交流采樣原理實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)檢定注意事項(xiàng)

摘 要：現(xiàn)在交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備已經(jīng)在全國(guó)電力調(diào)度系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備運(yùn)前驗(yàn)收等工作提供了幫助，遠(yuǎn)動(dòng)采集數(shù)據(jù)的可靠性、精確性得到了切實(shí)保證，為全國(guó)各地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)工作提供了服務(wù)和幫助。文章主要結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，從不同角度針對(duì)交流采樣原理實(shí)現(xiàn)及現(xiàn)場(chǎng)檢定的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析和論述，希望可以為同行的研究提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：交流采樣原理；實(shí)現(xiàn)；現(xiàn)場(chǎng)檢定；注意事項(xiàng)

當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展速度非?？?，隨著全國(guó)電網(wǎng)容量的快速擴(kuò)大，整體電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都變得極為復(fù)雜，這種形勢(shì)下必須探索出實(shí)時(shí)監(jiān)控的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控及調(diào)節(jié)，這一點(diǎn)對(duì)于電力系統(tǒng)相關(guān)工作的順利展開(kāi)非常重要，而數(shù)據(jù)采集作為實(shí)時(shí)監(jiān)控工作中的關(guān)鍵所在，更是引起了越來(lái)越多人的關(guān)注。當(dāng)前全國(guó)范圍之內(nèi)都開(kāi)始應(yīng)用遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備加交流采樣的方式，為了加強(qiáng)各項(xiàng)采樣工作的精細(xì)化管理，保證遠(yuǎn)動(dòng)采集數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性，更好的為地區(qū)經(jīng)濟(jì)服務(wù)，有必要加強(qiáng)對(duì)交流采樣裝置的定期維護(hù)與檢定。

1 交流采樣原理概述

應(yīng)用交流采樣法時(shí)，需要嚴(yán)格遵循一些規(guī)定與要求采集被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值，在此基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)數(shù)值算法進(jìn)行計(jì)算，這種采樣法和直流采樣法有明顯的不同，它可以利用軟件的部分功能來(lái)代替原來(lái)的硬件功能。測(cè)量的速度與準(zhǔn)確度直接決定了是否需要應(yīng)用交流采樣法，實(shí)際上交流采樣法之所以會(huì)造成誤差的出現(xiàn)，主要原因有兩方面，其一，應(yīng)用這種采樣法需要利用時(shí)間上離散的數(shù)據(jù)近似替代時(shí)間連續(xù)數(shù)據(jù)從而造成誤差的出現(xiàn)，具體來(lái)說(shuō)誤差的出現(xiàn)主要由正弦信號(hào)周期中不同采樣點(diǎn)數(shù)造成的，其二，A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)直接決定了連續(xù)電壓與電流量化可能會(huì)產(chǎn)生量子化誤差。近年來(lái)信息技術(shù)水平快速提高，同時(shí)單片機(jī)、微型機(jī)的處理速度已經(jīng)非常高，高速A/D轉(zhuǎn)換器的種類非常多，且性價(jià)比非常好，這無(wú)疑為交流采樣法的應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。

2 交流采樣法原理的實(shí)現(xiàn)

2.1 微機(jī)交流采樣

微機(jī)監(jiān)測(cè)電量和傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x表方法相比精度更高、功能性更強(qiáng)，而且維護(hù)非常方便，總體來(lái)看花費(fèi)成本比較低，所以近年來(lái)的應(yīng)用范圍比較廣。微機(jī)監(jiān)測(cè)交流電量中頻率F的測(cè)量非常簡(jiǎn)單，選用母線電壓，通過(guò)過(guò)零比較器轉(zhuǎn)化成方波，之后計(jì)算出其周期，求得的倒數(shù)即為頻率。這種測(cè)量方法不僅操作較為簡(jiǎn)單，同時(shí)工作中出現(xiàn)誤差的頻率也比較小，從近年來(lái)的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，測(cè)量精度超過(guò)0.1級(jí)。積分法和富氏算法是微機(jī)監(jiān)測(cè)交流電量算法中比較常見(jiàn)的兩種，其中積分法的出發(fā)點(diǎn)是連續(xù)周期信號(hào)有效值定義式與平均功率定義式，在這種測(cè)量方法中可以利用數(shù)值積分近似替代連續(xù)積分項(xiàng)；富氏算法主要利用離散采樣值，在此基礎(chǔ)上求得各次諧波分量，最后利用線性網(wǎng)絡(luò)疊加的方式獲得平均功率和有效值。

2.2 遠(yuǎn)端終端RTU

遠(yuǎn)端終端是指在發(fā)電廠或變電站安裝電網(wǎng)監(jiān)視與控制系統(tǒng)的一種遠(yuǎn)動(dòng)裝置，簡(jiǎn)稱為RTU，利用RTU可以對(duì)發(fā)電廠或變電站電力運(yùn)行系統(tǒng)的模擬量和狀態(tài)量進(jìn)行采集，然后發(fā)給調(diào)度中心，由執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)給發(fā)電廠。隨著后來(lái)集成電路布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)終端產(chǎn)生以后，這種方式可以實(shí)現(xiàn)的功能明顯增多，到現(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于遠(yuǎn)動(dòng)終端，標(biāo)志著遠(yuǎn)動(dòng)終端已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。新型遠(yuǎn)動(dòng)終端是一個(gè)功能齊全、以微型計(jì)算機(jī)為核心的系統(tǒng)，其中硬件數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)，適應(yīng)性也非常強(qiáng)。

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)監(jiān)視的要求越來(lái)越高，遠(yuǎn)動(dòng)終端的主要職責(zé)是采集電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及相關(guān)執(zhí)行調(diào)度命令等，其作用也變得非常重要，在整個(gè)電力系統(tǒng)中需要由遠(yuǎn)動(dòng)終端為其提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性均可以得到保證，完后有效落實(shí)相關(guān)控制與調(diào)節(jié)命令，充分保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

3 交流采樣現(xiàn)場(chǎng)檢定及相關(guān)注意事項(xiàng)

3.1 檢定方法

3.1.1 離線校驗(yàn)

在RTU某測(cè)控單元中，輸入端與DK-34三相電源連接，然后進(jìn)行電壓、電流等加載，按測(cè)試功能鍵之后，屏幕中會(huì)顯示出有關(guān)有功功率及三相電壓等部分內(nèi)容，與此同時(shí)，RTU測(cè)控單元也會(huì)將以上電量顯示出來(lái)；對(duì)比二者顯示的數(shù)據(jù)就可以明確RTU的測(cè)量精度與誤差；改變相位、加載諧波或電流幅度值，對(duì)其RTU精度與誤差進(jìn)行觀察比較；在RTU另一測(cè)控單元輸入端接入DK-34三相電源，利用上述操作測(cè)得RTU其余測(cè)控單元精度與誤差。

3.1.2 在線校驗(yàn)

改變DK-34的工作方式，使DK-34測(cè)試電路脫離內(nèi)部程控源；接入到RTU測(cè)控單元中的電壓（三相二次回路）與DK-34電壓輸入端連接，利用鉗表將電流與DK-34電流輸入端連接；按DK-34測(cè)試功能鍵，可以獲得三相電參數(shù)，這時(shí)比較其與RTU測(cè)控單元顯示值，即可得到RTU誤差。

3.1.3 自動(dòng)校驗(yàn)

直接利用RS232/RS485和RTU通訊轉(zhuǎn)發(fā)器連接；利用DL451-91、101、103等規(guī)約實(shí)現(xiàn)通訊，通過(guò)公司內(nèi)部通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和DK-34之間的通訊；由DK-34供給RTU測(cè)控單元供電；通過(guò)本公司提供的軟件操作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程。

3.2 相關(guān)注意事項(xiàng)

與此同時(shí)，檢定過(guò)程中還需要注意測(cè)控裝置參數(shù)的設(shè)置。比如在特高壓廊坊1000kV變電站基建調(diào)試的實(shí)踐工作中，利用NSD500V測(cè)控裝置（南瑞科技生產(chǎn)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢定時(shí)，由于設(shè)置電流電壓變化死區(qū)、功率變化死區(qū)、功率因數(shù)變化死區(qū)、頻率變化死區(qū)不當(dāng)過(guò)程中存在不當(dāng)之處，使檢定結(jié)果出現(xiàn)了較大偏差，經(jīng)校正后得到了正確的結(jié)論。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中交流采樣測(cè)控裝置是一項(xiàng)非常重要的設(shè)備，其測(cè)量正確性、精確性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)檢定過(guò)程中，應(yīng)做到仔細(xì)閱讀生產(chǎn)廠家技術(shù)文件，并注意核對(duì)參數(shù)設(shè)置是否合理，保證在國(guó)家電網(wǎng)公司交流采樣校驗(yàn)規(guī)范指導(dǎo)下進(jìn)行相關(guān)操作，務(wù)必使現(xiàn)場(chǎng)檢定得到正確的結(jié)論，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效保證。

參考文獻(xiàn)

[1]張望，李延明，賈永.水電廠多功能百超表自動(dòng)校驗(yàn)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2014，03：40-42.

[2]王樂(lè)仁，雷民，章述漢.基于IEC 61850-9-1的電能數(shù)字算法研究[J].電測(cè)與儀表，2012，02：13-18.

[3]張靜.交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)有關(guān)問(wèn)題的探討[J].浙江電力，2012，11：11-13+41.

[4]蘇麗萍.交流采樣及其測(cè)量裝置校驗(yàn)方法的探討[J].云南電力技術(shù)，2007，06：44-45.

作者簡(jiǎn)介：孫福興（1972，08-），男，籍貫：北京市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：電測(cè)技術(shù)。