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减振增容改造SMALLHYDROPOWER2011No4,TotalNo160

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交流采样测量装置在乌溪江水电厂的应用

钟艳(浙江华电乌溪江水力发电厂浙江衢州324000)

【摘要】介绍交流采样测量装置的基本原理和在乌溪江水力发电厂的改造情况，结合工程实践，探讨了改造中遇到的问题和解决的方法。图4幅。

【关键词】交流采样测量装置电量变送器误差校正

0引言

自1997年起，浙江华电乌溪江水力发电厂(简称乌溪江电厂)电气模拟量开始采用变送器测量方式。当时选用的海盐普博公司生产的FP系列电量变送器，因每个变送器只能测取一、二个电气量进行转换，故变送器类型多、数量多、投资大、接线繁琐，占用空间也大。每台设备都需要有功、无功、电压、电流、频率等多只变送器才能满足电气量的监视需要。据不完全统计，光湖南镇电站的变送器就多达八九十只，共占用8块屏。近年来，随着电力调度自动化技术的发展，厂站端信息采集、处理方式有了很大变化，大量采用了交流采样测量技术。交流采样测量技术可以对互感器二次回路中的交流电压、交流电流信号直接采样，通过对其进行模/数转换将其变换为数字量进行传输，再对数字量进行计算，从而获得各种电气量值。乌溪江电厂为适应自动化程度的发展，于2009年10月开始对湖南镇和黄坛口2座电站的变送器开始逐步改造，更换为交流采样测量装置。上位机监控的实时模拟量数据全部采用交流采样装置的采集传送量。根据实际需要，选用了北京四方继保自动化股份有限公司的CSI-200E型测控装置。该装置小巧美观，测量精度高，能在液晶屏上查看即时测量数

据，同一块屏的多台装置数据输出能公用2根RS485出口通讯数据线至通讯监控模块，传送至上位机显示。

1交流采样装置原理

1.1交流采样装置硬件原理

交流采样硬件部分主要包括：

·电压、电流互感器·比例放大电路

·移相电路

·高频抗混叠滤波电路

·采样保持电路·模数转换电路·CPU

键盘、流鼎显示

测控鄭隔高变滚波

测控

状态DSP关能演入光

状态

DSP

图1典型交流采样装置原理框图

图2电压输入回路示意图

小水电2011年第4期(总第160期)减振增容改造

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1)电压、电流互感器部分用来将输入的较高的电压、较大的电流信号转换为-5V~+5V之间的电压信号。

2)比例放大电路将互感器的输出规格化。

图3电流输入回路示意图

3)移相电路用来修正电压、电流互感器对交流信号的相移。

4)抗混叠模拟低通滤波器的作用是滤除信号的高频成分，使输入A/D转换电路的信号为有限带宽信号，并且以较小的衰耗让有限的频率信号通过，防止信号发生混叠。

图4常用抗混叠二阶低通滤波器示意图

5)经滤波后的电压信号必须先进行采样保持，然后再进行A/D转换，电压、电流信号必须同步采样。目前许多A/D转换芯片内部已经集成了采样保持电路，选择具有多路信号同步采样功能的模数转换电路。

6)A/D转换器是模数转换电路的核心器件，它是交流采样性能的关键，直接影响整个装置的测量精度。模数转换电路的精度主要取决于A/D转换器的分别率，A/D转换器的位数至少要达到测量精度要求的最高分辨率。为了获得较高的测量精度，目前采样14位、16位的A/D转换器件。

7)测控模块的CPU处理器是整个装置的关键，由于需要进行遥测量的计算、遥信量的采集，既要进行大量数字信号的运算，又要进行I/O操作，因此必须选择高性能处理芯片。目前测控装置一般采用兼有MCU和DSP功能的处理器。

1.2交流采样算法

交流采样计算电气量的算法较多，目前测控装置主要采用积分算法和基于傅里叶变换算法。

全周积分法的精度与采样频率和采样的同步度有关，当采用同步采样方法，采样点足够高的情况下，可能获得很高的测量精度。该算法实时性强，算法简单，电压、电流和有功功率的算法都是直接从定义导出，因此能够计及信号中谐波的影响。

基于傅里叶算法用电压相位变化测量频率的方法，具有原理明晰，算法简洁，计算精度高，对谐波、简谐波以及噪声具有较强的抗干扰能力，有较好的应用性。其基本原理是求出两个相邻数据窗间的相角差，根据相角差求出电网的频率。由于傅氏测频算法有效滤除了信号的高频成分，只利用基波分量计算频率，因此具有较高的抗干扰能力。

1.3交流采样装置的误差校正

1)电压、电流测量误差的校正

电气量测量系统交流采样回路的电压