1 引言

在信息科學(xué)中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為其重要的一個研究問題，它已經(jīng)與計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)共同構(gòu)成了現(xiàn)代檢測技術(shù)的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對數(shù)據(jù)采集的主要技術(shù)指標(biāo)，如采樣速率、分辨率、精度、輸入電壓范圍、控制方式以及抗干擾能力等方面，都提出了越來越高的要求，尤其是采樣速率，更是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計者和使用者最關(guān)心的一項重要指標(biāo)。在電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，實時數(shù)據(jù)采集是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接影響整個自動化裝置的性能。因此，提高采集速度和精度一直是電力系統(tǒng)軟件開發(fā)人員要解決的難題。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文介紹的phcteeq-1型電力諧波綜合治理實驗裝置的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

裝置采用電力諧波有源濾波和無源濾波的先進理論和技術(shù)，以igbt-ipm智能模塊、dsp、工控機等核心部件為硬件基礎(chǔ)，進行電力諧波綜合治理技術(shù)實驗，實時性好，實驗效果明顯。裝置采用公共基礎(chǔ)臺+功能掛件的設(shè)計方式，結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，擴展性好，能夠完成單相/三相電力諧波的產(chǎn)生、在線檢測、分析、有源濾波和無源濾波等多項實驗。

2.1 數(shù)據(jù)采集卡

在該裝置中，模擬信號的采集主要通過數(shù)據(jù)采集卡，在這個裝置中采用的pci8360a數(shù)據(jù)采集卡：它具有32個模擬量輸入通道：ad0-ad31；輸入信號范圍：0～10v，-5v～+5v，0～20ma (0～10v為出廠默認(rèn)設(shè)置)。輸入精度為12位。單通道最大采樣頻率：500khz，多通道最大采樣頻率為200khz。啟動轉(zhuǎn)換方式為軟件啟動/外觸發(fā)(定時)啟動。這里將模擬量輸入單雙端選擇跳線jp2設(shè)置為單端輸入，模擬量輸入范圍選擇跳線jp1，jp3設(shè)置為雙極性。

在這個實驗裝置中需要采集的模擬信號有十四路：三相負載電流信號，三相補償電流信號，三相電源電流信號，pwm波信號，變壓器原邊電流信號，三相電壓信號。采用dhpt、dhct高精度微型傳感器來完成數(shù)據(jù)采集的功能，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡與dsp中。傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡的信號，一方面，實時動態(tài)顯示原始信號，另一方面，經(jīng)fft分析和基于單個人工神經(jīng)元的自適應(yīng)電力諧波檢測方法分析后顯示各次諧波權(quán)值。

2.2 dsp部分

dsp采用tms320f2812，tms320x28xx信號處理器集成了事件管理器(281x處理器)，epwm，ecap，a/d轉(zhuǎn)換模塊，spi外設(shè)接口，sci通信接口，ecan總線通信模塊，看門狗，通用目的數(shù)字量io，pll時鐘模塊，多通道緩沖串口，外部中斷接口，存儲器及其接口，內(nèi)部集成電路(i2c)等多種外設(shè)單元，使用戶能夠以很便宜的價格開發(fā)高性能數(shù)字控制系統(tǒng)。傳輸給dsp的各種信號經(jīng)fft算法分析，將各次諧波權(quán)值發(fā)送給工控機。dsp與上位機采用232串口通信。數(shù)據(jù)幀的格式如下：

a相：aaaa 1次諧波權(quán)值 3次諧波權(quán)值 5次諧波權(quán)值 … 25次諧波權(quán)值 aaaa

b相：bbbb 1次諧波權(quán)值 3次諧波權(quán)值 5次諧波權(quán)值 … 25次諧波權(quán)值 bbbb