新型电能质量监测系统的设计.pdf

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1、第22卷第1期电工电能新技术VoI.22，No.12003年1月AdvancedTeclnoIogyofEIectricaIEngineeringandEnergyJan.2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!新型电能质量监测系统的设计欧阳森，宋政湘，王建华，段成刚，王克星，陈德桂（西安交通大学电器教研室，陕西西安710049）摘要：本文设计了一个用于低压配电系统的新型电能质量监测系统。该系统的设计包含现场设备、设备的操作系统以及数据发布系统三部分。基于双C

2、PU设计的现场设备保证了系统的实时工作能力；采用嵌入式实时多任务操作系统作为现场设备的操作系统，不仅能提高其工作稳定性和功能扩展能力，还从根本上改变了以往硬件系统的软件设计过程。基于Web技术的数据发布系统提高了系统的数据处理和发布能力；由于该系统采用IEEE标准构建数据格式，其数据兼容性较好，而且扩展能力较强。关键词：电能质量；实时操作系统；硬件设计；互联网中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1003-307（62003）01-0043-05题。而且，在低压配电端（特别是居民小区）配置体引言积庞大、价格昂贵的补偿设备是不可行的。为此，电随着

3、现代工业技术的发展和城乡居民生活水平能质量监测必不可少。的提高，用电量逐渐增大，电网不断扩展，用户设备国外对电能质量的重视和研究是在上个世纪不断丰富，特别是各种敏感性设备的使用，使得电网80年代末，经过多年发展，当前国外电能质量监测［1-2］中的电压凹陷、电压凸起、电压波动、脉冲暂态、频率的主要目的包括：变化、三相不平衡和谐波等电能质量（PowerOuaIity，1）了解电能质量，对各种电能质量问题进行检［1］PO）问题越来越受到重视。测和数据采集，并进行电能质量分类；电能质量问题的出现不完全取决于电力生产部2）监测电网的可靠性程度；门，甚至有的质量指

4、标（例如谐波、电压波动和闪变、3）不断提高电网的可靠性；三相电压不平衡度）往往是由用户干扰所决定；对于4）掌握电能质量问题产生的条件，从而能采取不同的供（或用）电点在不同的供（或用）电时刻，电相关措施使有可能造成的损失减到最小；能质量指标往往是不同的。也就是说，电能质量在5）发现新的电能质量问题。空间上和时间上均处于动态变化之中。其最终解决而在现阶段，我国国内虽然对电能质量越来越需要电力部门、设备制造厂商和电力用户三方积极重视，也设计了一些各种电能质量设备，但对问题的密切的合作，而电能质量监测就日益显得重要了。认识和工作内容集中在上述的目的1上面，与国

5、外的研究差距相当大。这主要是因为当前我国电力矛!电能质量监测的目的和研究现状盾集中在供与需之间；但是随着电网改造、建设的完对于电力系统中的各种电能质量，在高压端（二善，电能质量监测工作必然会在借鉴国外研究过程次变电站以前）可以采取各种控制、补偿装置（如无与成果基础上结合我国国情不断开展。功功率补偿、各种补偿电抗器、电容等）来尽可能消国外在电能质量监测设备（PowerOuaIityMoni-［3］除；然而，随着电网容量和复杂度的提高，以及各tor，POM）及系统构建的研究上采取了许多先进的［4-5］种供、用电设备采用了越来越多的电子技术和电力软、硬件技术

6、以及各种数学工具，如DSP技术、电子技术，这将会产生越来越多和新的电能质量问基于PC微机PXI总线的硬件设计、虚拟仪器技术、收稿日期：2002-05-20作者简介：欧阳森（1974-），男，广西籍，博士生，研究方向为电能质量分析、电器智能化等；王建华（1954-），男，山西籍，教授，博导，研究方向为电能质量分析、电器CAD设计、芯片技术设计等。44电工电能新技术第22卷基于互联网（WWW）以及电讯SMS技术的数据发布ControIUnit）相结合的办法，二者采用主从结构技术，以及采用小波技术、神经网络和专家系统等作（MCU为主机，DSP为从机）通过双口

7、RAM实现数据为检测、分类工具。但是这些设备大多比较昂贵。交换和协同工作。采用的DSP属于TI公司新推出本文对此进行了深入的研究，并根据我国国情，的C2OOO系列，可以外接3OMhz晶振，指令速度为充分考虑监测要求、实时计算能力和通信能力，设计3OMIPS，单周期指令执行时间为33ns，采用改进型的了一个用于低压配电系统的PO监测系统（POMS）。哈佛结构4级流水线技术和专门的l6位硬件乘该系统由三方面组成：现场监测设备POM、运行于法器，因此该型号DSP具有相当快的处理速度，适POM上的嵌入式实时多任务操作系统（EmbedReaI合处理大运算量的实时

8、任务；同时DSP内部集成的TimeMutiI-taskOperationSystem，Embe