·40· 交流采样在电力系统中应用 设： u(t)uocos(wt +a) 谐波分析等。 g=6 fo 采样 模数转换 有： uw=号 多路模拟开关 保持 r=克立.uam(.+aly 电流互感器 入保护回路 器 片微处理器 1 aw(v+1+2anoT 周期监测电路 Nin 图2 cos(T(N+1)+2a)sinoT 同时监视两路馈线，当为Y型接法时，需输人12路交流信 N 其中 ≤SnwT Mir兴 WT 号：6路电压，6路电流：V型接法时则输入4路电压，4路电流。 因此，互感器模块配置6路电压互感器，6路电流互感器，同时兼 =7+G-1=受 0a= 容Y型V型接法。 Uo 输入保护回路用于保护多路模拟开关的输入口，以吸收因 由以上推导可知，频率误差引起的传递误差为.=号。实际 电网上瞬态突变而引起互感器输出过高的电压。保护回路可以 的工频频率的波动常常要到0.1k以上，即>=0.5%，对 用简单的稳压管钳位电路来实现，钳位电压应略高于互感器输 入满量程时输出的峰值电压，以防止因稳压管漏电流而引起的 有效值的影响要达到0.25%。解决的办法是对频率进行跟踪，增 波形失真。如果电路要求对通过互感器级间耦合过来的高频分 加周期监测电路，根据电网频率的变化不断调整采样点间隔。在 量有一定的抑制作用，最好使用瞬态吸收二极管(TVS),避免使 频率跟踪达到0.01Hz以上精度时，对计算值的影响就小于 用高频电容吸收电路，引起不必要的相移。 0.025%,这一点是很容易做到的。 多路模拟开关可选用6*2结构，以实现两路馈线间的相互 5.3电流电压信号传递中造成的相位差而引起的功率 切换，轮流进行高速采样，例如4053。在选用模拟开关时，应注意 误差 模拟开关的导通电阻以及传输延迟。模拟开关的导通电阻应与 P=Scos(p+△p) 模拟开关后级的输入阻抗综合考虑，以决定是否影响信号的传 -Scospcos△p-Ssingp.sin△p 输精度。而传输延迟则对软件尤其重要，一般应加上一倍的盈余 =Scosp-Ap·Ssinp 量。 =Po-Qa·△p 采样保持器选用六路并行采样保持电路。由4.3部分公式 所以 P-Po 推导可知，V型接法，至少要四路采样保持器，而Y型接法也至 0。= Po 少需要两路，为了保证高速采样，采用六路采样保持器更好。采 。号9 样保持电容一般选用聚丙烯电容，它具有较小的漏电流，其容量 =一g种·△p 的大小与跟踪的速度和保持的时间有关。例如在每周期，每路采 P:测得功率，S:视在功率，中：负载相移，△o:信号传递中的 样64点，保持时间在20微秒以内的情况下，选用0.01微法的电 相位差。 容会有较好的效果。采样保持芯片可选用L℉398。 由以上公式推导可知，在负载相移（φ）固定时，总的相位差 模数转换器的选用尤为重要。首先，应根据系统的信嗓比和 (中+△φ)引起的功率误差是一个常数，对应不同的相移，引起的 准确度要求决定模数转换器的位数，系统允许的最大信噪比可 误差会有所不同。正常情况下，相移（φ）一般在30度到60度之 由模数转换器输人满量程时的电压与系统噪声的比值来确定。 间，下表为φ=45时，信号传递中造成的相位差△φ对应的功率 第二，根据采样频率，功耗等要求确定模数转换器的转换结构。 传递误差见表2。 目前比较通用的主要有基于电荷再分配方式的逐次通近寄存器 表2 (SAR)转换器结构和Sigma-Delta的过采样结构，此外还有闪速 结构(Flash architecture)和管道式ADC等。转换速率在lO0至 Ao 1° 3417’6.93.4’1.7' 41 91.75*10-21*10-25*10-32*10-31*10-J5*1042*104 8O0kHz时逐次通近式转换器是一种比较好的选择，其功耗低，但 目前SAR技术仅限于16位分辨率。Sigma-Delta结构很容易地 6应用实例 满足分辨率的要求，而且成本相对较低，但采样速率一直是个缺 陷。但是，近期的技术进步已经可能在25kHz、20位的分辨率下 图2是交流采样方案的实施框图：同时监视两路馈线，输出 运用该结构，如果为12位或16位分辨率，采样速率可以更高。 各相电压电流的有效值、有功功率、无功功率、进行第三、第五次 Sigma-Delta结构还有另外一个优点，它具有内在的数字滤波特 C 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net