数字化电能计量检测技术方案

作者:未知

  摘要    文章从数字化电能计量检测的必要性分析入手,提出了数字化电能计量检测的技术方案。期望通过本文的研究能够对电能计量工作效率的进一步提升有所帮助。
  [关键词]电能计量 数字化 检测技术
   1 数字化电能计量检测的必要性
   数字化电能计量技术的应用实现了模拟量采集的全程数字化,前端采集到的数据信息,可以利用光纤网络进行实时传输,通过点对点传输技术的有效运用,进一步提升了变电站电能计量结果的准确性。因此,加快构建数字化电能计量检测系统显得尤为必要。该系统以计算机作为载体,采用先进的数字通信技术,从而使得数据信息的传输和处理速度随之加快,系统本身的抗干扰能力较强,为电能数据传输的可靠性提供了保障。数字化传输网络的建立,使变电站监测数据传输和存储中存在的问题得以解决,从而推动了电能计量检测水平的提高。鉴于数字化电能计量检测系统所具有的诸多优势,有必要加快系统的建设速度,发挥出其在电能计量中的作用。
   2 数字化电能计量检测技术方案
   2.1 电能计量数据采集
   在数字化电能计量检测系统中,电能计量数据采集是关键环节,可以通过智能电量变送器对电量参数进行采集和存储,然后利用数据转换器,传给调度室的检测系统,由系统软件对数据进行分析处理。
   2.1.1 数据采集单元的构建思路
   将计算机转换器的输出端与模块的DATA+端进行连接,然后分别在两端接入匹配的电阻,如果端与端之间的距离比较近,则无需设置电阻。在数据采集单元的构建中应用了ASCII码指令集,由此可使用高级的编程语言对程序进行设计,从而使整个计量检测系统的建立更加轻松、便捷。同时,采用EDA9033模块,其能够对三相三线制电路中的所有电参数进行检测,该模块的加入使系统的开发成本显著降低,现场布线更加容易,系统的运行可靠性随之提高。
   2.1.2 采集模块
   本系统中的数据采集模块选用的是EDA9033,这是一种智能型的电参数采集模块,其精度为0.2级。该模块自带两种通信协议,一种是ASCII碼,另一种是十六进制,用户可根据需要自行选择;该模块能够输出有功累计电量,通电后便可开始测量,最大累计时间为7.5a,如果超出这一时间,则会导致数据溢出。用户可结合实际情况,对电压和电流量程进行选择,其中电压量程的区间范围在10V-500V,电流量程的区间范围在1A-20A。将该模块植入网络前,需要进行合理配置,具体包括转换器、带有RS232通讯口的计算机以及相关的应用软件等。数据采集过程如下:模块连接好以后,系统主机会发出读取输数据的指令,此时模块会将采集到的电能数据上传给主机,该模块可以每间隔250ms对采集到的数据进行一次更新。
   2.2 数字信号处理单元
   在现场以数字信号处理单元(DSP)作为核心,构建数据采集和传输系统,DSP能够对采集到的电能数据进行临时存储,当需要对数据进行发送时,便可通过MODEM传给数据采集中心。对数字信号处理单元进行设计的过程中,电路设计是关键。为便于印制电路板的制作,并使其具有良好的兼容性,在设计时,引入模块化的设计理念,将DSP电路与辅助器件集成,制作出一个独立的印制电路板。
   2.3 抗干扰设计
   数字化电能计量装置在现场进行应用时,由于干扰源较多,所以需要进行抗干扰设计,以此来确保计量装置的运行稳定性。本系统在设计时,针对容易受到干扰的各个部分,采用了以下抗干扰措施:
   2.3.1 电源电路
   本系统的供电电源为电网220V交流电变换直流电,由此使得系统中的电子电路会受到电网噪声的干扰,对于此类干扰问题,可以通过加装电源滤波器的方法,消除共模和差模干扰。
   2.3.2 印制电路板
   在印制电路板上数字与模拟电路和相关器件为分布式结构,由于CPU时钟电路的频率较高,因此应当紧靠管脚进行布设,这样可以有效缩短时钟的线程,从而减轻干扰源对时钟电路的干扰。同时,应当使时钟的信号线与数据总线的模拟部分保持一定的距离,模拟部分可以采用单点接地;电源线及地线可与装置的电源端进行连接,这样可以减小接地阻抗不同引起的信号耦合。由于数字部分存在电源线阻抗问题,所以应在数字器件的电源与管脚之间增设旁路电容。
   2.3.3 看门狗电路
   当系统受到来自于外界或是内部的干扰时,可能会出现程序混乱或是死机等问题。为确保系统的运行可靠性,采用看门狗电路,由此使得系统能够自行复位,重新执行程序,这样一来避免了干扰引起的系统死机问题。
   2.4 通信方式设计
   本系统采用的是RS485现场总线,由此实现多个站点互连。在对RS485接口进行设计时,应当对如下问题加以注意:
   2.4.1 网络安装
   可以使用一条双绞线作为总线,将所有的节点以串联的方式连接到一起,应确保总线与各个节点之间的引出线尽可能短,这样可以减轻反射信号的影响。
   2.4.2 接地
   对于系统而言,接地非常重要,但在设计时,该环节常常会被忽视。如果接地处理不当,则会影响系统的运行安全性。因此,必须对RS485传输网络的接地予以重视,采取合理可行的方法,确保接地可靠性。
   2.5 管理软件功能
   在对系统管理软件进行设计的过程中,主要考虑系统的应用性,设备管理程序可对系统硬件进行初始化,软件会按照预先设定好的信息对电能计量数据采集模块进行初始化。通过管理软件,用户可对监控设备的历史数据进行查询,同时还能随时对设备的电流、电压曲线进行查询,可自动完成报表打印,并形成某个时间内的用电统计数据表。除此之外,可对电压越限时间进行统计,发现过流和过压问题后能够立即发出报警信号。
   3 结论
   综上所述,数字化电能计量检测是一项较为复杂的工作,为提高电能计量的工作效率,可构建相关的检测系统。通过系统的实施,能够使人工操作变为系统自动化,有利于减轻了人员的劳动强度,测量精度随之进一步提升。
   参考文献
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