一种基于DSP的输电线路工频参数的变频测量电路 |
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| 申请号 | CN201610452550.6 | 申请日 | 2016-06-21 | 公开(公告)号 | CN107525966A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 李福霞; | 发明人 | 李福霞; | ||||
| 摘要 | 一种基于DSP的输电线路工频参数的变频测量 电路 ，适用于电气领域。输电线路工频参数的变频测量电路由 电压 采样 电路、 电流 采样电路、A/D转换电路、 频率 跟踪 电路和电压转化电路组成。电路利用变频法测输电线路工频参数，可以实时监测输入 信号 的频率变化状况，并对所测的频率进行实时跟踪，确保 采样频率 与信号频率同步。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于DSP的输电线路工频参数的变频测量电路，其特征是：所述输电线路工频参数的变频测量电路由电压采样电路、电流采样电路、A/D转换电路、频率跟踪电路和电压转化电路组成。 |
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| 说明书全文 | 一种基于DSP的输电线路工频参数的变频测量电路所属技术领域 [0001] 本发明涉及一种基于DSP的输电线路工频参数的变频测量电路，适用于电气领域。 背景技术[0002] 输电线路是电力系统的重要组成部分，其工频参数一般包括直流电阻、正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容和多回平行线路间的互感阻抗和藕合电容。这些参数用于电力系统潮流计算、短路电流计算、继电保护整定计算、电力系统运行方式选择以及电力系统数学模型的建立。通常，输电线路的工频参数可通过理论计算获得。但因众多因素的影响，通过理论计算得到的输电线路工频参数与现场实测参数会有一些偏差。故工程上要求对新架设及改造后的高压输电线路进行工频参数的测量。 [0003] 目前，工程上采用工频法进行这些参数的测量，其原理是在被测线路上施加工频电源，使用分立的电流表、电压表、功率表，通过人工读取各表计刻度经相应的运算后求得实际的工频参数值。使用工频法进行线路参数的测量时，存在许多问题：①对于多回同杆架设线路，因测量时邻近线路不一定能够同时停电，运行线路通过线路间存在的互感阻抗及祸合电容，将一定的工频信号葬应至被测线路，给被测线路带来工频干扰，这将直接影响测量结果；②现场试验往往需要笨重的电源装置如变压器、调压器、各种测量表计及工程车，测量不同的参数还须改变测量表计的接线，使得试验过程较为繁琐；③测试中需接入3～8块表计，各表计读数受人为因素影响较大，且有一定误差；故需要研究新的方法测量输电线路工频参数。 发明内容[0005] 本发明所采用的技术方案是：基于DSP的输电线路工频参数的变频测量电路由电压采样电路、电流采样电路、A/D转换电路、频率跟踪电路和电压转化电路组成。 [0006] 所述电压采样电路为了将系统0～400V的电压转换为用于测的0～5V的电压信号，需要在回路中并联电阻。选用HA2841运放从而提高精度，取流过电阻的电流为1mA，并且电阻的温度应该很小，因此选用精度较大的电阻。 [0007] 所述电流采样电路将利用变压器可以实现电流信号的转换，选用HA2841运放，当测量信号为5A时，原边和副线圈比例为1:500。器件的输入一般都是电压，所以需把电流信号转化为电压信号，只需在电流的输出端接一个500欧姆的电阻就可把10mA的电流转化为5伏的电压。 [0008] 所述A/D转换电路采用6通道模拟输入的16位串行可编程A/D转换器AD73360，采用直流耦合的单端输入。该转换器采用∑-A/D转换原理，具有良好的抗混叠性能，能保证6路模拟信号同时采样，并且延迟很小。 [0009] 所述频率跟踪电路由CD4046、74L593芯片及其外围电路构成。电路包含两个不同类型的鉴相器PD，一个齐纳二极管，跟随器和压控振荡器。鉴相器1是一个异或门，它有较好的噪声抑制性能，但必须在3和14脚上用方波激励，捕获频率范围也窄。鉴相器2是边缘触发器逻辑双稳电路，在3和14脚上可使用完全不对称的波形就可以激励，基相位误差只是由2个脉冲波的上跳沿确定。VCO是压控振荡器为一个宽频带器件，它能产生波形很好的对称方波输出，最高频率可达1.5MHz，电压扫描功能可使其达到1Hz～1MHz的频率范围，其工作频率是由9管脚上的电压以及6和7管脚上的电容和R1和R2的阻值确定的。R1确定最高频率，R2确定最低工作频率。内部的齐纳二极管的正常电压为5.2V，如果需要稳压电源，可用它来提供。 [0010] 此频率跟踪电路中的核心部件是一个数字锁相环电路。由于锁相环稳定性极好，精度很高，因此，用此频率跟踪电路实现的频率跟踪误差非常小，准确度非常高。此外，还应再加上过零比较器LM339，把正弦波信号变成方波信号作为数字锁相环的输入。输出的脉冲信号作为D/A转换器的时钟控制信号，其输入数值由PC机或DSP提供，EPROM存储器中存放一张正弦波形幅值表，台阶数为640,脉冲信号通过计数器产生循环地址，依次将EPROM中的二进制幅值码取出进行D/A转换，经过低通滤波后，输出平滑连续的正弦波，这样就可产生基频信号一半的信号源，此信号源经过功率放大单元可以作为输电线路变频测量源了。 [0011] 所述电压转化电路中，加了一个电压转换器MAX232。其内部主要由一个将+5V变至+10V的电压倍增器，一个将+10V变至-l0V的电压变换器以及两个发送器和两个接收器组成。使用时只需在外部连接4个电容，通过内部的双充电泵电压变换器就可以实现升压和电压极性转换，把+5V变换成+12V或-12V，以作为驱动器的电源。通过这种芯片不但能实现了TTL与EIA232C电平的转换，而且可同时完成正负逻辑之间的转换。 [0013] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0014] 图1是本发明的电压采样电路。 [0015] 图2是本发明的电流采样电路。 [0016] 图3是本发明的A/D转换电路。 [0017] 图4是本发明的频率跟踪电路。 [0018] 图5是本发明的电压转化电路。 具体实施方式[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 [0020] 如图1，电压采样电路为了将系统0～400V的电压转换为用于测的0～5V的电压信号，在回路中并联电阻。选用HA2841运放从而提高精度，取流过电阻的电流为1mA，并且电阻的温度应该很小，因此选用精度较大的电阻。 [0021] 如图2, 电流采样电路将利用变压器可以实现电流信号的转换，选用HA2841运放，当测量信号为5A时，原边和副线圈比例为1:500。器件的输入一般都是电压，所以需把电流信号转化为电压信号，只需在电流的输出端接一个500欧姆的电阻就可把10mA的电流转化为5伏的电压。 [0022] 如图3，A/D转换电路采用6通道模拟输入的16位串行可编程A/D转换器AD73360，采用直流耦合的单端输入。该转换器采用∑-A/D转换原理，具有良好的抗混叠性能，能保证6路模拟信号同时采样，并且延迟很小。 [0023] 如图4，频率跟踪电路由CD4046、74L593芯片及其外围电路构成。电路包含两个不同类型的鉴相器PD，一个齐纳二极管，跟随器和压控振荡器。鉴相器1是一个异或门，它有较好的噪声抑制性能，但必须在3和14脚上用方波激励，捕获频率范围也窄。鉴相器2是边缘触发器逻辑双稳电路，在3和14脚上可使用完全不对称的波形就可以激励，基相位误差只是由2个脉冲波的上跳沿确定。VCO是压控振荡器为一个宽频带器件，它能产生波形很好的对称方波输出，最高频率可达1.5MHz，电压扫描功能可使其达到1Hz～1MHz的频率范围，其工作频率是由9管脚上的电压以及6和7管脚上的电容和R1和R2的阻值确定的。R1确定最高频率，R2确定最低工作频率。内部的齐纳二极管的正常电压为5.2V，如果需要稳压电源，可用它来提供。 [0024] 此频率跟踪电路中的核心部件是一个数字锁相环电路。由于锁相环稳定性极好，精度很高，因此，用此频率跟踪电路实现的频率跟踪误差非常小，准确度非常高。此外，还应再加上过零比较器LM339，把正弦波信号变成方波信号作为数字锁相环的输入。输出的脉冲信号作为D/A转换器的时钟控制信号，其输入数值由PC机或DSP提供，EPROM存储器中存放一张正弦波形幅值表，台阶数为640,脉冲信号通过计数器产生循环地址，依次将EPROM中的二进制幅值码取出进行D/A转换，经过低通滤波后，输出平滑连续的正弦波，这样就可产生基频信号一半的信号源，此信号源经过功率放大单元可以作为输电线路变频测量源了。 [0025] 如图5，电压转化电路中，加了一个电压转换器MAX232。其内部主要由一个将+5V变至+10V的电压倍增器，一个将+10V变至-l0V的电压变换器以及两个发送器和两个接收器组成。使用时只需在外部连接4个电容，通过内部的双充电泵电压变换器就可以实现升压和电压极性转换，把+5V变换成+12V或-12V，以作为驱动器的电源。通过这种芯片不但能实现了TTL与EIA232C电平的转换，而且可同时完成正负逻辑之间的转换。 |
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