计算，其流程如下图3所示。

2.3 初始化模块

DSP初始化，主要包括：仿真寄存器初始化、看门狗控制寄存器WDCR初始化、系统始终初始化。

ADC模块初始化，由于本设计，需要考虑功率参数，在采样阶段，应当实现电流与电压同时采样，选择级联并发采样模式，具体介绍数据集中模块。

2.4 数据处理模块

数据采集模块设计，经过调理电路后，模拟电压信号，并将其传输到TMS320F2812的ADC模块内，以此开展A/D转换。本文装置以6.4Khz作为采样频率，采样开关柜内的母线的电网信号，以此减少频谱的泄露。在A/D中断子程序内读取转换结果，判断采集点，若采集未满，则开展继续采样，若采集已满，则选择A/D转换结果，并将采集到的数据组送到数据处理单元，集中开展数据处理。若数据处理结果，则自动进入到下一个周期内，继续开展采样，以此保障电网信号的实时监测。

2.5 显示模块

DSP、液晶模块选择并行连接方式，实现数据操作与指令传输，并开展液晶读写操作，以此满足接口控制逻辑需求。在液晶模块内，设置有专门的BF标志，若BF值为1，则可开展内部操作，此阶段不接受外部指令与外部数据。若BF值为0，则模块处于预备状态，可随时接受外部指令与数据。

3结束语

综上所述，高压开关柜电能质量在线监测装置研制阶段，应当从硬件、软件两方入手，遵循相关设计原则，以此保障研制质量，切实发挥出高压开关柜电能质量在线监测装置的应用价值。

参考文献

[1]周川. 中低压开关柜状态监测与综合诊断研究[D].重庆大学，2016，16（07）：145-147.

[2]刘强. 高压开关柜电能质量在线监测装置研制[D].江苏科技大学，2017，17（05）：32-36.

（作者单位：南京灿能电力自动化股份有限公司）