2002年3月10日 Mar10,2002 71 电力参数微机测量中采样周期的优化校正方法 潘华，黄纯2，王联群 (1.湖南省超高压输变电公司，湖南省长沙市410002,2.湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市410082) 摘要：在电力参数微机高精度测量中，同步误差是导致测量误差的主要因素之一，而采样周期校正 是减小同步误差的重要手段。文中对交流采样时采样周期的校正方法进行研究，提出了采样周期优 化取值、分段调整和动态调整等优化校正方法。这些方法易于实现，实用性强，与传统方法相比，能 更有效地减小同步误差，提高测量精度。仿真研究和科研实践均证实了其可行性和有效性。 关键词交流采样；同步；采样周期电力参数，测量 中图分类号：TM930.12 0引言 限制，不可能无限小，而微机的采样周期T:必须以 定时器计数周期的整数倍数来表示，从而微机实际 在电力参数的测量中，已普遍采用由微处理器 采样周期T,与理想计算值TN之间会出现误差。 控制的数字式测量方法。用微机测量交流信号时要 这个由量化原因引起的误差，是软件同步误差的根 求在一个工频周期内使采样次数N与采样周期T, 本原因。 的乘积等于被测信号的周期T(即NT,=T)引。 设微机定时器计数周期为τ，则定时器时间常 当被测信号频率变化时，必须相应校正采样周期。但 在实际测量中，由于种种原因，要使被测信号周期刚 数为ound子 这里round(·)为四舍五入取整函 好是采样周期的整数倍并不容易，往往存在同步误 数。实际采样周期为T 差△T(△T=NT,·T),从而影响测量精度。 Ts'=round 本文对传统的采样周期校正方法及其同步误差 于是，同步误差△T为： 产生的原因进行了分析，在此基础上研究和论述了 3种能使同步误差最小的采样周期优化校正方法。 △T=NT'-T=N round T- 这些方法易于实现，可显著提高测量精度。 N round N t 7- 1常用的采样周期校正方法及其同步误差 T N T round 工] (1) N U 采样周期校正主要有硬件同步和软件同步2种 设round T 方式。硬件同步采样由硬件同步电路实现采样周期 A,round N-NT=B,则： 的校正。常见的硬件同步电路为锁相环同步电路，它 △T=NBT (2) 由频率跟踪测量和锁相环组成。此方法的同步误差 式中，B为定时器量化误差。显然，B≤05，因此 小，测量精度高。软件同步不需要硬件同步电路，可 最大同步误差△T为： 使装置结构简化。本文主要讨论软件同步采样时采 l△Ths=Nt/2 (3) 样周期的校正和优化方法。 设某实际测量系统其T=2μs,N=50,当信号 用软件校正采样周期的一般实现方法是：首先 频率f在495H505Hz之间变化时，△T的变 测取被测电气信号的周期T,根据每周期采样点数 化情况如图1所示，这时△Tx=50μs,与式(3) 计算采样周期T,(T=TN),然后确定定时器的计 是一致的。 数值，用定时中断方式实现采样。在实际测量系统 2采样周期的优化 中，微机定时器计数周期受定时器最大计数频率的 由式(2)可知，减小T可以减小△T。因此，在设 计微机测量系统硬件时，应尽量选用计数周期较小 收稿日期2001-10-21。 的定时器。不过，这一努力是有限度的。 湖南省电力科技攻关资助项目(20003007及20003027)。 由式(2)还可以看出，当N较小时，△T一般也 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 电力参数微机测量中采样周期的优化校正方法 潘 华1 , 黄 纯2 , 王联群1 (11 湖南省超高压输变电公司, 湖南省长沙市 410002; 21 湖南大学电气与信息工程学院, 湖南省长沙市 410082) 摘要: 在电力参数微机高精度测量中, 同步误差是导致测量误差的主要因素之一, 而采样周期校正 是减小同步误差的重要手段。文中对交流采样时采样周期的校正方法进行研究, 提出了采样周期优 化取值、分段调整和动态调整等优化校正方法。这些方法易于实现, 实用性强, 与传统方法相比, 能 更有效地减小同步误差, 提高测量精度。仿真研究和科研实践均证实了其可行性和有效性。 关键词: 交流采样; 同步; 采样周期; 电力参数; 测量 中图分类号: TM 930112 收稿日期: 2001210221。 湖南省电力科技攻关资助项目(20003007 及 20003027)。 0 引言 在电力参数的测量中, 已普遍采用由微处理器 控制的数字式测量方法。用微机测量交流信号时要 求在一个工频周期内使采样次数N 与采样周期 T s 的乘积等于被测信号的周期 T (即N T s = T ) [1～ 3 ]。 当被测信号频率变化时, 必须相应校正采样周期。但 在实际测量中, 由于种种原因, 要使被测信号周期刚 好是采样周期的整数倍并不容易, 往往存在同步误 差 ∃T (∃T = N T s - T ) , 从而影响测量精度[4～ 6 ]。 本文对传统的采样周期校正方法及其同步误差 产生的原因进行了分析, 在此基础上研究和论述了 3 种能使同步误差最小的采样周期优化校正方法。 这些方法易于实现, 可显著提高测量精度。 1 常用的采样周期校正方法及其同步误差 采样周期校正主要有硬件同步和软件同步 2 种 方式。硬件同步采样由硬件同步电路实现采样周期 的校正。常见的硬件同步电路为锁相环同步电路, 它 由频率跟踪测量和锁相环组成。此方法的同步误差 小, 测量精度高。软件同步不需要硬件同步电路, 可 使装置结构简化。本文主要讨论软件同步采样时采 样周期的校正和优化方法。 用软件校正采样周期的一般实现方法是: 首先 测取被测电气信号的周期 T , 根据每周期采样点数 计算采样周期 T s (T s= T öN ) , 然后确定定时器的计 数值, 用定时中断方式实现采样。在实际测量系统 中, 微机定时器计数周期受定时器最大计数频率的 限制, 不可能无限小, 而微机的采样周期 T s 必须以 定时器计数周期的整数倍数来表示, 从而微机实际 采样周期 T s 与理想计算值 T öN 之间会出现误差。 这个由量化原因引起的误差, 是软件同步误差的根 本原因。 设微机定时器计数周期为 Σ, 则定时器时间常 数为 round T N Σ 。这里 round (·) 为四舍五入取整函 数。实际采样周期为 T s′: T s′= round T N Σ Σ 于是, 同步误差 ∃T 为: ∃T = N T s′- T = N round T N Σ Σ - T = N round T N Σ Σ - T N Σ N Σ= N Σ round T N Σ - T N Σ (1) 设 round T N Σ = A , round T N Σ - T N Σ = B , 则: ∃T = N B Σ (2) 式中,B 为定时器量化误差。显然, ûB û≤0. 5, 因此 最大同步误差û∃3 ûmax为: û∃3 ûm ax = N Σö2 (3) 设某实际测量系统其 Σ= 2 Λs, N = 50, 当信号 频率 f 在 49. 5 H z～ 50. 5 H z 之间变化时, ∃3 的变 化情况如图 1 所示, 这时û ∃3 ûmax= 50 Λs, 与式 (3) 是一致的。 2 采样周期的优化 由式(2) 可知, 减小 Σ, 可以减小 ∃3。因此, 在设 计微机测量系统硬件时, 应尽量选用计数周期较小 的定时器。不过, 这一努力是有限度的。 由式(2) 还可以看出, 当N 较小时, ∃3 一般也 71 第 26 卷 第 5 期 2002 年 3 月 10 日 Vo l. 26 No. 5 M ar. 10, 2002
72 电力系玩自动 5 表1最优采样点数及最优采样周期 40 Table I Optial values of sampling number 8 and sampling period 10 fHz N Ts/us △TIs 495 % 202 -20 496 -20 40 252 -12 -30 497 43 234 32 -40 498 0 251 -03 -50 9549.749950.150350.5 499 60 167 00 fHz 500 40 250 00 图1信号频率变化时同步误差变化情况 501 46 217 39 Fig 1 Synchronous error varying 502 % 249 -03 with signal frequency 503 226 42 较小。事实上，在微机保护和一般精度测量时，N取 504 40 248 ·12 505 44 225 -19 值较小，这时△T往往可以忽略。但在高精度测量 时，N通常取较大值，这是因为采样点数越多，数据 2个值： T 和int l。这里，int()为截 计算抑制噪声的能力越强，测量精度越高。但N过 掉小数取整函数。显然， 理想的采样周期T。= 大会产生较大的△T,可能起到适得其反的效果。因 T/(WD值介于这2个值之间。 此，在选取N值时，应考虑到这一点。 设每信号周期采样点数为N,前mm为整数且 减小B可以减小△T。为了保证一定的测量精 度，对N值的范围有一定的要求，在此范围内合理 ≤N)点采样周期取nt T 后N·m点采样 选择N值，既可不降低测量精度，又可减小B值，得 周期取int 1,那么，如果存在某一m值，使 到较小的△T。 N T 得 这一问题可归结为求△T绝对值的最小值问 题。从式(1)或式(2)均不能得到问题的解析解，但在 m+ N T m)= T确定和∫已知的情况下，可以由计算机求得N的 最优值。不过，目前电力参数测量装置很多采用单片 round (4) 机或其他运算能力相对较弱的微处理器，在线求解 则 round T-T= 这一优化问题需要占用较多的计算时间。较好的办 法是由较高档PC机离线将一定频率范围内N的 round T≤05r 最优值计算出来，然后以表格形式存储在微机装置 这样，△T可以降低到很小的值。 中，实时测量时根据测量的实际频率值查表，即可获 由式(4)可以求解m。即： 得N的最优值及其对应的最优采样周期值。表1给 T T N T 、 int 出了F2uS,N取值范围为40~60，f在495Hz ~505Hz内变化时，N的最优值及其对应的最优 T round (5) 采样周期值。 人 从表1可以看出，对N和T,优化后，△T均小于 则 m=N int N round 5us,相对图1（最大50μs)有了显著减小。不过，当 将N,TT的值代入式(5)即可求出m。 实际频率不是表中的频率值时，△T也会大于表1所 当然，采样时也可以前N·m点采样周期取 示的值。因此，实际运用此方法时，表1中频率间距 T in t N +1,后m点采样周期取int 应取得小些，例如每隔Q01Hz就给出一个最优采 N T 样周期值，这样误差值可保持在与表1相当的水平。 4 采样周期的动态优化调整 3采样周期的分段优化调整 理想情况下，第i次采样的采样时刻为： 在上述讨论中，采样周期在一个信号周期中取 6=而+ 一定值。为进一步减小同步误差△T,下面采用一种 N 由于定时器计数周期必须用τ量化，因此，最 非常规的做法，即采样周期在一个信号周期T内取 接近，的实际可能的采样时刻为： 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://ww.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 图 1 信号频率变化时同步误差变化情况 Fig. 1 Synchronous error vary ing with signal frequency 较小。事实上, 在微机保护和一般精度测量时,N 取 值较小, 这时 ∃3 往往可以忽略。但在高精度测量 时,N 通常取较大值, 这是因为采样点数越多, 数据 计算抑制噪声的能力越强, 测量精度越高。但N 过 大会产生较大的 ∃3 , 可能起到适得其反的效果。因 此, 在选取N 值时, 应考虑到这一点。 减小B 可以减小 ∃3。为了保证一定的测量精 度, 对N 值的范围有一定的要求, 在此范围内合理 选择N 值, 既可不降低测量精度, 又可减小B 值, 得 到较小的 ∃3。 这一问题可归结为求û∃3 û绝对值的最小值问 题。从式(1) 或式(2) 均不能得到问题的解析解, 但在 Σ确定和 f 已知的情况下, 可以由计算机求得N 的 最优值。不过, 目前电力参数测量装置很多采用单片 机或其他运算能力相对较弱的微处理器, 在线求解 这一优化问题需要占用较多的计算时间。较好的办 法是由较高档 PC 机离线将一定频率范围内N 的 最优值计算出来, 然后以表格形式存储在微机装置 中, 实时测量时根据测量的实际频率值查表, 即可获 得N 的最优值及其对应的最优采样周期值。表 1 给 出了 Σ= 2 Λs,N 取值范围为 40～ 60, f 在 49. 5 H z ～ 50. 5 H z 内变化时,N 的最优值及其对应的最优 采样周期值。 从表 1 可以看出, 对N 和T s 优化后, ∃3 均小于 5 Λs, 相对图 1 (最大 50 Λs) 有了显著减小。不过, 当 实际频率不是表中的频率值时, ∃3 也会大于表 1 所 示的值。因此, 实际运用此方法时, 表 1 中频率间距 应取得小些, 例如每隔 0. 01 H z 就给出一个最优采 样周期值, 这样误差值可保持在与表 1 相当的水平。 3 采样周期的分段优化调整 在上述讨论中, 采样周期在一个信号周期中取 一定值。为进一步减小同步误差 ∃3 , 下面采用一种 非 常规的做法, 即采样周期在一个信号周期T 内取 表 1 最优采样点数及最优采样周期 Table 1 Optimal values of sampling number and sampling per iod f öHz N T söΛs ∃3öΛs 49. 5 50 202 - 2. 0 49. 6 40 252 - 1. 2 49. 7 43 234 3. 2 49. 8 40 251 - 0. 3 49. 9 60 167 0. 0 50. 0 40 250 0. 0 50. 1 46 217 3. 9 50. 2 40 249 - 0. 3 50. 3 44 226 4. 2 50. 4 40 248 - 1. 2 50. 5 44 225 - 1. 9 2 个值: in t T N Σ 和 in t T N Σ + 1。这里, in t (õ) 为截 掉小数取整函数。显然, 理想的采样周期 T s = T ö(N Σ) 值介于这 2 个值之间。 设每信号周期采样点数为N , 前m (m 为整数且 m ≤N ) 点采样周期取 in t T N Σ , 后N - m 点采样 周期取 in t T N Σ + 1, 那么, 如果存在某一m 值, 使 得: in t T N Σ m + in t T N Σ + 1 (N - m ) = round T Σ (4) 则: û∃T û = round T Σ Σ- T = round T Σ - T Σ Σ≤ 0. 5Σ 这样, ∃T 可以降低到很小的值。 由式(4) 可以求解m。即: in t T N Σ m - in t T N Σ + 1 m = round T Σ - in t T N Σ + 1 N (5) 则: m = N + in t T N Σ N - round T Σ 将N , Σ, T 的值代入式(5) 即可求出m。 当然, 采样时也可以前N - m 点采样周期取 in t T N Σ + 1, 后m 点采样周期取 in t T N Σ 。 4 采样周期的动态优化调整 理想情况下, 第 i 次采样的采样时刻 ti 为: ti = t0 + T N i 由于定时器计数周期 ti 必须用 Σ量化, 因此, 最 接近 ti 的实际可能的采样时刻为: 72
·工程应用·潘华等电力参数微机测量中采样周期的优化校正方法 73 果见表2。对照传统方法的测量结果，可以看出，3种 t=to+round round 方法均能有效地提高测量的精度。 (6) 表2各种方法的谐波仿真测量结果 于是 Table 2 Smulation results of harmon ic mea suremen t with var ious methods '=t0+ round to+round T 测量误差%) f/Hz 这时同步误差△T为： 传统方法 方法1 方法2 方法3 496 18892 00673 0134500948 AT= ('- T= 498 09570 00168 -00877 00751 round 500 00000 00000 00000 00000 T 502 09803 00168 0088901722 504 19824 00673 -0299200748 round 人 T≤05T T 可见，该方法的同步误差和采样周期的分段调 6 整是一致的。当按式(6)动态调整采样周期时，采样 结语 周期在m子利n子+可r两者之间动态 T 本文研究的3种采样周期软件校正方法具有实 现简单、实用性强的特点。仿真和科研实践均证 取值，使实际采样时刻最大限度地接近理想情况下 实，它们能显著减小同步误差，有效提高测量精度。 的采样时刻。 参考文献 5 优化校正方法比较及仿真研究 1 Turgel R S D igitalW attmeter U sing a Sampling M ethod IEEE 下面将上述采样周期优化取值、分段调整和动 Trans0nM,1974,23(4):33341 态调整3种方法分别称为方法1、方法2和方法3.3 2 Ferrero A,OttoboniR.High-accuracy Fourier A nalysis Based 种方法各有特点。 on Synchronous Sampling Techniques IEEE Trans on M, 1992,41(6):380-386 方法1的采样周期取定值，因而其采样间隔是 3 Carbone P,Petri D.Average Power Estmation Under 均匀的。但其每工频周期内采样点数N随信号周期 Nonsinusoidal Conditions IEEE Transon M,2000,49(2):333 变化，而某些测量算法对N值有特殊的要求（例如 336 FFT算法测量谐波时，一般要求为2的幂次方)，使 4 Filioori P F,Hill L H.Error Estmaton in Sampling Digital W atmmeters IEE ProceedingsA,1985,132:166172 得这种方法在某些场合不能采用。 5 M ahm ud S M.Error A nalysis of D igital Phase M easurement of 方法2和方法3采样时不需改变N值，且同步 Distorted W aves IEEE Trans on M,1989,38(2):69 误差比方法1更小。但这2种方法在一个信号周期 6胡虔生，马宏忠（但uQ iansheng,M a Hongzhong).非正弦周期信 内需改变采样周期，因而采样是不均匀的。目前我们 号测量同步误差研究(Research on the Synchronous Error in 应用的采样测量算法一般均假设采样是同步且均匀 M easurement of Non--sinuso idal Perodic Signals).中国电机工 的。采样的不均匀性与采样不同步同样会产生测量 程学报(Proceedings of the CSEE),2000,20(9):340 7 黄纯，彭建春（但uang Chun,.PengJianchun).谐波滤波、电压、 误差。不过，这2种方法的不均匀误差较小，产生的 无功综合控制装置的研制(Development of an Integrated 测量误差也较小。 Controller for Hamonic Filtering,Voltage and Reactive Power 最后，3种方法的有效性应该通过它们对提高 Control). 电网技术(Power System Technobgy),2000,24(3: 测量精度的作用来体现。为此，我们进行仿真分析。 50-52 设被测信号为： 潘华(1966一)，男，高级工程师，总工程师，主要从事 x0-2Asm2W(2k+)1+I} 电力系统自动化、继电保护等方面的科研和生产管理工作。 即只考虑含有奇次谐波的情况。当幅值取A1= 黄纯(1966一)，男，博士，副教授，主要从事电力系统 自动化、继电保护、电能质量等方面的教学和科研工作。E~ 1/(2k+1),定时器计数周期=2μs时，用传统的 mail yellowpure@21cn com 软件采样方法和本文3种方法分别进行采样，并用 王联群(1967一)，女，硕士，高级工程师，主要从事电力 DFT算法计算11次谐波的幅值。仿真时传统方法 系统自动化等方面的科研和生产管理工作。 方法2和方法3在一个信号周期内采样50个点，方 (下转第75页continued on page75) 法1的采样点数范围为40~60。各种方法的测量结 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ti′= t0 + round ti Σ Σ= t0 + round iT N Σ Σ (6) 于是, tN ′= t0 + round N T N Σ Σ= t0 + round T Σ Σ 这时同步误差 ∃T 为: û∃T û = û (tN ′- t0) - T û = round T Σ Σ- T Σ Σ = round T Σ - T Σ Σ≤ 0. 5Σ 可见, 该方法的同步误差和采样周期的分段调 整是一致的。当按式(6) 动态调整采样周期时, 采样 周期在 in t T N Σ 和 in t T N Σ + 1 Σ两者之间动态 取值, 使实际采样时刻最大限度地接近理想情况下 的采样时刻。 5 优化校正方法比较及仿真研究 下面将上述采样周期优化取值、分段调整和动 态调整 3 种方法分别称为方法 1、方法 2 和方法 3。3 种方法各有特点。 方法 1 的采样周期取定值, 因而其采样间隔是 均匀的。但其每工频周期内采样点数N 随信号周期 变化, 而某些测量算法对N 值有特殊的要求(例如 FFT 算法测量谐波时, 一般要求为 2 的幂次方) , 使 得这种方法在某些场合不能采用。 方法 2 和方法 3 采样时不需改变N 值, 且同步 误差比方法 1 更小。但这 2 种方法在一个信号周期 内需改变采样周期, 因而采样是不均匀的。目前我们 应用的采样测量算法一般均假设采样是同步且均匀 的。采样的不均匀性与采样不同步同样会产生测量 误差。不过, 这 2 种方法的不均匀误差较小, 产生的 测量误差也较小。 最后, 3 种方法的有效性应该通过它们对提高 测量精度的作用来体现。为此, 我们进行仿真分析。 设被测信号为: x (t) = ∑ 5 k= 0 { 2 A 2k+ 1 sin [ 2Πf (2k + 1) t + Υk ]} 即只考虑含有奇次谐波的情况。当幅值取A 2k+ 1= 1ö(2k+ 1) , 定时器计数周期 Σ= 2 Λs 时, 用传统的 软件采样方法和本文 3 种方法分别进行采样, 并用 D FT 算法计算 11 次谐波的幅值。仿真时传统方法、 方法 2 和方法 3 在一个信号周期内采样 50 个点, 方 法 1 的采样点数范围为 40～ 60。各种方法的测量结 果见表 2。对照传统方法的测量结果, 可以看出, 3 种 方法均能有效地提高测量的精度。 表 2 各种方法的谐波仿真测量结果 Table 2 Simulation results of harmon ic measuremen t with var ious methods f öHz 测量误差 ö(% ) 传统方法 方法 1 方法 2 方法 3 49. 6 1. 889 2 0. 067 3 0. 134 5 0. 094 8 49. 8 0. 957 0 0. 016 8 - 0. 087 7 0. 075 1 50. 0 0. 000 0 0. 000 0 0. 000 0 0. 000 0 50. 2 0. 980 3 0. 016 8 0. 088 9 0. 172 2 50. 4 1. 982 4 0. 067 3 - 0. 299 2 0. 074 8 6 结语 本文研究的 3 种采样周期软件校正方法具有实 现简单、实用性强的特点。仿真和科研实践[7 ]均证 实, 它们能显著减小同步误差, 有效提高测量精度。 参 考 文 献 1 Turgel R S. D igitalW attm eter U sing a Samp ling M ethod. IEEE T rans on IM , 1974, 23 (4): 337～ 341 2 Ferrero A , O ttoboni R. H igh2accuracy Fourier A nalysis Based on Synch ronous Samp ling Techniques. IEEE T rans on IM , 1992, 41 (6): 380～ 386 3 Carbone P, Petri D. A verage Pow er Estim ation U nder Nonsinuso idal Conditions. IEEE T rans on IM , 2000, 49 (2): 333 ～ 336 4 F ilico ri P F, H ill L H. Erro r Estim ation in Samp ling D igital W attm eters. IEE P roceedings2A , 1985, 132: 166～ 172 5 M ahm ud S M. Erro r A nalysis of D igital Phase M easurem ent of D isto rted W aves. IEEE T rans on IM , 1989, 38 (2): 6～ 9 6 胡虔生, 马宏忠(Hu Q iansheng, M a Hongzhong). 非正弦周期信 号测量同步误差研究 (Research on the Synch ronous Erro r in M easurem ent of Non2sinuso idal Periodic Signals). 中国电机工 程学报(P roceedings of the CSEE) , 2000, 20 (9): 35～ 40 7 黄 纯, 彭建春(Huang Chun, Peng Jianchun). 谐波滤波、电压、 无功 综 合 控 制 装 置 的 研 制 (Developm ent of an Integrated Contro ller fo r Harmonic F iltering, Vo ltage and Reactive Pow er Contro l). 电网技术(Pow er System Techno logy) , 2000, 24 (3): 50～ 52 潘 华(1966—) , 男, 高级工程师, 总工程师, 主要从事 电力系统自动化、继电保护等方面的科研和生产管理工作。 黄 纯(1966—) , 男, 博士, 副教授, 主要从事电力系统 自动化、继电保护、电能质量等方面的教学和科研工作。E2 m ail: yellowpure@21cn. com 王联群(1967—) , 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事电力 系统自动化等方面的科研和生产管理工作。 (下转第 75 页 con tinued on page 75) ·工程应用· 潘 华等 电力参数微机测量中采样周期的优化校正方法 73
·现场经验·吴晓发电厂散装机开关的改进 75 3.2在散装机上的应用及其工作原理 如图3所示，当系统上电后，卷扬电机开始下 控制柜 散装机 降，同时仪用鼓风机启动，气动电磁换向阀处于右边 上限压力开关 位置，开始对下限软管和下限压力开关充气，当散装 下限压力开关 机到达下限后，下限软管内气体受阻，下限压力开关 气动电磁 囟 上限软管 换向阀 动作，表示散装机下落至下限，开始启动抽尘风机和 下限 给料机给料，气动电磁换向阀换至中间位置，开始对 料位压力开关 软管 料位软管 料位软管充气，当汽车罐内料位上升至料位软管出 仪用蚊风机 口处时，料位软管内气体受阻，料位压力开关动作， 表示料位己满，关闭给料机。气动电磁换向阀换至左 图3隔膜式压力开关在散装机上应用示意图 边位置，启动上限软管充气，当散装机到达上限时， Fig 3 Application of the septum pressure switch 上限软管内气体受阻，上限压力开关动作，表示散装 to the down loadng machne 机到达上限，卷扬电机、抽尘风机、仪用鼓风机停止， 一个循环结束。 4 结语 3.3隔膜压力开关的优点 50多家电厂20多年的使用情况统计如下：原 a.抗静电干扰由于处于现场的是软管，不受 散装机平均年故障次数为328次，平均无故障时间 静电干扰，而压力开关安装在电器柜内远离现场，可 为25h。而改进后的新型散装机通过2年多时间的 避免振动、灰尘噪声等污染。 应用，平均年故障次数为Q5次，平均无故障时间为 b.抗灰尘恶劣环境以及干扰：因为软管内气 15万h以上。改进后的散装机开关已在30多家电厂 体是向外吹的，有自清扫功能，软管具有抗恶劣环 使用。 境、振动、噪声等功能，且电器触点由橡胶隔膜隔开， 无粉尘污染，橡胶隔膜稳定可靠，使用寿命可达10 吴晓(1964一)，男，硕士，讲师，从事火电厂机电设备 年之久。 技术改造的研制与开发工作。Emai让w ux iao6666@163net MPROVEMENTOF NEW TYPE DOW NLOAD NGMACHIE I POW ER PLANT W uX iao (East China Shpbuilding Institute,Zhenjiang 212002,China) Key words dow nloading machine pow dered coal ash pressure sw itches location s itches reliability (上接第73页continued from page73) NOVEL METHODS FOR SAM PL NG PERDD ADJUSIM ENT N EL ECTR ICAL PARAM ETER M EASUREM ENT Pan H ua,H uang Chun',W ang L ianqun? (1 Hunan Province EHV Transm ission and Transfomaton Company,Changsha 410002,China) (2 Hunan University,Changsha 410082,China) Abstract In high precison digital measurement of power electrical parameters,the synchronous error is one of the main factors that cause measuring errors while sampling period adjustment is an mportant means of reducing synchronous errors In this paper,based on an investigaton of traditionalmethods for adjusting the samp ling period,some novelmethods,such as sampling period optm ization,sectional adjustment and dynam ic adjustment,are proposed These new methods are easy to realize and can be widely applied Compared w ith the traditional ones,the new methods can more effectively reduce synchronous errors and mprove measuring accuracy.Their feasibility and effectiveness have been proved by both sm ulaton results and research p ractice This project is supported by Electric Power Science and Technolgy Key Project in Hunan Province (No.20003007 and N0.20003027) Key words:AC sampling synchronization sampling period electrical parameter :measurement 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 312 在散装机上的应用及其工作原理 如图 3 所示, 当系统上电后, 卷扬电机开始下 降, 同时仪用鼓风机启动, 气动电磁换向阀处于右边 位置, 开始对下限软管和下限压力开关充气, 当散装 机到达下限后, 下限软管内气体受阻, 下限压力开关 动作, 表示散装机下落至下限, 开始启动抽尘风机和 给料机给料, 气动电磁换向阀换至中间位置, 开始对 料位软管充气, 当汽车罐内料位上升至料位软管出 口处时, 料位软管内气体受阻, 料位压力开关动作, 表示料位已满, 关闭给料机。气动电磁换向阀换至左 边位置, 启动上限软管充气, 当散装机到达上限时, 上限软管内气体受阻, 上限压力开关动作, 表示散装 机到达上限, 卷扬电机、抽尘风机、仪用鼓风机停止, 一个循环结束。 313 隔膜压力开关的优点 a1 抗静电干扰: 由于处于现场的是软管, 不受 静电干扰, 而压力开关安装在电器柜内远离现场, 可 避免振动、灰尘、噪声等污染。 b1 抗灰尘、恶劣环境以及干扰: 因为软管内气 体是向外吹的, 有自清扫功能, 软管具有抗恶劣环 境、振动、噪声等功能, 且电器触点由橡胶隔膜隔开, 无粉尘污染, 橡胶隔膜稳定可靠, 使用寿命可达 10 年之久。 图 3 隔膜式压力开关在散装机上应用示意图 Fig. 3 Application of the septum pressure switch to the down loading machine 4 结语 50 多家电厂 20 多年的使用情况统计如下: 原 散装机平均年故障次数为 328 次, 平均无故障时间 为 25 h。而改进后的新型散装机通过 2 年多时间的 应用, 平均年故障次数为 0. 5 次, 平均无故障时间为 15 万 h以上。改进后的散装机开关已在 30 多家电厂 使用。 吴 晓(1964—) , 男, 硕士, 讲师, 从事火电厂机电设备 技术改造的研制与开发工作。E2m ail: w uxiao6666@163. net IM PROVEM ENT OF NEW TYPE DOW NLOAD INGM ACH INE IN POW ER PLANT W u X iao ; East Ch ina Sh ipbuilding InstituteΚZhenjiang 212002ΚCh inaΓ Key wordsΠdow nloading m ach ineΜpow dered coal ashΜp ressure sw itchesΜlocation sw itchesΜreliability (上接第 73 页 con tinued from page 73) NOVEL M ETHOD S FOR SAM PL ING PER IOD AD JUSTM ENT IN ELECTR ICAL PARAM ETER M EASUREM ENT P an H ua 1ΨH uang Chun 2ΨW ang L ianqun 2 ; 1. Hunan P rovince EHV T ransm ission and T ransfo rm ation CompanyΚChangsha 410002ΚCh inaΓ ; 2. Hunan U niversityΚChangsha 410082ΚCh inaΓ AbstractΠ In h igh p recision digital m easurem ent of pow er electrical param etersΚ the synch ronous erro r is one of the m ain facto rs that cause m easuring erro rs w h ile samp ling period adjustm ent is an impo rtant m eans of reducing synch ronous erro rs. In th is paperΚbased on an investigation of traditionalm ethods fo r adjusting the samp ling periodΚsom e novelm ethodsΚsuch as samp ling period op tim izationΚ sectional adjustm ent and dynam ic adjustm entΚ are p ropo sed. These new m ethods are easy to realize and can be w idely app lied. Compared w ith the traditional onesΚ the new m ethods can mo re effectively reduce synch ronous erro rs and imp rove m easuring accuracy. Their feasibility and effectiveness have been p roved by bo th sim ulation results and research p ractice. Th is p ro ject is suppo rted by Electric Pow er Science and Techno logy Key P ro ject in Hunan P rovince ;No. 20003007 and No. 20003027Γ. Key wordsΠAC samp lingΜsynch ronizationΜsamp ling periodΜelectrical param eterΜm easurem ent ·现场经验· 吴 晓 发电厂散装机开关的改进 75
