一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力系统监测与控制领域，公开了一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置；本发明专利技术包括信号预处理模块

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置


[0001]本专利技术涉及电力系统监测与控制领域，特别涉及一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置
。

技术介绍

[0002]当前电网中分布式电源的随机性
、
波动性和间隙性，为电力系统的可观
、
可测
、
可控带来挑战；另外，针对分布式能源点多面广的特征，目前亟需研发测量精度高
、
成本低
、
便于大规模部署的暂态量广域同步测量装置，实现在同一个时间断面下广域测点的暂态量信息的获取，为电力系统的动态监测
、
系统控制
、
分析和预测提供广域三相暂态电气量同步数据支持，保障电网安全稳定运行
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置
。
本专利技术在软件锁相同步基础上，基于瞬时无功功率理论计算三相暂态电气量，通过全球定位系统
(
以下简称
GPS)
对时
、
授时模块提供的同步时间标准标记测量数据，并基于通用分组无线服务技术
(
以下简称
GPRS
通讯技术
)
完成数据传输工作
。
[0004]为解决以上技术问题，首先，本专利技术提供了一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量方法，包括如下步骤：
[0005]步骤
S10<br/>，开始，
GPS
同步授时模块进行对时工作，对时成功，获取时钟同步信号；
[0006]步骤
S20
，所述测量传输器的
GPS
同步授时模块把
GPS
发送的时钟同步信号发送给数字信号处理模块；
[0007]步骤
S30
，
ADC
环节将采样得到的被测三相暂态量从模拟量转变为数字量；
[0008]步骤
S40
，数字信号处理模块开入采集模数转换模块输出的三相暂态量数字信号；
[0009]步骤
S50
，数字信号处理模块在软件锁相同步基础上，基于瞬时无功功率理论计算三相暂态电气量；
[0010]步骤
S60
，数字信号处理模块解析来自
GPS
同步授时模块的时间信息，给数据打上对应的时间标签；
[0011]步骤
S70
，将数据及时间信息打包发送给
GPRS
通讯模块，通讯模块负责将计算结果通过云服务器平台上传给接收处理器；
[0012]步骤
S80
，接受处理器接收到带时标的三相暂态量信息后，进行所需数据处理分析工作
。
[0013]本专利技术提供的基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量方法，暂态量计算及传输频次可以整定，具有1次
/
秒
、10
次
/
秒
、50
次
/
秒
、100
次
/
秒等可选频次，传输频次最高可达
20000
次
/
秒
。
[0014]测量出的三相暂态量同时含有周期和非周期分量，接收处理器可以在接收到测量出的三相暂态量信息后，经过反
Park
变换，还原出被测三相暂态量
。
[0015]基于同一专利技术构思，本专利技术提供了一种三相暂态量广域同步测量装置，包括信号预处理模块
、
模数转换模块
、
数字信号处理模块
、
授时模块
、GPRS
通讯模块
、
继电保护回路
、
控制执行模块
。
[0016]所述数字信号预处理模块由互感器
、
低通滤波电路以及交直流转换电路这三个子电路构成，与模数转换模块连接；所述模数转换模块与数字信号处理模块相连；所述数字信号处理模块与模数转换模块
、
人机交互模块
、
控制执行模块
、
异地三相暂态量授时通信模块相连；所述异地三相暂态量授时通信模块由云服务器平台
、
授时模块
、GPRS
通讯模块构成，与数字信号处理模块连接
。
[0017]本专利技术的三相暂态量广域同步测量系统包括三相暂态量接收处理器和多个安装于被测点三相暂态量测量传输器
(
相当于本专利技术的三相暂态量广域同步测量装置
)。
[0018]三相暂态量测量传输器能够依据全网统一的对时信息，将采集到的
3U4I(
三相电压
、
三相电流
、
零序电流
)
暂态信号进行同步测量，并将计算得到的数据贴上时间标签，高速传输给三相暂态量接收处理器；三相暂态量接收处理器与测量传输器之间通过
4G
通讯进行数据交互，接收测量传输器所传输的三相暂态量广域同步测量结果
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术的基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量装置，集成三相暂态量测量
、
本地显示
、
广域信号传输
、
控制信号输出等功能，具有集成度高
、
多功能
、
适应性强
、
测量精确度高等优点，可实现在同一个时间断面下广域测点的暂态量信息的获取，可为电力系统广域分析与控制提供广域三相暂态电气量同步数据支持
。
[0021]进一步的，为了获得精确的电流
、
电压信号，信号预处理模块将采集的三相电压
、
三相电流和零序电流进行低通滤波，并将滤波后的数据发送给的
A/D
转换模块
。
[0022]进一步的，为了提高集成度，所述装置的软件设计采用分块化设计原理，单独完成各个模块程序的编程工作，最后在
CPU
主程序中整合实现所有子程序的调用，保证整个装置的协调运行和各个模块之间的相互联系；
[0023]进一步的，为了保证全网时标信息的统一性，本专利技术中
CPU
根据同步时钟模块的秒脉冲产生采样脉冲实现对模数转换芯片的控制，使测量装置能够在统一的时间完成数据的采样计算；
[0024]进一步的，为了保证暂态量求解的快速和准确性，本专利技术在软件锁相同步基础上，基于瞬时无功功率理论计算三相暂态电气量，并采用了运算能力极强的双核
DSP
芯片完成计算工作；
[0025]进一步的，为了保证采样时间的精准，本专利技术
CPU
能及时迅速的接收授时模块的串口信息，并及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：开始，
GPS
同步授时模块进行对时工作，对时成功，获取时钟同步信号；
S2
：测量传输器的
GPS
同步授时模块把
GPS
发送的时钟同步信号发送给数字信号处理模块；
S3
：
ADC
环节将采样得到的被测三相暂态量从模拟量转变为数字量；
S4
：数字信号处理模块开入采集模数转换模块输出的三相暂态量数字信号；
S5
：数字信号处理模块在软件锁相同步基础上，基于瞬时无功功率理论计算三相暂态电气量；
S6
：数字信号处理模块解析来自
GPS
同步授时模块的时间信息，给数据打上对应的时间标签；
S7
：将数据及时间信息打包发送给
GPRS
通讯模块，通讯模块负责将计算结果通过云服务器平台上传给接收处理器；
S8
：接受处理器接收到测量传输器发送的带时标的三相暂态量信息后，进行所需数据处理分析工作
。2.
根据权利要求1所述的一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量方法，其特征在于，本发明的暂态量计算及传输频次可以整定，具有1次
/
秒
、10
次
/
秒
、50
次
/
秒
、100
次
/
秒等可选频次，传输频次最高可达
20000
次
/
秒；所述暂态量计算及传输频次的整定取决于暂态计算及传输中断子程序执行频率的设置
。3.
根据权利要求1所述的一种基于软件锁相技术的三相暂态量广域同步测量方法，其特征在于，该发明在软件锁相同步基础上，基于瞬时无功功率理论计算三相暂态电气量，其原理如下：对电气量波形无畸变时的情况进行讨论，以三相对称正弦电压为例进行说明，则软件锁相环
(
以下简称
SPLL)
的输入量为：式中的
ω1为电压三相暂态量的实际角频率；经过
32
变换假设某个时刻
SPLL
输出为
ω
t
，对式
(3)
进行
pq
变换
可见，锁相环从开始锁相到成功锁相有一个过程，当
SPLL
未成功得到电气量的频率时，此刻的角速度
ω
并不等于输入电气量真实的角速度
ω1，根据
u
q
表达式，
u
q
在
SPLL
未成功锁相时仍是一交流分量；当
SPLL
成功获得电气量的频率时且此时不为0时，从
u
q
表达式可知
u
q
为一个直流量；在频率和相位完全被锁相环捕获的情况下，
ω
＝
ω1且此时电压的
q
轴分量为0，相当于把电压定向在
d
轴方向上；锁相环的输出
θ
*
为
ω
t
，它是和所测三相暂态量过零点对应的0‑2π
的重复波形；由上，可计算被测三相电压的幅值和幅角：同...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜湘武，屈越，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：