描述
電力系統(tǒng)中電壓的最大變動倍數(shù)通常在1.5倍以內(nèi),而電流的動態(tài)范圍卻很大,輕載運行時可能為額定值的10%,短時過載時可能為額定值的2~3倍,而故障時將可能達(dá)到額定值的40倍??紤]到在故障情況下的相量測量并不是非常有意義(故障情況下的相量計算結(jié)果將出現(xiàn)相角的跳變,與實際系統(tǒng)不吻合),因此,IEEE規(guī)定了電流測量的有效范圍為額定負(fù)載的10%至額定負(fù)載的3倍,F(xiàn)S-30,當(dāng)Emin=1%時,A/D轉(zhuǎn)換有效位數(shù)為13.05位。
相量數(shù)據(jù)采集模塊的速度與精度直接影響整個相量測量系統(tǒng)的性能。要實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集,除了要有高性能的A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備,同時還需要有高速數(shù)據(jù)傳輸總線。從上述分析可以看出。同步采集卡的A/D轉(zhuǎn)換部分要求達(dá)到13位有效精度,因此必須采用14位以上的A/D芯片方能滿足要求。這部分采用14位A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7865(采樣頻率為3200Hz),而不用2407A芯片自帶的10位A/D,主要是考慮精度的問題;芯片AD7865為并行接口方式,而2407A的高速數(shù)據(jù)總線可以與其匹配。在進(jìn)行A/D采樣時不采用多通道依次掃描的工作方式,而采用配置高速采樣/保持器的工作方式。為了保證系統(tǒng)的多路模擬輸入通道的同步采樣,首先要在模塊的前端為每個通道配置1個采樣/保持器,在采樣觸發(fā)脈沖到來時可同時對全部通道的模擬信號采樣/保持。本文采用AD783采樣/保持器來實現(xiàn)。相量的處理充分利用DSP的特性,進(jìn)行遞歸DFT運算并實現(xiàn)頻率跟蹤。
1.2GPS授時模塊
解決同步采樣脈沖產(chǎn)生的問題是實現(xiàn)同步相量測量單元子站的關(guān)鍵技術(shù)之一。GPS授時模塊主要負(fù)責(zé)同步采樣觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生和精確的授時功能。它從GPS接收機(jī)的串行口接收數(shù)據(jù)并提取當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)時間,同時接收GPS的秒脈沖信號(PPS),并由DSP(No.2)的30MHz時鐘頻率倍頻,產(chǎn)生用于觸發(fā)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換的脈沖,以實現(xiàn)每周波采樣64點。高精度(1μs同步精度)的GPS時鐘源是同步相量測量技術(shù)的基礎(chǔ)。為了降低對GPS的依賴性,采用高精度抗干擾自同步技術(shù),由DSP(No.2)自身高精度晶振提供相當(dāng)精確的秒脈沖,在短時失去GPS信號或GPS信號受到強(qiáng)干擾情況下實現(xiàn)高精度授時。
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