CN104865461B - 一种基于dsptms320f28335电力系统瞬态变化实时检测装置 - Google Patents

一种基于dsptms320f28335电力系统瞬态变化实时检测装置 Download PDF

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Abstract

一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置，本发明用来对电力系统中发生的瞬态变化事件进行检测和录波。通过对电压瞬态变化的检测能有效分析电网的运行情况，并有效的给予相应的应对措施。本装置利用电压调理模块将电压信号进行适当调理并送入数据采样模块，数据采样模块采用DSPTMS320F28335片内12位A/D转换对电压信号进行采样和A/D转换，采样完成的数据在数据分组计算、判断触发模块分成若干帧，同时对每帧采样点进行求和运算，并与设定阈值进行比较，判断是否发生了瞬态变化事件，若判断发生了瞬变事件，DSP将给录波检测模块发送触发信号，来控制录波检测模块对波形进行记录，记录的波形将留作对电能质量情况分析的依据。

Description

一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置
技术领域
本发明涉及一种电力系统瞬态变化实时检测的新方法，并通过硬件装置来实现对电力系统的瞬态变化的实时检测。
背景技术
随着经济发展，电力系统容量不断扩大，各种非线性负荷以及分布式电源不断增多，造成电能质量不断恶化，影响整个电网安全、经济运行。所以电能质量问题越来越受到电力部门和用户的关注，要相对电能质量进行有效分析与治理，就必须先通过对电网的实际检测来确切了解电网中的具体情况，其中对电压瞬态变化的检测能有效分析电网的运行情况，并有效的给予相应的应对措施。对于电能质量瞬态变化的检测、定位以及记录分析，其中电能质量瞬态变化事件的识别是最基本和最重要的。录波器虽然可以记录事件波形，但它同时也记录了大量的正常的数据，所以对数据需要进行大量的计算和处理，计算负担大、耗时且需要较大内存，以至于设备成本较高。因此设计一种方法较为简单且可靠的瞬态变化实时监测装置是十分必要的。
发明内容
本发明设计一种算法较为简单可靠，且基于DSPTMS320F28335的瞬态变化实时监测装置，实现对瞬变的准确检测，做到计算负担小，反应速度快，实现简单，在解决上述背景技术问题上，更具有优越性。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
该装置包括电压调理模块，数据采样模块，锁相环实现等间隔采样模块，数据分组计算、判断触发模块，录波检测模块。电压调理模块的输出端分别于数据采样模块和锁相环实现等间隔采样模块的输入端连接,锁相环实现等间隔采样模块的输出端与数据分组计算、判断触发模块的频率检测接口连接，数据采样模块通过DSPTMS320F28335片内电路与数据分组计算、判断触发模块相互连接，数据分组计算、判断触发模块的触发输出端与录波检测模块的信号接收端连接。
进一步的，输入信号U通过PT和霍尔传感器将信号调节成DSPTMS320F28335能够接受的0-3V电压信号，输入到数据采样模块进行处理，对输入的待测信号进行采样和模数转换，采用DSPTMS320F28335片内12位A /D转换，设置采样频率为150ks/s，对其进行采样，其采样点数是3000个点/周期。其中通过DSPTMS320F28335片内12位A/D转换对输入电压信号进行采样和模数转换后，采取每次对一个整周期的采样数据进行处理的方式，即观察窗设为一个整周期。
进一步的，利用倍频锁相环电路来实现对每周期输入信号的等间隔采样，电路由锁相环电路和十进制分频电路组成，实现整周期采样，避免频谱泄露的影响。
进一步的，对其进行采样后，其采样点数是N个点/周期, 将数据分为帧,即采样的第1、+1、2+1、…、n+1点组成第一帧, 其中n小于, 然后第2、+2、2+2、…、n+2构成第二帧, 第3、+3、2+3、…、n+3构成第三帧, 依次到第、+、2+、…、n+构成第帧, 这样就形成了不同的帧，本设计取=150，N=3000。
进一步的，将分组完成后对每一帧的所有采样点的值进行求和计算，得到个求和结果，如果是无任何瞬变事件的纯正弦信号,则每帧的数据序列之和为零,从实际的情况出发, 考虑到模拟输入电路和模数转换的误差, 我们应取一个合理的阈值, 而不是取零作为衡量瞬变发生的条件。如果检测到个求和结果中只要有一个超过了阈值，DSPTMS320F28335将发出0.5V的触发信号，此信号持续时间为20ms对波形进行记录，如果再此20ms期间没有发生瞬变事件，触发信号将从0.5V降为0V，录波器将停止录波，若在此期间再次发生瞬变事件，触发信号将从最后一次瞬变事件开始持续20ms结束，记录的波形将留作对电能质量情况分析的依据。
进一步的，每经过0.004s即五分之一个周期，再对观察窗内一个周期的采样点进行上述分组、求和和判断的处理，如此循环执行。
附图说明
图1是发明结构示意图。
其中1.电压调理模块，2.数据采样模块，3.锁相环实现等间隔采样模块，4.数据分组计算、判断触发模块，5.录波检测模块。
图2是发明算法流程示意图。
具体实施方案
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对发明做进一步说明。
在图1中，电压调理模块（1）,输入信号U通过PT和霍尔传感器将信号调节成DSPTMS320F28335能够接受的0-3V电压信号，为下一步采样做好准备。数据采样模块（2），对输入的待测信号进行采样和模数转换，采用DSPTMS320F28335片内12位A /D转换，设置采样频率为150ks/s，对其进行采样，其采样点数是3000个点/周期。锁相环实现等间隔采样模块（3），电路由过零比较器、锁相环电路U14(CD4046)和十进制分频电路CD4017组成，按每周波采样3000 点计算，三片CD4017完成3000分频，由于锁相环的相位负反馈作用，当锁相环锁定时，U10_6的输出信号与U14_14的输入信号同步，也即与正弦输入信号同步，此时U14_4的输出信号频率为正弦信号频率的3000倍并且跟随其同步变化，即采样频率为被测信号频率的整数点3000倍,从而实现一周内等间隔采样3000点。数据分组计算、判断触发模块（4），对其进行采样后，其采样点数是N=3000个点/周期, 将数据分为帧, 本设计取=150。分组完成后对每一帧的所有采样点的值进行求和计算，得到150个求和结果，将这些求和结果存入不同的寄存器中，如果是无任何瞬变事件的纯正弦信号, 则每帧的数据序列之和为零, 从实际的情况出发, 考虑到模拟输入电路和模数转换的误差, 我们应取一个合理的阈值, 而不是取零作为衡量瞬变发生的条件。个帧的求和结果与设定的阈值进行比较，如果检测到150个求和结果只要有一个超过了阈值， 触发单元将发出触发脉冲, 录波装置就将这部分数据记录下。录波检测模块（5），采用录波装置来接收DSPTMS320F28335发出0.5V的触发信号，此信号持续时间为20ms对波形进行记录，如果再此20ms期间没有发生瞬变事件，触发信号将从0.5V降为0V，录波器将停止录波，若在此期间再次发生瞬变事件，触发信号将从最后一次瞬变事件开始持续20ms结束，记录的波形将留作对电能质量情况分析的依据。
在图2中，步骤1通过DSPTMS320F28335片内12位A/D转换对输入电压信号进行采样，并采取每次对一个整周期的采样数据进行处理得方式，即观察窗设为一个整周期。步骤2把一个整周期的采样点分成150帧，一个周期共采样3000点，对采样的第1、150+1、300+1、…、2850+1点组成第一帧, 然后第2、150+2、300+2、…、2850+2构成第二帧, 第3、150+3、300+3、…、2850+3构成第三帧, 依次到第150、300、450、…、3000构成第150帧, 这样就形成了150个帧,对每个帧的采样点数为20。步骤3对每个帧的20个采样点的值进行分别求和，得到150个求和值，并存入各自的寄存器中。步骤4分别对150个帧的求和值与设定的阈值进行比较，判断150个帧的求和值中是否存在大于阈值的值。步骤5若存在大于阈值的值DSPTMS320F28335通过D/A输出一个触发信号给录波装置，持续时间为20ms，使录波器开始录波，若不存在大于阈值的值，DSP将不发出触发信号。步骤6对存放每帧求和值的寄存器进行刷新，为下一轮数据的存储做好准备。步骤7每经过0.004s即五分之一个周期，再对观察窗内一个周期的采样点进行步骤2到步骤6的处理，如此循环执行。

Claims (3)

1.一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置，其特征是：
(1) 通过DSPTMS320F28335片内12位A/D转换对输入电压信号进行采样，并采取每次对一个整周期的采样数据进行处理的方式，即观察窗设为一个整周期；
(2) 利用倍频锁相环电路来实现对每周期输入信号的等间隔采样，电路由锁相环电路和十进制分频电路组成；
(3) 对其进行采样后，其采样点数是N个点/周期, 将数据分为帧, 即采样的第1、+1、2+1、…、n+1点组成第一帧, 其中n小于, 然后第2、+2、2+2、…、n+2构成第二帧, 第3、+3、2+3、…、n+3构成第三帧, 依次到第、+、2+、…、n+构成第帧, 这样就形成了不同的帧，本设计取=150，N=3000；
(4) 对每个帧的采样点的值进行分别求和，得到个求和值，并存入各自的寄存器中，然后分别对个帧的求和值与设定的阈值进行比较，判断个帧的求和值中是否存在大于阈值的值；若存帧的采样求和值大于阈值，DSPTMS320F28335将发出0.5V的触发信号，此信号持续时间为20ms对波形进行记录，如果再此20ms期间没有发生瞬变事件，触发信号将从0.5V降为0V，录波器将停止录波，若在此期间再次发生瞬变事件，触发信号将从最后一次瞬变事件开始持续20ms结束，记录的波形将留作对电能质量情况分析的依据；
(5) 每经过0.004s即五分之一个周期，再对观察窗内一个周期的采样点进行上述分组、求和和判断的处理，如此循环执行；
(6) 一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置包括电压调理模块（1），数据采样模块（2），锁相环实现等间隔采样模块（3），数据分组计算、判断触发模块（4），录波检测模块（5）。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置，其特征是：电压调理模块（1）的输出端分别于数据采样模块（2）和锁相环实现等间隔采样模块（3）的输入端连接,锁相环实现等间隔采样模块（3）的输出端与数据分组计算、判断触发模块（4）的频率检测接口连接，数据采样模块（2）通过DSPTMS320F28335片内电路与数据分组计算、判断触发模块（4）相互连接，数据分组计算、判断触发模块（4）的触发输出端与录波检测模块（5）的信号接收端连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSPTMS320F28335电力系统瞬态变化实时检测装置，电压调理模块（1）和数据采样模块（2）其特征是：通过PT和霍尔传感器将信号调节成DSPTMS320F28335能够接受的0-3V电压信号，输入到数据采样模块（2）进行处理，对输入的待测信号进行采样和模数转换，采用DSPTMS320F28335片内12位A /D转换，设置采样频率为150ks/s，对其进行采样，其采样点数是3000个点/周期。
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