基于AM4377系统电压暂降监测装置的设计与实现_张爽.pdf
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1、Electrical Automation电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期自动化装置与设备Automation Devices Equipments基于 AM4377 系统电压暂降监测装置的设计与实现张爽1,田蓓1,梁剑1,程远楚2(1 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院,宁夏 银川750011;2 武汉大学,湖北 武汉430072)摘要:为了满足电压暂降的分析与故障定位的需要,基于 AM4377 系统设计了一种电压暂降监测装置。介绍了其硬件构成,给出了一种基于同步采样与差值监测的电压暂降检测方法与具体实现过程。实例表明,所设计装置能实现电压暂降故障的快速检测和电压暂降特征量的
2、准确计算,可用于电压暂降故障的实时监测与分析。关键词:AM4377 系统;电压暂降;同步测量;数据窗;差值检测;持续时间DOI:10 3969/j issn 1000 3886 2023 01 028 中图分类号 TM721 文献标志码 A 文章编号 1000 3886(2023)01 0096 03Design and Implementation of Voltage SagMonitoring Device Based on AM4377 SystemZhang Shuang1,Tian Bei1,Liang Jian1,Cheng Yuanchu2(1 Electric Power e
3、search Institute,State Grid Ningxia Electric Power Co,Ltd,Yinchuan Ningxia 750011,China;2 Wuhan University,Wuhan Hubei 430072,China)Abstract:In order to meet the needs of voltage sag analysis and fault location,a voltage sag monitoring device was designed based on theAM4377 system Its hardware compo
4、sition was introduced A voltage sag detection method based on synchronous sampling anddifference monitoring and its specific implementation process were given The example shows that the rapid detection of voltage sagfaults and the accurate calculation of voltage sag characteristic quantities can be
5、realized,and it can be used for real time monitoringand analysis of voltage sag faultsKeywords:AM4377 syetem;voltage sag;synchronous measurement;data window;difference detection;duration定稿日期:2021 10 26基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划(2020BDE13034);国网宁夏电力有限公司科技项目(5229DK200046)0引言电能质量主要包括谐波、无功、不平衡和电压偏差等。电能质量问题不仅影响用
6、电设备的安全及效益,还会影响电网的安全可靠运行,甚至造成严重的社会影响1。随着生产的高度自动化,高性能、高智能的自动化设备和新型电力电子设备得到了大量应用。而这些新型高精设备电压敏感性更强,因此对电能质量提出了更严格的要求2。在电能质量中,谐波问题受到了极大的关注,国内外学者针对电网中的谐波检测方法、谐波源辨识和谐波源的污染责任划分开展了大量的研究3。在电能质量问题中,另一个应重点关注的问题是电压暂降。据统计,由电压暂降造成的经济损失占全部电能质量问题所造成的经济损失的 70%90%4。对电压暂降的检测方法有诸多研究5 6,其主要方法包括有效值计算法、缺损电压法、峰值电压法和基于瞬时无功功率理
7、论的 dq0 变换法、瞬时电压变换法以及短时傅里叶变换等。但有关电压暂降检测装置的设计与实现,较少有文献报导。为了满足电压暂降的分析与故障定位的需要,本文采用 AM4377 系统,设计开发了一种电压暂降监测装置。1监测装置硬件实现电压暂降监测装置首先是要实现对现场的电能参数进行实时采集,然后对采集数据进行快速处理,同时要完成与远程设备的通信。为了保证系统的实时性,选用了 AM4377 系统作为开发平台。AM4377 处理器基于 AM Cortex-A9 架构设计,主频可高达1 000 MHz,支持多种实时操作系统。可以满足高速数据采集与计算的需求。硬件系统总体方案如图 1 所示,其由 5 部分
8、构成。图 1电压暂降监测装置硬件系统框图69Electrical Automation自动化装置与设备Automation Devices Equipments电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期(1)信号变换部分:如图 1 所示,来自三相电压互感器、三相电流互感器的电压与电流信号经隔离与变换后转换为相对应的电压信号送至 AM4377 芯片内 ADC 引脚进行采样。AM4377 内置有双12 位8 路ADCs(ADC0,ADC1),采样速率达每秒867k。其中,ADC0 接电压信号,ADC1 接电流信号。此外,A 相电压信号经整形变为方波信号后送 AM4377 的 CAP 引脚。(
9、2)信号采样与处理部分:由 AM4377 处理器完成。包括:测频与同步单元,由信号变换部分产生的方波电压送至AM4377 的 eCAP 引脚,由内部捕陷功能直接测量检测电压的频率。同时启动软件锁相环产生 128 倍频信号;数据采集部分,由 AM4377 内置的 ADC 完成,由内部锁相环产生的倍频信号启动,实现对被测信号每周 128 点的同步采样;电能参数计算,由Cortex-A9 处理器计算完成,主要完成的计算包括三相电压、三相电流的有效值、幅值与相位,三相电压与电流的谐波,各相的有功功率,无功功率与功率因数,以及各相电压的闪变情况。(3)网络通信部分:为方便进行暂降故障源的定位,需同时对多
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