电流采样在电力网测控系统中的应用

技术研发　曼苎　垒　鱼生篁鱼朔—目　电流采样在电力网测控系统中的应用　李月芳　（常州轻工职业技术学院电子电气工程系Ｊ　摘要本文介绍了在电力网测控系统中常用的交流采样和直流采样两种方式，以及各自的优缺点，并分析了两中采样法各　自的发展趋势　关键词交流采样直流采样Ａ／Ｄ转换　电力凋度自动化系统是确保电力系统安全．优质经济地发供　步采样法．准同步采样法．非同步采样法等几种。　电，提高调度运行管理水平的重要手段．电压．电流数据采集的准　２．１交流采样法的测量原理　确性、稳定性及实时性将影响电力凋度自动化系统的性能　电力系　若将连续周期交变电压．电流有效值及平均功率的计算公式：　统中所需采集的数据大部分都是快速变化的交流量，目前，对这部　ｕ－分数据的采集主要有交流、直流两种采样方式。下面就这两种采样　√　．，－　ｒ　及一；【ＩＩｌ州，　方式进行分析．比较。　离散化．以一个周期内有限个采样电压数字量来代替—个周期内的　连续变化的函数值，则对应有：　１　直流采样　直流采样是把交流电压　电流信号经过各种变送器转化为０　ｕ一、／÷芝“：△　．，一　艺私　及Ｐ＝｝∑　．　Ｖ一５　Ｖ的直流Ｉ呸或４ｍＡ一２０　ｍＡ直流电流，再山测量直流信号的远　式中：△Ｔｎ＿－相郐两次采样的时间间隔；ｕ．＿第ｎ－１个时问问隔的电量　方终端单元ＲＴＵ及各种测量仪表进行采样或显示。再送至　换　采样瞬时值：Ｎ一一个周期内的采样点数　．　一器进行转换，即Ａ，Ｄ转换器的模拟量为直流信号。其工作原理图如　般认为相邻两次时间相等．即△Ｔｎ为常数△Ｔ，考虑到　卧　Ｎ＝Ｔ／△Ｔ则：　・　澎国一圈一国甘明　一　及　古喜．．－ｊ－　这就是根据—个周期内各采样瞬时值及采样点数来计算电压、　电流有效值及平均功率的公式。该方法的理论基础是采样定理。即　图１直流采样工作原理　ｌ－１直流采样特点　要求采样频率为被测信号频谱中最高频率的２倍以上。这就要求硬　直流采样对　换速度要求不高，软件算法比较简单．将采　件处理电路能提供高的采样速度和数据处理速度。　样结果乘上相应的系数可得采样数据　直流采样的主要特点：①作　２．２交流采样法取决的因素　为相对独立的设备．故障时对其它输入量无影响．维护．更换方　交流采样法主要取决于测量精度和测量速率变化。交流采样相　便。②对环境要求比较宽松．特男　在温度变化较大的场合也能工　当于用一条阶梯曲线代替一条光滑的正弦曲线，期＿理性误差主要　作。③适用于测点分散且与数据集　有两项：一项是用时间上的离散数据近似代替时问上的连续数据所　中点距离较远的场合。图２为直流采　产生的误差，这主要取决于Ａ／Ｄ的转换速度和ＣＰＵ的处理速度；另　一样电路框图：　项是将连续的电压和电流进行量化而产生的量化误差，这主要取　１．２直流采样法存在的问题　决于Ａ，Ｄ转换器的位数。对于Ｆ．０Ｈｚ正弦交流电流、电压来说．理论　测量精度直接受整流电路的精　上只要每个周期采样两点就可以表示其波形的特点了。实际电力系　度和稳定性的影响．整流电路参数　统中．出于各种不对称因素及干扰的存在，电压　电流波形并不是　调整困难且受波形因素影响较大；　ｖｔ－－ｋ　Ｐ（：缸　理想的５０Ｈｚ．而是存在多次谐波．尤其在故障时．还会产生衰减　用直流采样法测量工频电压、电流　图２电一苴洲仅蛄构田　直流分量。为了保证计算的准确性．需要在每个周期内采样多次．　是通过测量平均值来求出有效值的，当电路中谐波含量不同时，平　同时，交流采样对Ａ／Ｄ转换器的转换速度和采样保持器要求较高。　均值与　效值之间的关系也将发生变化．给计算结果带来了误差。　交流采样存在的主要问题是当公用部件发送故障时影响面较大　交流采样法是一项具有良好发展前景的新技术，它具有以下特　直流采　采集方式中变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影　点：①性价比高．占用空间小，安装方便；⑦通用性高，数据信号　响，存毛设备复杂．维护困难等问题　处理技术的发展提高了系统的计算精度；③为了保证测量精度—个　２交流　周期内保证有足够的采样点数．因此．要求ＡｉＤ转换器有高转换速　交流采样是不经过电量变送器，按一定规律直接将二次侧的电　度；④对工作环境的要求比较高。　压、电流经高精度的ＣＴ、Ｐ，ｒ变成计算机可测量的交流小信号，即　３结语　输入Ａ／Ｄ转换器的是与电力系统的一次电压和一次电流同频率．大　小成比例的交流电信号．然后再送人计算机进行处理。直接计算　直流采样和交流采样在电力测控系统中各有各的特点及应用场　ｕ、Ｉ，然后计算Ｐ、Ｑ、ＣＯＳ中　合，但随着元器件技术、计算机技术、信号处理技术的发展．以及　电力网对测控技术要求的提高，交流采样法将得到越来越广泛的应　等，出于这种方法能够对被测量。．　用　目前，高速单片机、ＤＳＰ￣．高速Ａ／嘴换器的大量涌现，进　的瞬时值进行采样，因而实时性－＾　一步为交流采样技术提供了强有力的硬件支持。　好．效率高，相位失真小．适用．　于多参数测量。通过在电力系统世．Ｉ　中应用的实践表明，采用交流采。’　参考文献　…１　赵燕坤．电能质量的远程监洲【Ｉ】．华北电力技术，１９９９．　样方法进行数据采集，通过算法　圈３史漉王毒电蓐　口】刘洁，余熙．电能质量综合监测系统实施方法们，继电器，　运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较　好的准确度和稳定性。其工作原理如图３所示：交流采样法包括同　ｆ收稿日期：２Ｉｖ　・０４・２９）