田濤, 張兆君, 朱超, 陳昊, 羅京, 高丙團(tuán)
(1.國網(wǎng)江蘇省電力公司 檢修分公司, 江蘇 南京 211102;2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院,江蘇 南京 210096)
基于專家系統(tǒng)的高效核相系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
田濤1, 張兆君1, 朱超1, 陳昊1, 羅京2, 高丙團(tuán)2
(1.國網(wǎng)江蘇省電力公司 檢修分公司, 江蘇 南京 211102;2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院,江蘇 南京 210096)
針對(duì)當(dāng)前核相裝置工作效率低和核相需求大的情形,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種高效核相系統(tǒng)。采集包含零線的八路待鑒相信號(hào),基于離散傅里葉變換(discrete Fourier transform,DFT)和軟件同步采樣方法,實(shí)現(xiàn)各路待鑒相信號(hào)相位的精確檢測。其次,建立核相專家系統(tǒng)用于智能判斷,實(shí)現(xiàn)待測信號(hào)的一次性自動(dòng)鑒相。進(jìn)一步地,基于數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor,DSP)給出了系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。最后,對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明所設(shè)計(jì)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高效的核相工作。
核相;零線;離散傅里葉變換;專家系統(tǒng);數(shù)字信號(hào)處理
在電力系統(tǒng)中,發(fā)電廠、變電站、輸電線路新建或檢修完畢后,經(jīng)常要做核相試驗(yàn),以確保三相電相序與待并入電網(wǎng)相序一致,核相包括核對(duì)相位和相序,其中,相位檢測是判斷相序的前提,相序不正確則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無法并網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)等嚴(yán)重事故,威脅生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。近年來,隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè),網(wǎng)絡(luò)改造工程越發(fā)頻繁,核相需求也隨之日益增加。因此,核相作為電網(wǎng)中一項(xiàng)必不可少的工作,其可靠性和效率值得研究。
現(xiàn)有的核相裝置基本為雙通道,使用這些裝置進(jìn)行三相系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)核相工作時(shí),往往需要2~4人協(xié)調(diào)配合、多次接線測量、人工對(duì)電壓進(jìn)行比對(duì),才能實(shí)現(xiàn)最終鑒相,工作量大且效率低下[2-3]。而且,當(dāng)測量發(fā)現(xiàn)問題時(shí),往往需要試驗(yàn)人員依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)分析判斷,但實(shí)際現(xiàn)場中的工作人員技能水平不一,對(duì)存在問題的判斷始終存在潛在的人為出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。在機(jī)器裝置中引入專家系統(tǒng),利用人類專家建立的計(jì)算機(jī)模型來解決現(xiàn)實(shí)中需要專家才能解決的復(fù)雜問題[4],可以顯著提高工作效率,規(guī)避人工誤判風(fēng)險(xiǎn)?;诖耍疚脑O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種高效的核相系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)三相系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)的一次性自動(dòng)鑒相。
圖1 系統(tǒng)原理框圖
基于專家系統(tǒng)的高效核相系統(tǒng)由信號(hào)獲取、DFT處理、專家系統(tǒng)三部分組成,如圖1所示。
首先,由信號(hào)獲取部分采集包含有零線的八路待鑒相信號(hào);其次,對(duì)采集的八路信號(hào)進(jìn)行DFT處理,得到待測信號(hào)的幅值、相位;最后,將計(jì)算得到的幅值和相位信息送入專家系統(tǒng),由專家系統(tǒng)完成自主判斷、自動(dòng)鑒相。其中,專家系統(tǒng)主要由推理機(jī)、知識(shí)庫和人機(jī)界面組成[5]。推理機(jī)基于獲取的幅值和相位信息,通過選取知識(shí)庫中的可用知識(shí)進(jìn)行智能匹配,得出八路信號(hào)存在的問題或相互之間的匹配接線方式,并通過人機(jī)界面顯示出鑒相結(jié)果。
相位檢測是核相系統(tǒng)的基礎(chǔ)。常見的相位檢測方法有過零檢測法,波形變換法,相關(guān)分析法,Prony法,瞬時(shí)值法等[6]。其中,過零檢測法硬件實(shí)現(xiàn)容易,但在待測信號(hào)頻率波動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大測量誤差;波形變換法對(duì)硬件要求很高,檢測準(zhǔn)確度不高;相關(guān)分析法對(duì)硬件要求高且實(shí)時(shí)性差;Prony法抗噪聲干擾的能力較差,上述這幾種方法的測量誤差都很難準(zhǔn)確估量且很難消除。而瞬時(shí)值法中的離散傅里葉變換法,很大一部分用軟件代替了傳統(tǒng)的硬件測量,消除了硬件之間信號(hào)傳遞的干擾和不可靠性,實(shí)現(xiàn)方便,計(jì)算精準(zhǔn)且快速,而且由于DFT是一種時(shí)域與頻域的映射關(guān)系,DFT法在理論上可以達(dá)到很高的測量精度,只需采用適當(dāng)算法,即可具備很高的噪聲抑制能力,尤其適用于電力信號(hào)的精確快速測量[6-7]。綜合以上幾種方法的測量精度、對(duì)硬件要求和實(shí)時(shí)性特征,本文系統(tǒng)選用DFT法進(jìn)行相位測量。
令八路待鑒相中第i路電壓為ui(t)(i=1,2,3,4,5,6,7,8),對(duì)其進(jìn)行采樣得到的離散電壓序列為xi(n),則采用DFT法計(jì)算ui(t)基波(50 Hz)相位的過程如下:
(1)
式中N為采樣點(diǎn)數(shù);n為第n個(gè)采樣點(diǎn);k為諧波次數(shù),此處k=1。
令Xi(1)的實(shí)部、虛部分別為ai,bi,則可求得第i路電壓ui(t)的基波幅值、相位分別為:
(2)
此處需要說明的是,由于電力負(fù)荷波動(dòng)性[8],實(shí)際電網(wǎng)電壓幅值波動(dòng)之外,頻率亦存在波動(dòng),采樣頻率不匹配會(huì)產(chǎn)生頻譜泄露和柵欄效應(yīng),導(dǎo)致DFT法計(jì)算出的幅值和相位出現(xiàn)較大誤差,要保證測量精度則必須考慮采樣同步問題[9-10],本文系統(tǒng)采用軟件方法實(shí)現(xiàn)同步采樣。
核相專家系統(tǒng)是整個(gè)裝置的核心,包括推理機(jī)、知識(shí)庫和人機(jī)界面三部分。其中,知識(shí)庫來源于工程實(shí)際,通過對(duì)實(shí)際現(xiàn)場中的各種可能接線方式,以及以往工程實(shí)踐中常見的接線錯(cuò)誤進(jìn)行分析、匯總,形成了一系列鑒相規(guī)則。推理機(jī)則通過模擬專家鑒相思維,將DFT法得到的幅值與相位信息和鑒相知識(shí)庫中的可用知識(shí)按規(guī)則進(jìn)行推理,得出當(dāng)前接線方式存在的問題或匹配接線方式。人機(jī)界面用于顯示鑒相結(jié)果。建立的知識(shí)庫如表1所示。
表1 鑒相知識(shí)庫
鑒相知識(shí)庫中的規(guī)則均采用“IF-條件 THEN-結(jié)論”的方式表示。針對(duì)兩個(gè)待并列運(yùn)行的三相四線制系統(tǒng),八路待鑒相分別為U,V,W,N和U’,V’,W’,N’,表1中的核相參數(shù)包括:待鑒相數(shù)n,第i或j路電壓信號(hào)的基波幅值A(chǔ)i,j(其中i=1,2,3,4;j=5,6,7,8),零線最大允許幅值K0,同相最大允許幅值差KU,同相最大允許相位差Kφ。工程實(shí)際中,通常幅值差不超過10 V且相位差不超過10°即判定為同相,即KU=10 V,Kφ=10°,K0則根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行情況確定。除了上述參數(shù),核相過程中還需用到電壓等級(jí)U。表中規(guī)則1用于判別待核系統(tǒng)是否有零線。
表1規(guī)則2中的故障指斷線故障。下面分析規(guī)則2的合理性。針對(duì)如圖2所示的三相四線制系統(tǒng),當(dāng)三相負(fù)載平衡(即RA=RB=RC)時(shí),中性點(diǎn)電壓可由下式求得:
(3)
圖2 三相四線制系統(tǒng)等效電路圖
不難發(fā)現(xiàn):對(duì)于零線而言,當(dāng)系統(tǒng)正常無故障運(yùn)行或零線N發(fā)生斷線時(shí),零線電壓UN=U0且均為0,即三相負(fù)載平衡時(shí)無法判別出零線是否發(fā)生了斷線故障。
為此,本文系統(tǒng)采用了三相負(fù)載不平衡的方式[11],此處負(fù)載均指精密采樣電阻,設(shè)三相負(fù)載的視在功率分別為SA、SB、SC,定義A、B相的負(fù)載不平衡度分別為:
(4)
由于三相負(fù)載均為電阻,因而功率因數(shù)均為1,故有以下關(guān)系:
(5)
將式(5)帶入式(3)中,可得:
(6)
由式(6)即可計(jì)算出三相負(fù)載上的電壓分別為:
(7)
(1)系統(tǒng)正常無故障情況下,由式(6)、(7)可求得各相負(fù)載上電壓的有效值如下:
(2)當(dāng)零線發(fā)生斷線故障時(shí),相當(dāng)于RN→∞,RC/RN=0,同理可求得各相負(fù)載上電壓的有效值為:
(3)當(dāng)A相發(fā)生斷線時(shí),中性點(diǎn)電壓為:
(8)
由式(8)可得出B、C相負(fù)載上的電壓分別為:
(9)
由此可得:
而B相發(fā)生斷線故障時(shí)的情況和A相類似,故不再重復(fù)。
(4)當(dāng)C相發(fā)生斷線故障時(shí),可得中性點(diǎn)電壓:
(10)
由式(10)可計(jì)算出A、B相負(fù)載上的電壓分別為:
(11)
由此可得:
(5)當(dāng)B,C相發(fā)生斷線故障時(shí),同理可求得中性點(diǎn)電壓:
(12)
由式(12)可計(jì)算出A、N相負(fù)載上的電壓分別為:
(13)
由此可得:
(6)針對(duì)其他類型的兩相故障,與情況(5)中分析相同,不難發(fā)現(xiàn)故障相負(fù)載電壓為0,非故障相偏將移至0.8U或0.5U左右。針對(duì)三相故障,故障相和非故障相負(fù)載上電壓均為0,具體計(jì)算不再重復(fù)。
通過以上分析可驗(yàn)證表1中規(guī)則2的有效性,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),三相負(fù)載上電壓有效值均不超出正常值(即U)±10%,零線電壓有效值UN不為0(此時(shí)的UN為正常值);當(dāng)發(fā)生單相或多相斷線故障時(shí),故障相電壓為0,非故障相及UN均偏離正常值10%以上;當(dāng)零線發(fā)生斷線故障時(shí),UN為0,其他相電壓不超出正常值±10%。
由此可見,利用“三相不平衡”思想,由規(guī)則2(相電壓有效值為0)即可判斷出系統(tǒng)是否有斷線故障,且電壓為0的相為故障相。在系統(tǒng)有零線且無故障情況下,因本文系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中U一般為57.74 V或220 V,K0取10 V,故由規(guī)則3可判別出零線(相電壓幅值不超過K0)。在已識(shí)別出零線的6路待鑒相中,由規(guī)則4(相電壓幅值差不超過KU且相位差不超過Kφ)即可判別出待鑒相間的同相關(guān)系。
圖3 專家系統(tǒng)推理流程
推理機(jī)通過模擬專家鑒相思維,根據(jù)知識(shí)庫中的規(guī)則,采用正向推理的方式實(shí)現(xiàn)八路待鑒相信號(hào)的自動(dòng)鑒相。專家系統(tǒng)的推理流程如圖3所示,其中,條件k為鑒相知識(shí)庫中第k條規(guī)則的條件,鑒相結(jié)果包括是否有故障及故障相編號(hào)、是否有零線及零線編號(hào)、同相關(guān)系。
基于專家系統(tǒng)的高效核相系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示,包括信號(hào)采集、信號(hào)調(diào)理、A/D采樣、DSP處理、人機(jī)界面、以及存儲(chǔ)器模塊等部分。
圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
本文核相系統(tǒng)的信號(hào)采集部分共有八路采樣通道,可采集包含零線的8條電力線路電壓信號(hào)。信號(hào)采集部分的輸入取自實(shí)際電力線路母線電壓互感器(PT)的二次側(cè),PT二次側(cè)輸出線電壓一般為100 V。從PT二次側(cè)取得的電壓信號(hào)經(jīng)過精密型電流互感器(CT)隔離轉(zhuǎn)變?yōu)榕c原始電壓信號(hào)同頻率、同相位的低電流信號(hào)。本文系統(tǒng)的信號(hào)采集部分設(shè)計(jì)允許最大輸入為220 V,因此,對(duì)于380/220 V的三相四線制系統(tǒng),也可直接引入一次側(cè)相電壓實(shí)現(xiàn)直接核相。
經(jīng)過信號(hào)采集得到的低電流信號(hào),需先經(jīng)過I/V電路還原成電壓信號(hào),但此時(shí)電壓在幅值上仍不能滿足A/D采樣幅值要求,還需要經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理,以使電壓幅值在-5 V~+5 V之間。系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路如圖5所示,包括I/V電路、電壓跟隨、比例放大以及RC濾波環(huán)節(jié),圖中R1為精密采樣電阻。
圖5 信號(hào)調(diào)理電路
A/D采樣部分采用MAXIM公司生產(chǎn)的高速采樣芯片MAX125,該芯片包含一個(gè)3微秒、14位分辨率的連續(xù)逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,一個(gè)+2.5 V內(nèi)部參考電壓,一個(gè)參考輸入緩沖器,四個(gè)同步采樣/保持電路,一個(gè)可編程序列發(fā)生器,四個(gè)可存放轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的14位RAM,允許八路信號(hào)輸入,每路具有±16.5 V輸入故障保護(hù),每個(gè)同步采樣/保持電路前有一個(gè)2選1開關(guān)[12]。
由于MAX125只能同時(shí)保證4路采樣保持,因此本系統(tǒng)采樣部分選用兩片MAX125,在轉(zhuǎn)換時(shí),兩片芯片分別用于采集U,V,W,N和U′,V′,W′,N′這八路電壓信號(hào),以保證采樣同步性,待轉(zhuǎn)換結(jié)束后,兩片MAX125均產(chǎn)生一個(gè)外部中斷信號(hào),即轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志,DSP接收到轉(zhuǎn)換完成信號(hào)后讀取八路采樣值。
非同步采樣會(huì)影響核相系統(tǒng)精度,常用的同步采樣方法分硬件法和軟件法兩種。為了減小硬件投入成本,本文系統(tǒng)采用軟件法實(shí)現(xiàn)同步采樣。具體實(shí)現(xiàn)方法為:在信號(hào)調(diào)理電路后級(jí)增加比例放大、過零比較環(huán)節(jié),將待測電壓信號(hào)整形為幅值較小的方波信號(hào),再通過DSP的CAP引腳捕獲方波信號(hào)相鄰的兩個(gè)上升沿從而測出被測信號(hào)的周期T,用周期T除以一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)即可得到采樣間隔TS,并以此來確定定時(shí)器的周期計(jì)數(shù)值,從而保證采樣間隔能跟隨電網(wǎng)頻率的變化,用定時(shí)器周期中斷方式實(shí)現(xiàn)同步采樣[12-13]。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)處理部分采用TI公司生產(chǎn)的32為定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2812,它既具備數(shù)據(jù)信號(hào)處理能力,又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功能,特別適合于大批量數(shù)據(jù)處理的測控場合。F2812工作頻率為150 MHz,片內(nèi)資源豐富,具有128K×16位FLASH,4K×16位SRAM。
人機(jī)交互部分為一臺(tái)TFT觸摸屏,通過SPI接口與DSP相連,用于鑒相結(jié)果顯示。
圖6 主程序流程圖
系統(tǒng)軟件部分程序包括系統(tǒng)初始化子程序、采樣中斷子程序、專家系統(tǒng)子程序和液晶顯示子程序。程序在CCS3.3軟件開發(fā)環(huán)境下采用C語言編寫,采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的編程思想,條理清晰,可移植性好。主程序工作流程如圖6所示。
主程序的功能為:系統(tǒng)上電后,首先,進(jìn)行自檢及初始化,初始化對(duì)象包括DSP片內(nèi)資源及外設(shè)單元、液晶顯示、核相參數(shù)等;其次,調(diào)用采樣中斷子程序?qū)Π寺反b相電壓信號(hào)進(jìn)行同步采樣并保存采樣數(shù)據(jù),進(jìn)而判斷采樣是否結(jié)束,若采樣結(jié)束則DSP讀取采樣數(shù)據(jù),并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT運(yùn)算,求出待測電壓信號(hào)的基波幅值和相位;然后,調(diào)用專家系統(tǒng)子程序?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行處理和分析,得出待測八路電壓信號(hào)的匹配關(guān)系;最后,調(diào)用液晶顯示子程序,將上述專家系統(tǒng)的鑒相結(jié)果通過液晶屏顯示,以供現(xiàn)場工作人員參考。
圖7 樣機(jī)實(shí)物及測試環(huán)境
核相系統(tǒng)樣機(jī)制作并調(diào)試完成后,利用博電“PW4361系列繼電保護(hù)測試儀”對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,樣機(jī)實(shí)物及測試環(huán)境如圖7所示。
具體實(shí)驗(yàn)流程如下:(1)設(shè)置“繼電保護(hù)測試儀”輸出電壓分別為57.74 V∠0°,57.74 V∠120°,57.74 V∠-120°,0 V∠0°;(2)設(shè)置專家系統(tǒng)中的核相參數(shù)n=8,U=57.74 V,K0=10 V,KU=10 V,Kφ=10°;(3)從“繼電保護(hù)測試儀”電壓輸出端口引出八路電壓(模擬兩個(gè)三相四線制系統(tǒng)),依次接入核相系統(tǒng)的8個(gè)接線端子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ;(4)每次接線完畢后給系統(tǒng)上電,系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)完成鑒相,并記錄鑒相結(jié)果;(5)每次測量后,將鑒相結(jié)果與“繼電保護(hù)測試儀”輸出電壓的相位關(guān)系進(jìn)行人工比對(duì)校驗(yàn);(6)交換接線,重復(fù)上述操作(保持其中一個(gè)系統(tǒng)接線不變,則待核系統(tǒng)共有4×3×2×1=24種正常接線方式)。結(jié)合校驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),針對(duì)八路待鑒相的各種可能接線方式,該系統(tǒng)均能快速準(zhǔn)確判斷出待鑒相間的相位關(guān)系,表2給出了4種接線情況下核相系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
針對(duì)電力施工現(xiàn)場的核相工作,本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于專家系統(tǒng)的高效核相系統(tǒng)。與現(xiàn)有核相裝置相比,該系統(tǒng)只需一人操作、一次接線即可,可完成三相系統(tǒng)或三相四線制的一次性自動(dòng)鑒相,實(shí)現(xiàn)了核相自動(dòng)化。對(duì)于接線過程中可能存在的脫線、斷線問題,本文系統(tǒng)也予以考慮,并通過人機(jī)界面直觀顯示出斷線情況或鑒相結(jié)果,供現(xiàn)場人員參考,降低了現(xiàn)場試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,避免了人工誤判風(fēng)險(xiǎn)。
表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[ 1 ] 左學(xué)榮. 二次核相方法在焦煤電網(wǎng)的應(yīng)用[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表, 2016,41(5): 45-46.
[ 2 ] 歐陽青. 輸變電工程投運(yùn)現(xiàn)場核相試驗(yàn)方法[J]. 電力安全技術(shù), 2002, 4(2): 25-27.
[ 3 ] 張金波, 王俊, 范梅榮, 等. 實(shí)用高壓電力線路無線核相儀的設(shè)計(jì)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2005, 25(10): 65-67.
[ 4 ] 張煜東, 吳樂南, 王水花. 專家系統(tǒng)發(fā)展綜述[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2010, 46(19): 43-47.
[ 5 ] 劉守明, 胡志坤, 王美玲. 基于知識(shí)庫的電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制, 2011, 19(7): 1569-1571.
[ 6 ] 葉林, 周弘, 張洪, 等. 相位差的幾種測量方法和測量精度分析[J]. 電測與儀表, 2006, 43(4): 11-14.
[ 7 ] 宋長寶, 竺小松. 一種基于DFT的相位差測量方法及誤差分析[J]. 電子信息對(duì)抗技術(shù), 2003, 18(5):16-19.
[ 8 ] 陳昊, 萬秋蘭, 王玉榮. 基于自回歸條件密度模型的短期負(fù)荷預(yù)測方法[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 44(3): 561-566.
[ 9 ] 馬令坤, 戴志美, 于新穎, 等. 基于采樣序列同步化的電力諧波DFT分析方法[J]. 電測與儀表, 2015, 52(3): 26-30.
[10] 劉世明, 郭韜, 吳聚昆, 等. 適用于頻率偏移情況下同步相量測量的DFT算法研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2016, 40(5): 1522-1528.
[11] 陳雅芳. 低壓系統(tǒng)斷零與缺相故障診斷技術(shù)及解決方案研究[D]. 廣東:廣東工業(yè)大學(xué), 2016.
[12] 徐雷鈞, 趙不賄, 唐平, 等. 一種通用電力諧波分析裝置的設(shè)計(jì)[J]. 電測與儀表, 2004, 41(10): 40-43.
[13] 閆珺, 王淑紅, 趙榮理, 等. 一種基于軟件鎖相環(huán)的電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)檢測方法[J]. 電測與儀表, 2015, 52(24): 56-59.
Design and Implementation of a Highly-efficient Phase Detection System Based on the Expert System
Tian Tao1, Zhang Zhaojun1, Zhu Chao1, Chen Hao1, Luo Jing2, Gao Bingtuan2
(1.Maintenance Branch, State Grid Jiangsu Electric Power Co., Nanjing Jiangsu 211102, China;2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing Jiangsu 210096, China)
In view of current low efficiency of phase detection devices and high demand on phase detection, this paper introduces a design and implementation of a highly efficient phase detection system. First, signals for phase detection are collected from 8 channels including the neutral line, and accurate phase detection is completed for these signals, based on discrete Fourier transform (DFT) and synchronous software sampling method. Second, the expert system of phase detection is established for the purpose of intelligent judgment, which can realize in one stepautomatic phase detection of the signals to be tested. Furthermore, hardware/software implementation methods of thesystem are presented based on the digital signal processor (DSP). Finally, results of experimental verification of thedesigned system show that the system can conduct highly efficient phase detection work.
phase detection; neutral line; discrete Fourier transform; expert system; digital signal processing
10.3969/j.issn.1000-3886.2017.04.007
TM933.2
A
1000-3886(2017)04-0022-04
定稿日期: 2017-02-21
國家自然基金資助項(xiàng)目(51577030);國家電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(SGTYHT/14-JS-188)
田濤(1972-),男,江蘇南京人,高級(jí)工程師,碩士,主要研究方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)運(yùn)維自動(dòng)化。 張兆君(1977-),男,江蘇金壇人,工程師,學(xué)士,主要研究方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)運(yùn)維自動(dòng)化。 朱超(1987-),男,江蘇南京人,工程師,博士,主要研究方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)運(yùn)維自動(dòng)化。 陳昊(1980-),男,江蘇南京人,高級(jí)工程師,博士,主要研究方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)運(yùn)維自動(dòng)化。 羅京(1993-),男,江蘇淮安人,碩士生,主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)監(jiān)測與控制。 高丙團(tuán)(1981-),男,江蘇淮安人,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)監(jiān)測、控制與自動(dòng)化。