一种电压稳定在线监测相量数据测量装置及相量测量方法，包括同步时钟单元、采集模块、开入单元、双口RAM传输模块、数据管理单元和开出单元；以精确的GPS同步时钟信号作为采样过程的基准，使各个采样通道的相量之间存在确定统一的相位关系，DSP处理器用于数据采集、相量计算，基于嵌入式实时操作系统和图形用户界面的ARM9负责数据管理及通信，其具有处理能力强、实时性高、易于升级等特点，提高了测量装置的可靠性、网络通信能力和可扩充性；根据上位机指令准确可靠地执行跳闸、合闸操作；DSP处理器采用基于αβ坐标系的相量测量算法，具有计算速度快、适应性强、准确性高的优点，能够精确计算电网电压/电流信号相量信息，在信号频率波动较大时有效避免频谱泄露问题，保证了非工频输入情况和动态过程的测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统稳压装置，尤其是一种电压稳定在线监测相量数据测量装置 及相量测量的方法。
技术介绍
随着现代电力系统的发展，系统的规模不断扩大，网络的结构日趋复杂，环境和经 济因素的制约使电力系统的运行情况更加接近极限条件。近年来，电压失稳事故在全世界 的不同电力系统中均有发生，且造成了系统的大停电事故，严重影响了社会经济生活。其直 接原因是因为线路短路后，线路保护装置切除部分线路，从而导致原来线路的潮流发生大 范围转移引起无功不足，发电机动态无功能力不够，引起电压急剧下降，加之没有解决电压 稳定的有效措施，导致电网电压崩溃。因而，电压稳定直接关系着整个电力系统的安全稳定 运行。为此，电力系统电压稳定性研究引起了世界各国电力工业界和学术界的广泛关注，并 进行了大量的研究，包括电压稳定性的机理和影响因素、电压稳定性的分析、电压稳定的预 防和校正措施。电压稳定的研究最终目的是开发和应用有效的控制策略来防止电压崩溃， 低压减载是解决电力系统电压稳定性的一种有效的预防和校正控制措施，在电力系统中得 到了比较广泛的应用研究。目前运用较多的低压减载装置，当电力系统出现无功电源缺额时，会引起电压下 降，装置自动根据电压降低值切除部分电力负荷，以确保系统内无功的平衡，使电网电压恢 复正常；当系统电压下降较快时，可根据du/dt加速切负荷，尽早制止系统电压下降，避免 发生电压崩溃事故，并使电压恢复到允许的运行范围内。但这些装置主要存在如下不足(1)根据现有的低压减载装置的参数整定原理和应用情况可知，这些装置的动作 条件指标和切负荷量的确定都是离线整定的，没有实现在线动态调整。由于电力系统是一 个非线性时变系统，它的状态时刻在改变，因此对于减载装置来说，当整定值比故障发生后 实际所需的切负荷量小时，低压减载装置的动作并不能阻止系统的电压崩溃，当整定值比 故障发生后实际所需的切负荷量大时，系统局部地区母线又容易发生过电压的情况，这可 能导致严重后果；(2)现有的低压减载装置的动作条件仅仅在于判断电压是否降低到设定的电压阈 值，没有从电压稳定指标的角度来考虑装置动作条件。这种装置可能造成两种不利影响如 果电压阈值设定太高，那么可能会引起误切；如果电压阈值设定较低，则可能会使电压面临 失稳；(3)此类装置虽有du/dt自动闭锁功能，但只有在装设点三相电压同时快速下滑 时才能有效闭锁，不能准确有效的切除电力负荷。目前尚缺少仅采用变电站本地实测相量信息就能达到高精度测量、快速检测、有 效切负荷的实时在线电压稳定数据测量的电能质量监测装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种准确性更高、实时性更强的电压稳定在线监测相量数据测量装置。本专利技术是通过以下技术方案来实现一种电压稳定在线监测相量数据测量装置， 其特征在于包括同步时钟单元、采集模块、开入单元、双口 RAM传输模块、数据管理单元和 开出单元；所述同步时钟单元由GPS模块、ARM7同步采样脉冲调理模块和232通讯模块构成， 其中，GPS模块输出等间隔同步采样脉冲信号和时钟报文信号，ARM7同步采样脉冲调理模 块接收等间隔同步采样脉冲信号，并发出A/D同步采样信号，实现数据的同步采样；232通 讯模块接收时钟报文信号，并为各模块或单元提供授时报文信号；所述采集模块由至少一个采集单元组成，采集单元包括信号调理电路、A/D采集模 块和DSP处理器，信号调理电路接收模拟三相电压、电流信号，并对输入信号调整后输出调 整后的信号到A/D采集模块，A/D采集模块根据A/D同步采样信号进行同步采样，并对采样 信号进行A/D转换后输出数字信号到DSP处理器，DSP处理器根据接收的等间隔同步采样 脉冲信号和授时报文信号，对输入的数字量数据进行处理后传输到数据管理单元；开入单元由信号调理电路、光耦隔离和开入DSP处理器组成，所述信号调理电路 用于接收和调整开入信号，并将开入信号经光耦隔离传输到开入DSP处理器，开入DSP处理 器根据等间隔同步采样脉冲信号和授时报文信号，对接收到的开入信号进行处理后传输到 数据管理单元；数据管理单元由ARM9数据管理单元组成，ARM9数据管理单元根据授时报文信号 接收所述双口 RAM传输模块输出的信号，该ARM9数据管理单元通过以太网与上位机通信；开出单元由开出DSP处理器、继电器、防火花保护电路组成，开出DSP处理器接收 并处理所述上位机通过ARM9数据管理单元、双口 RAM传输模块传来的控制信号，开出DSP 处理器输出处理后的控制信号到继电器，继电器通过防火花保护电路投切电力负载。同步时钟单元主要完成系统时钟的获取和发布以及等间隔同步采样脉冲的产生。 GPS模块中的GPS接收器守时精度较高，内部选用高精度恒温晶体振荡器，在外部时间基准 异常的情况下，每天时钟走时误差不超过0. 6ms，能够满足相量测量装置同步单元的守时要 求。同时，GPS模块的秒脉冲输入到ARM7同步采样脉冲调理模块，其下降沿误差在1 μ s以 内，然后ARM7同步采样脉冲调理模块再根据这个秒脉冲通过软件方式产生A/D采集模块信 号采集所需要的触发脉冲，可靠而精确地实现各数据量的同步采样，并可利用GPS提供的 秒脉冲上升沿来消除累积误差。同时GPS模块还输出脉冲信号到DSP处理器，控制DSP处理 器同步接收A/D采集模块输出的数字信号。GPS模块还通过输出串行信号标定秒脉冲下降 沿时刻的时间，经由232通讯模块给DSP处理器和ARM9数据管理单元传送授时报文信号。采集单元主要采用电压互感器、电流互感器实时在线采集线路节点的电压、电流 信号，采集到的信号为模拟信号，信号调理电路对采集到的信号进行放大、缓冲或定标模拟 信号等，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入，A/D采集模块根据接收到的A/D同步采样 信号信号采集输入的电压、电流信号，并对输入的信号进行模数转换后输出数字信号到DSP 处理器，DSP处理器根据接收到的脉冲信号采集A/D采集模块输出的数字信号，并对接收到 的数字信号进行处理，计算出相量数据、频率、功率等电力数据，然后把输出的处理信号标定时间，通过双口 RAM传输模块将带有时标的处理信号传输到ARM9数据管理单元；采集模块能够根据实际需求，设置多个采集单元，对各处线路进行数据采集，数据 采集量大，监控范围广。开入单元主要完成开关量的采集。开关量的实时采集由A/D同步采样信号触发， 以实现开关量与各电力信号模拟量的同步采集。开入单元能够采集多路开关量信号，开关 量信号经由开入单元和双口 RAM传输模块传输到ARM9数据管理单元；ARM9数据管理单元的主要功能是对采集得到的相量数据、开关量状态、频率、功率 等信息以文件的形式实时发送到上位机，并接收上位机发出的切负荷在线指令。ARM9数据 管理单元根据接收到的切负荷指令通过双口 RAM传输模块，将切负荷指令传输到开出DSP 处理器，开出DSP处理器控制继电器切负荷，切负荷的时候由防火花保护电路进行切除保 护防止产生电火花。基于电压稳定在线监测相量数据测量装置，所述DSP处理器根据采集得到的三相 电压和电流数据，提出基于α β坐标系的相量计算方法，对数据进行处理，实际计算电网 电压/电流信号相量幅值；其按以下步骤进行(1)首先，根本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电压稳定在线监测相量数据测量装置，其特征在于：包括同步时钟单元、采集模块、开入单元、双口ＲＡＭ传输模块、数据管理单元和开出单元；所述同步时钟单元由ＧＰＳ模块、ＡＲＭ７同步采样脉冲调理模块和２３２通讯模块构成，其中，ＧＰＳ模块输出等间隔同步采样脉冲信号和时钟报文信号，ＡＲＭ７同步采样脉冲调理模块接收等间隔同步采样脉冲信号，并发出Ａ／Ｄ同步采样信号，实现数据的同步采样；２３２通讯模块接收时钟报文信号，并为各模块／单元提供授时报文信号；所述采集模块由至少一个采集单元组成，采集单元包括信号调理电路、Ａ／Ｄ采集模块和ＤＳＰ处理器，信号调理电路接收模拟三相电压、电流信号，并对输入信号调整并输出调整后的信号到Ａ／Ｄ采集模块，Ａ／Ｄ采集模块根据Ａ／Ｄ同步采样信号进行同步采样，并对采样信号进行Ａ／Ｄ转换后输出数字信号到ＤＳＰ处理器，ＤＳＰ处理器根据接收的等间隔同步采样脉冲信号和授时报文信号，对输入的数字量数据进行计算、处理后传输到数据管理单元；开入单元由信号调理电路、光耦隔离和开入ＤＳＰ处理器组成，所述信号调理电路用于接收和调整开入信号，并将开入信号经光耦隔离传输到开入ＤＳＰ处理器，开入ＤＳＰ处理器根据等间隔同步采样脉冲信号和授时报文信号，对接收到的开入信号进行处理后传输到数据管理单元；数据管理单元由ＡＲＭ９数据管理单元组成，ＡＲＭ９数据管理单元根据授时报文信号接收所述双口ＲＡＭ传输模块输出的信号，该ＡＲＭ９数据管理单元通过以太网与上位机通信；开出单元由开出ＤＳＰ处理器、继电器、防火花保护电路组成，开出ＤＳＰ处理器接收并处理所述上位机通过ＡＲＭ９数据管理单元、双口ＲＡＭ传输模块传来的控制信号，开出ＤＳＰ处理器输出处理后的控制信号到继电器，继电器通过防火花保护电路投切电力负载。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庞晓艳，周剑，周念成，廖彦洁，颜伟，王伟，梁汉泉，李建，张蓓，刘柏私，胡鑫，
申请(专利权)人：四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：90
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。