功率监测仪

摘要：应用数字信号处理器（DSP）的特殊资源，采用DSP+AT89C51的双CPU结构,充分发挥了DSP的数据处理能力，通过对实时数据的计算和分析实现了对配电变压器的监测。 关键词：数字信号处理器 DSP 变压器 监测仪 　　1引言　　电力变压器是具有两个或多个绕组的静止设备，为了传输电能，在同一频率下，通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电流和电压。在电力系统中变压器是一个主要的设备。随着我国经济的发展，越来越多的配电变压器投入使用，对于配电变压器的运行状况进行监测的工作量也越来越大，以往传统的离线监测方式已经不能满足要求，所以我们开发了一种便携式的配电变压器在线监测仪。　　2 监测仪的总体方案设计　　变压器运行的重要参数包括电压、电流、有功功率、无功功率等，还有故障时的录波数据，根据录波数据判断有无故障出现。在故障判断中我们采用了目前较为先进的小波变换技术，需要硬件中数字信号处理器的支持，相应的我们在硬件中采用了美国TI公司的带有片上A/D转换器的TMS320C240数字信号处理器，在系统功能中它主要完成数据的采集和处理（计算），系统采用DSP+AT89C51的双CPU结构，AT89C51用来完成键盘、结果显示及结果打印及与上位机通信的功能，DSP与AT89C51之间采用双口RAM（IDT7132）交换数据，系统总体方案如图1所示。图1 监测仪总体方案图　　其中EEPROM采用ATMEL公司生产的AT93C46，具有三线制串行接口，操作指令集包括读、写、擦除、全部擦除、写禁止、解除写禁止及写所有地址。它还提供一个可以改变芯片内部结构的引脚ORG，当ORG接高电平时，选择16位存储器结构，对芯片的各种操作以字为单位，若接地或悬空，即选择8位存储器结构，对芯片的各种操作以字节为单位。我们将ORG接高电平，使DSP可以一次读取或写入一个字。　　键盘我们选用通用键盘，包括16个键。除了10个数字键还有：确认键、取消键、选择键、打印键、开始键、复位键。我们选择8279芯片作为键盘接口芯片，它能自动完成键盘的扫描输入，能自动清除按键抖动，并实现多键同时按下的保护，减轻了单片机的软件负担。　　LCD我们选择了带有接口芯片T6963C的点阵式液晶显示器，它可以直接与AT89C51连接，可以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式显示，具有内部字符发生器，可管理64K显示缓冲区及字符发生器，允许单片机随时访问显示缓冲区。　　我们预留了打印机接口和与上位机的通信接口，以备作进一步功能扩展之用。　　3 DSP交流采样实时算法　　根据电工原理，周期性变化的电流、电压的有效值公式：　　 　　 　　以上两式离散化得：　　 　　 　　功率的离散化公式为：　　 　　当采样点数时，上述运算表达式具有较高的计算精度。　　监测仪除了检测电流、电压、功率这些运行参数之外，还对变压器的绝缘情况进行监测，常规的电力变压器局部放电检测方法有脉冲电流法、DGA法、超声波法、RIV法、光测法、射频检测法和化学方法等。我们在研究了各种局放检测方法后，选择了射频检测法，利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号，测量的信号频率可以达到3万千赫兹。　　4 监测仪软件设计　　 其中DSP负责数据采集和处理（计算），其软件流程图如图2所示。图2 DSP程序流程图　　DSP输出结果即告诉AT89C51可以取结果了，AT89C51可以将结果显示、打印或上传。　　5 监测仪的抗干扰措施　　监测仪的工作环境有各种各样的干扰，回影响其工作可靠性和精度，我们采取了以下抗干扰措施：　　（1）我们采取的抑制差模干扰的方法有对输入信号进行数字滤波，采用双绞屏蔽线。对输入信号进行数字滤波，不但可以减少差模干扰的影响，而且不增加硬件开销，可靠性高，无阻抗匹配问题。　　（2）抑制共模干扰的方法有对信号的输入采用对称输入和浮地输入。　　（3）对互感器的外部设有屏蔽罩，避免互感器的电磁波干扰其他模拟数字电路。　　（4）在电路中加多个去耦电容。　　6 结论　　传统的变压器监测是离线监测，变压器在线监测是发展方向，本文所设计的监测仪是在此方向上的一个探索，相信在此基础上增加系统功能，比如利用现场总线技术组成局部网络，并将数据上传，建立变压器实时数据库和历史数据库及故障诊断专家系统是未来的发展方向，我们的工作也会在这个方向下继续。　　参 考 文 献　　[1] 国家技术监督局，“中华人民共和国国家标准 变压器试验方法”，1996　　[2] 章云等．DSP控制器及其应用．北京：机械工业出版社．2001.8　　[3] 王幸之等．单片机应用系统抗干扰技术．北京航空航天大学出版社．2000.2　　[4] 吴祖航．光纤技术在电力变压器绝缘监测中的应用．高压电器.2001,37(2).32～35　　作者简介：　　刘增良（1959-），男，汉族，河北清苑人，副教授，研究方向为电力系统及其自动化。

2010年国家鼓励发展的环保产业设备（环境监测仪器——水环境监测）为贯彻落实《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》精神，满足当前节能减排工作需要，提高我国环保技术装备水平，培育新的经济增长点，促进资源节约型、环境友好型社会建设，国家发展改革委、环境保护部于2010年4月16日发布了《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2010年版），自发布之日起施行。《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2007年修订）同时废止。现将《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2010年版）刊登如下。氨氮自动监测仪主要性能指标：测量范围：0.015～2.0mg/L，2.0～1000mg/L；间断测量间隔时间：1～12h；示值误差限：±10%；重复性：相对标准偏差≤3%；稳定性：≤10%/4h；响应时间（T90）：≤5min；输出信号：隔离(4～20)mA（最大负载750Ω）；平均无故障连续运行时间：不小于360小时/次。主要应用领域：工业废水、城市污水监测，地表水水质监测，近岸海域海水中氨氮的监测。化学需氧量水质在线监测仪主要性能指标：分段测量覆盖范围：0～20,000mg/L；具有数据远程传输功能；精度：±2%；分辨率：1mg/L；误差：＜5%；最短测量周期：5min。主要应用领域：工业废水、城市污水监测，地表水水质监测，近岸海域海水水质的监测。紫外（UV）吸收水质自动在线监测仪主要性能指标：COD：10～10 0 0 mg / L（可扩展至10000mg/L）；SAC：0.01～50m-1、0.1～500m-1、0～1000m-1可选；准确度：5%F·S；重现性：2%F·S；零点漂移：≤2%F·S；量程漂移：≤2%F·S；每次测量耗时：1～2秒；数据存储：可存储12个月的COD有效数据；功率：小于100W；工作条件：环境温度：0℃～50℃；水样温度：0℃～60℃。主要应用领域：自来水和地表水水质监测，近岸海域海水海水水质的监测。

使用环境　　LBT2000型(原CCZ-1000型)烟尘浓度监测仪是新一代在线监测仪器，可以在风、雨、雷电、粉尘、高低温度等恶劣环境下长期连续不间断地监测污染源的烟尘排放情况。目前已经广泛应用以下领域：环保污染源烟尘排放监测、除尘设备效率监测、燃烧效率监测、工业制造过程中粉尘浓度的测量、工矿企业职业健康保护粉尘监测、生产车间、厂房的粉尘负荷监控、科学研究、实验现场测试等。涉及行业包括水泥、火电、钢铁、冶金、炼油、铝业、石化、造纸、玻璃工业等。　　工作原理　　LBT2000型(原CCZ-1000型)烟尘浓度监测仪采用激光后向散射测试原理完成对被测烟道的烟尘浓度的测定。LBT2000其内嵌的高稳定激光信号源穿越烟道，照射烟尘粒子，被照射的烟尘粒子将反射激光信号，反射的信号强度与烟尘浓度成正变化。LBT2000检测烟尘反射的微弱激光信号，通过特定的算法即可计算出烟道烟尘的浓度。　　技术特点　　1、智能化设计，适用于各种污染源烟尘的在线连续监测 。　　2、采用多种先进技术。包括：光功率自适应稳定技术、大动态自适应锁相放大技术、极低零点漂移设计技术、抗恶劣环境设计技术，提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据。　　3、独有在线校准专利技术，无需将仪器拆下即可进行零点和量程校准。　　4、结构紧凑、安装简单、抗雷击、抗恶劣环境、成本低、维护量小。　　5、提供多种输出接口。　　工作原理：激光后向散射测量　　测定对象：工业废气、烟尘　　机械特性　　1、外壳：全金属外壳　　2、外型尺寸：205×160×160 mm (H×W×D)　　3、重 量：2 Kg　　4、防护等级：IP66　　光学特性 工作波长：(650±20)nm　　测量性能　　(1)测量范围：(0～100,500,1000,2000,4000)mg/m3，可设定　　(2)零点漂移：±2%F.S./24h　　(3)量程漂移：±2%F.S./24h　　(4)示值误差：±2% F.S.　　(5)响应时间：≤ 10s　　(6)烟道直径：(0.7～20)m　　(7)电源要求 DC24V/0.3A　　环境工作条件　　(1)工作温度： -20℃～50℃　　(2)烟囱等探测温度：0-400℃　　(3)接口特性 模拟输出：(4～20)mA　　(4)数字接口：RS485　　(5)1路继电器输出：超限报警指示(限LBT2000-A型)继电器额定值：2A 30VDC　　(6)4路模拟量输入：可集成温、压、流等参数，并转换成数字量输出。(限LBT2000-B型)