1、交流电压有效值的测量
交流电压有效值的测量有两种方法∶一种1简化的办法是采用变送器把交流电压转化为直流电压(其有效值),然后由A/D接口电路进入主机;另一种是对交流电压接采样,然后通过计算求得其有效值。准同期装置数据采集电路如图3所示。
(1)直流采样
直流采样采用电量变送器把交流电压转化为直流电压(其有效值),然后经A/D接口电路进入主机,主机读出的数值直接反映了所测变量之值。这种方法容易实现,也可保证足够精度,但无法实现实时数据信号的采集。
(2)交流采样
对于一个周期信号f(t)=f(t+T),在满足一定条件下可以展开为富氏级数。
2、频率的测量
频率是电力系统的重要参数。电力系统的频率一方面是自动准同期装置以频率或频差作为合闸判据,另一方面在对交流电压信号进行同步采样时,需要实时跟踪电力系统的频率。目前,频率测量的方法主要有两种∶以硬件电路为主的硬件测量法和基于交流采样值处理的软件测量法。
(1)频率的硬件侧量方法
首先用前置低通滤波器滤除电压信号中的谐波分量,以避免测量结果受谐波的影响。电压比较器将正弦波信号变换成同频率的方波信号,在方波信号的两个相邻下降沿,CPU通过内部的计数器来求取电压信号周期,以此得到系统的频率值。硬件测量法的实现电路简单,响应快,计算机计算量小。然而,它存在一些缺陷∶
① 谐波分量会给测量造成影响;
② 需占用微处理器外部定时器/计数器,而大多数微处理器(如单片机)的外部定时器/计数器是很少的。
尽管如此,在电力系统的应用中,大多专门设置了测频电路,并采用硬件测频方法测量频率。
(2)频率的软件测量方法
软件测频方法不需要专用的硬件测频电路,通过对交流采样值的分析和计算,采用一定的算法来求取系统频率。软件测频方法有很多,归纳起来有以下几种∶
① 周期法
原始的周期法(或称零交法)通过测量信号波形相继过零点的时间宽度来计算频率,其原理与硬件测频法相同。该方法物理概念清晰、易于实现,但精度低,受谐波、噪声和非周期分量的影响,实时性不好。对它的改进主要是为了提高测量的精度和实时性,典型的改进算法有水平交(levelc rossing)算法、高次修正函数法和1小二乘多项式曲线拟合法,它们以增加计算量和复杂度来提高算法的精度和响应速度(原始的周期算法的时延决定于信号特征而非计算量),这在一定程度上丧失了原有算法的简明性。
② 解析法
对信号观测模型进行数学变换,将待测量频率.f或频差叮表示为采样值的函数来估计。解析法算法简明,计算量不大,较传统的周期法有所改进。用解析法测频时,为简化分析与计算,一般采用较简单的信号数学模型,难以考虑谐波、非周期分量等的影响,因此往往要有前置滤波环节。如上述算法,当电网中谐波分量较高时,必须采用适当的数字滤波对采样数据进行预处理。
③ DFT类算法
该类算法利用前后数据窗的DFT计算结果求取频率偏移来估计频率值。它可通过自适应调整采样时间间隔或自适应调整采样数据窗长度的方法来提高测量范围、精度和算法稳定性。此外,还有1小二乘算法等多种算法。
3、相角差的测量
把电压互感器二次侧的交流电压信号转换为同频、同相的方波,两路方波信号接到异或门,当两路方波输入电平不同时,异或门输出为高电平,用于控制可编程定时计数器的计数时间,其计数值与两波形间的相角差氏相对应图,如图4所示,是系统电压与发电机电压相角差的硬件测量电路示意图。相角差硬件测量的原理和特点与频率的硬件测量很相似。五、调整逆功现象的调整
当两台发电机组空载并列后,会在两台发电机组之间,产生一个频率差与电压差的问题。并且在两台发电机组的监视仪表上(电流表、功率表、功率因数表),反应出实际的逆功情况,一种是转速(频率)不一致造成的逆功,另一种是电压不等造成的逆功,其调整如下:
1、频率造成逆功现象的调整:
如果两台发电机组的频率不等,相差较大时,在仪表上(电流表、功率表)显示出,转速高的发电机组电流显示正值,功率表指示为正功 率,反之,电流指示负值,功率指示负值。这时调整其中一台发电机组的转速(频率),视功率表的指示进行调整,把功率表的指示调整为零即可。使两台发电机组的功率指 示均为零,这样两台机的转速(频率)基本上一致。但是,这时电流表仍有指示时,这就是电压差造成的逆功现象了。
2、电压差造成逆功现象的调整:
当两台发电机组的功率表指示均为零时,而电流表仍然有电流指示(即一反一正指示)时,可调整其中一台发电机组的电压调整旋 钮,调整时,视电流表与功率因数的指示进行。将电流表的指示消除(即调整为零),电流表无指示后,这时视功率因数表的指示,把功率因数调至滞后0.5以上 即可.一般可调整至0.8左右,为1佳状态。