实费来质用
电网数据采集系统的研究与设计
赵琳娜
(内蒙古民族大学，内蒙古通辽028000)
应用研究
摘要：电网数据的实时采集监测对提高电能质量有着非常重要的意义。本文针对电网主要数据参数一一电压、频率及功率因数提出了实时监测的硬件系统设计，并给出了软件流程图,在较小投入的基础上,获得了较好的采集结果，
关键词：电网数据；采集；实时
中图分类号：TM769
文献标识码：A
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业。随者我国经济的发展对能源的需求不断扩大，人们对电能质量以及电能的可靠性要求越来越高。当电网参数(电压、额率等)不稳定时，会给用电工业企业造成生产损害，影响用电设备的使用寿命，因此实时采集检测电网运行参数对保障国民生产、生活安全用电有着非常重要的意义。本文通过构建电网数据采集的软硬件系统，实现对三相电压、电流及功率的采集计算及处理，在较小投人的基础上，给出良好的采集结果。
1测量参数分析
在电力系统中，电压、频率及功率因数是反映电力系统交流电路电能质量的三个重要参数，本系统选择上述电网参数做为实时在线采集对象。
1.1电网频率的采集计算
R
U
0
1a Ux ua 1 u。
UA
0 o 0
图2交流电压、电流波形示意图
ovcc
P
Dean GND
图1交流电周期检测电路示意图
收稿日期：2017-09-10
t
文章编号：1007-9416(2017)09-0105-02
在我国正常运行的电网频率一般为50Hz，规定上下波动不得超过土0.5Hz.在实际运行中，有很多因素会引起电网频率的波动，例如电网的实时频率会受用电负荷与发电量的影响。当电网负荷下降，而电网来不及调整发电量时，电网的频率将上升；反之，当电网负荷上升时，电网额率会下降川。频率波动会影响电力系统内部的运行情况，使发电机组和发电厂的负荷发生变化，进而影响用电企业的动力系统运行及用户的用电设备。实时采集电网的频率，对波动较大的频率及时采取技术措施，可以较好地保证电力系统的安全稳定运行，为用户提供优质电能。
电网频率的采集也对电网中其他参数的采集有着重要影响。在电网参数采集过程中，为提高电网实时电压、电流值采样的精确：般需要采集电网电压及电流的交流量值。交流电有周期性，在采集中确定准确的采集时间周期对电压，电流的准确采集是最为重要的工作，而交流电的周期值即为交流电的频率倒数，因此本采集系统在构建时首先设计电网的实时频率的采集电路系统。
本实时频率的采集电路系统主要通过设置电压过零检测装置和相位比较器电路来实现。具体电路设计如图1所示。
图1中U，及I，分别表示同相电压、同相电流，这两项经变比后的原始线性输人值由比较器的反向端输人，经稳压管和非门后，转换为高低电平表示的数字信号UL及检测信号U，将这三个数字信号送入计算机，图2为上述电压过零检测装置和相位比较器电路的输人，输出电压、电流波形。如图2所示当三信号的输人值为100B时，表示电压信号过零点，以此做为交流电周期起始点，此时由计算机启动定时接口芯片8254由初值0000H起始做减一计数工作，当计算机接收到来自过零检测电路和相位比较电路转换的数字信号U，、I，U
为010B，如图2所示恰好为电压值由高电平到低电平的既变点，对应了交流电压半个周期的变化，此时停止8254减一计数，并读取8254计数的当前值。由8254的计数定时原理可得出从交流电压周期起始到半周期电压跳变节点的定时时间，该时间计算为
e
T=(65536N)+1/CLK
(式1-1)
其中N为8254被读出的计数当前值，CLK为8254的原始时钟频率输入(为已知值)。
上述计算的时间即为当前动态电网参数的交流电半周期，由该半周期可求得此时交流电网的全周期，进而可求得这一时刻电网的实时频率值。
1.2电网电压的采集计算
电网的电压及电流由于是高压值，在进人数据采集系
作者简介：赵殊娜(1973一),女,内蒙古通辽人，副教投,研究方向：计算机专业教学
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万方数据