[發明專利]一種三相不平衡監測裝置的高速數據采集系統及方法

在審

• 申請號: 201811321646.4
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109100579A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 鄭琰;張延輝;朱莉;董銳;黃亮;郝慶水;張愛民;張中波;王榮建
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司鄭州供電公司;山東國信電力科技有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R29/16
• 分類號: G01R29/16
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

本發明公開了一種三相不平衡監測裝置的高速數據采集系統及方法，用于三相負荷不平衡監測裝置內模擬量數據的高速采集，采集方法的步驟為：1）同步時鐘模塊接收GPS/北斗信號，并將準確的時間信息發送給FPGA模塊，2）FPGA模塊解析時間數據，根據時間數據生成等間隔的采樣啟動信號，并將采樣啟動信號發送給AI模塊，3）AI模塊接收到FPGA模塊的采樣啟動信號后啟動采樣，并將采樣數據通過LVDS總線發送給FPGA模塊，4）FPGA模塊讀取采樣數據并打上時間標簽，緩存一個周波的帶時間標簽的采樣數據后發送中斷信號給主控模塊，5）主控模塊響應FPGA模塊的中斷信號，讀取緩存在FPGA模塊內的一個周波的帶時間標簽的采樣數據，并進行后續的數據計算及處理。

技術領域

本發明涉及一種三相不平衡監測裝置的數據采集電路系統，具體涉及一種三相不平衡監測裝置的高速數據采集系統及方法，屬于電能質量監測領域。

背景技術

隨著社會的發展，電能已在各個行業普遍采用，但與此同時，三相負荷不平衡的現象也越來越突出。三相負荷不平衡會增加線路的輸配電線路和變壓器的電能損耗，導致配電出力減少，并在配電變壓器上產生零序電流，影響電機的運行效率，并可影響用電設備的安全運行。因此，實時監測三相負荷不平衡情況，為三相負荷的平衡改造提供依據是十分必要的。

為此，相關專業技術人員研究并發明了各種三相負荷不平衡監測裝置，但這些監測裝置的數據采集電路及方法大多存在著以下缺陷：

1）原始采樣數據不帶精確時標，因為裝置的原始采樣數據不帶有精確的時標，在要求分析電網同一時刻多個安裝點的三相負荷平衡情況時，就會存在很大的誤差。

2）高速數據采集時，電路復雜、抗干擾能力差、擴展能力差，傳統的監測裝置，一般是模擬量模塊和主控模塊放置在不同的板卡之間通過并行總線在背板上連接，并行總線往往包含數據線、地址線、控制線等，加起來大概有20多條，導致電路設計異常復雜，只要其中一根線受到干擾則本次的數據采集就會出錯，導致裝置抗干擾能力差。

3）數據計算頻次低，由于每次采樣中斷就中斷一次主控模塊，導致主控模塊將大量的資源消耗在頻繁響應中斷上，數據計算無法快速完成，數據計算的頻次較低，而目前沖擊性負荷、暫態負荷、臨時性負荷越來越多，這些負荷會引起三相負荷的暫態不平衡，如果計算頻次較低將無法有效的捕捉并反應這些情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術中存在的不足，提供一種三相不平衡監測裝置的高速數據采集系統及方法，成本低、抗干擾能力強、采樣及計算頻次高，更快速的跟蹤電網三相負荷平衡的變換情況。

本發明為解決技術問題所采取的技術方案是：一種三相不平衡監測裝置的高速數據采集方法，其步驟如下：

1）同步時鐘模塊接收GPS/北斗信號，并將準確的時間信息以IRIG-B碼的形式發送給FPGA模塊；

2）所述FPGA模塊解析時間數據，根據時間數據生成等間隔的采樣啟動信號，并將采樣啟動信號發送給AI模塊；

3）所述AI模塊接收到所述FPGA模塊的采樣啟動信號后啟動采樣，并將采樣數據通過LVDS總線發送給所述FPGA模塊；

4）所述FPGA模塊讀取采樣數據并打上時間標簽，緩存一個周波的帶時間標簽的采樣數據后發送中斷信號給主控模塊；

5）所述主控模塊響應所述FPGA模塊的中斷信號，讀取緩存在所述FPGA模塊內的一個周波的帶時間標簽的采樣數據，并進行后續的數據計算及處理。