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摘要：详细阐述了应用dsp器件研制的数字式电能质量在线终端的硬件/软件构成、技术指标、主要功能等，并对电能质量监测系统的功能做了简要介绍。
新型的数字电能质量在线监测装置具有按国标要求采集电能质量各项参数、在线长时间工作的可靠性高、现场操作方便实用、可与中心站通讯等功能;同时，还可长时间记录、存储数据且读取数据方便。该装置采用与国外最新产品同等的dsp数字信号处理器和高速多路ad同采技术，在数据处理与显示存储上采用pc104工控机，功能强、便于操作与软件升级。
1功能与构成
电网电能质量监测系统由电能质量监测终端、中心站及分析软件组成。
1.1电能质量监测终端
输入三相电压100v、三相电流5a或1a进行数据信号处理，采用fft计算出各次谐波电压、电流的幅值及相角。计算不平衡电压、电流，计算三相电压、电流、电压合格率、频率、有功功率、无功功率及功率因数等技术数据并显示。负责数据的处理、存储以及与中心站之间的通讯连接和数据传输，形成变电站报表。
电能质量监测终端的主要功能如下。
a.输入信号为tv、ta二次侧三相电压(100v)、三相电流(5a或1a)。
b.带有公话modem接口，可以在中心站方便地拨号连接接收数据。
中心站通过调制解调器或网络接受处理器的数据，进行统计分析，形成文件、报表及曲线，并可显示数据和图形(如频谱图、波形图、曲线图、向量图等)。它可以管理多台电能质量监测终端，对收集到的数据进行分析与处理，可以对某一时段或某一事件过程时段的电能质量进行分析、形成报表，自动形成日、月和年报表，自动找出谐波含有率超标的时段与线路，计算电压合格率与供电可靠性。
中心站为客户机——服务器方式，数据存放在服务器的数据库中，可以方便地调用与查询。
2主要技术指标
2.1测量项目
该装置采用(220±15)vac或[(220 10)～(220-15)]vdc电源，可测量的项目包括：电压、电流、频率，电压合格率，有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，电压不平衡度、电流不平衡度，谐波电压、谐波电流(至31/50次或更高)、谐波相位、谐波功率、畸变率等。
2.2测量精度
电压测量：±0.2
输入三相电压、电流，测频率，1024或512点ad转换(其中ad采用双6路同采高速ad变换器)，经fft变换，计算方均根值后，上传数据。根据需要，在数据传送时，只传输31或61次谐波或更高次谐波。
b.以图形方式在lcd上显示电压、电流基波及各次谐波的幅值、相角，电压、电流的矢量图，电压电流波形。
c.通讯传输功能，包括与dsp的通讯、与modem的通讯和网络通讯。
d.参数输入，包括电压电流变比、电压上下限、谐波含有率的超限设置等。
3.2.2接收dsp数据
从dsp接收的数据为暂存数据，有频率、三相电压、三相电流及对应的正负零序分量及各次谐波分量(分实部、虚部，共2×3×64个数据)。
a.第h次谐波电压含有率
式中uh——第h次谐波电压(方均根值);
b.95概率值的计算
测量值与允许值比较，判断是否超限，若超限即发出报警。
3.2.3.4电压、电流不平衡度
计算电压、电流不平衡度(每3s读一组数据计算一次)，计算电压、电流不平衡度95概率值。
a.取不平衡度最大值
b.95概率值。计算测量时段(统计周期)内的95概率值。
3.2.3.5不平衡度超限报警
测量值与允许值比较，判断是否超限，若超限即发出报警。
3.2.4电压合格率
3.2.4.1计算电压(每3s读一组数据计算一次)
计算超上限率、超下限率，统计超上限累加时间、超下限累加时间;计算电压合格率;存储上月和当月、前一日和当日的记录数据;记录最大值，最小值和平均值。
能设定监测电压的额定值和限值。电压质量监测统计时间以min为单位，取1min的电压平均值为一个统计单元。
实时显示被监测电压，刷新周期为2s。
3.2.4.2计算电压合格率
3.2.5频率
采用过零检测电路和dsp捕获功能，精确测量整周波的宽度，从而计算出频率。
图形与汉字方式显示电压/电流波形、电压/电流矢量图、电压/电流基波和谐波的幅值、相角，各次谐波的幅值、相角分为数字显示和棒图加角度指针显示。
3.3pc104与dsp通讯的isa并行扩展单元
为方便地进行dsp与pc间的通讯，扩展了带有中断的并行接口，占用pc104的外设地址和中断，该并行通讯为8位双向可联络(中断)通讯。
3.4modem与局域网通讯管理
modem连接至rs232c串行接口，另行扩展了几根控制线，对modem实时监测与控制以确保modem长时间通讯正常。
扩展的网卡允许lan网络方式通讯。
4结论
a.电能质量监测终端可以实时准确地对电网的供电和用电状况进行监测，尤其是可随时掌握谐波的超标情况，掌握不对称度与电压合格率的情况，为供电和用电企业提供了方便的监测设备。
b.电能质量监测终端具有采样频率高、测量精确、运算速度快等特点，其测量指标满足电能质量国家标准的要求。
c.电能质量监测终端的中文和图形显示界面，使用户使用更加方便和直观。
d.电能质量监测终端采用dsp和pc104工控板设计，技术先进，准确度高，可以方便地对dsp和pc104进行软件维护与升级。
e.电能质量监测终端在区域电网和省网或联合电网中可组成电能质量监测网络，并通过专用的中心站软件，实现大量历史数据的统计分析，形成各种统计报表，绘制谐波频谱图和各种指标的分布图，为电能质量的监督提供了先进的手段。
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