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摘要：众所周知，电力施工以及与其有关的工程项目一直是国家基础建设的重点领域，它的发展不单单对技术水平要求极为严格，从某种意义上而言，还是体现国家综合技术实力的关键要素。随着近年来，我国电力行业的持续发展，人们对电力线路运行的稳定性和质量都提出了更为严格的要求。电力线路工频测量是对电力运行状况进行的一种测算方法，它能够准确掌握线路精准性，了解电力运输状况，以便及时的解决问题。但是以往的电力线路工频测量对于技术水平要求很高，需要耗费大量的人力物力资源。基于这样的状况，相关单位要结合实际对电力线路工频测量系统予以进一步的研究，设计一种智能化的检测仪器，对工频参数准确测算、显示以及存储。通过这样的方式，能够减少工作量，降低工作强度，提高测量的准确性。本文就结合实际情况，对电力线路工频测量系统研究关键要点做出深入的分析，突出其技术优势。
关键词：电力线路 工频测量 系统研究 参数
进入21世纪以来，电力工程取得了前所未有的发展，技术水平不断提高，满足了人们对电力的大量需求。不可否认，相比于以往，系统工程的稳定性和技术含量都明显有了提升。然而作为电力线路运行的保障，工频测量系统是数据以及电力测量的关键措施，对于及时发现运输问题也有积极的意义。所以，在新的电力运输背景下，我们必须对工频测量的系统要素加以分析，通过科学的方法完善技术，确保测量的稳定性。下面就有针对性的提出工频测量系统研究的各项关键信息，指出技术的进一步强化方法，为实现更精准的测量提供保障。
1、系统的总体设计
1.1该系统的功能如下:（1）运用8302芯片对电力线路的相位差进行侧量。（2）采集由电量变送器测得的电压、电流信号。（3）电压电流有效值、相位差和工频参数的计算及存储；（4）由键盘及LCD构成良好的人机交互模块;可随时查询，打印历史数据。
1.2 系统的总体结构。（1）模拟信号采集模块。包括电压、电流变送器和 AD8302 芯片的相位差采集电路。（2）A/D转换模块。包括双极性输入范围的电平移位电路，高速、低功耗、双 12 位的 A/D转换器 AD1674。（3）数据处理及控制模块。包括高性能单片机，存储器。（4）人机交互模块。包括LCD显示器，键盘，微型打印机。
系统组成框架图
2 、测量原理和计算方法
2.1 工频参数的测量主要包括正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容、相间电容、耦合电容、互感阻抗的测量，本设计主要就正序阻抗、零序阻抗、互感阻抗、测量方法做了介绍。在测量线路工频参数前，应收集线路的有关设计资料，如线路名称、电压等级、线路长度、杆塔形式、导线型号和截面等，了解线路电气参数设计值，并根据这些资料和现场情况做出测量方案。
在三相电路中，任意一种不对称的三相量Fa、Fb、Fc，可以分解为三相三对称的分量，如下图所示：
2.2 工作电源电路设计。电量变送器中的变换电路多采用运算放大器和电阻、电容、二极管元件构成，因此必须为运算放大器提供电源，图 3 是为变压器提供工作电源的原理图。图 3 可以提供正负电源±12V 和 +5V 的电源。互感器一次侧接至 220V交流电源或电压互感器的二次侧，在±12V电路中用了两个全波桥式整流电路，电容的作用是可以改善稳压器的瞬态响应。
图3、工作电源电路图
3 、系统的硬件部分设计
本次硬件系统设计的总体结构如下：由单片机系统接收来自下位机的电量变送器所传来的电压和电流信号；经过数据采集，把模拟信号转化成为数字信号传输给上位机；最后由上位机完成计算结果、图形显示等。
图 4 单片机测量总体框图
3.1 单片机测量总体硬件框图。
本设计测量子板如图 4 所示，其中地址锁存器采用 74LS373，程序存储器采用64KB的ROM27512，数据存储器采用32KB的 62256，由于目前市场上出现了各种A/D 芯片，且各种 A/D 芯片具有不同的控制方式和应用条件。对于高速数据采集，最大采样频率取决于 A/D的转换时间以及数据的传输时间。提高最大采样频率可通过缩短 A/D的转换时间或提高数据的传输速度来实现。这里选用美国 AD公司生产的 AD1674芯片, 该芯片内部自带采样保持器、10 伏基准电压源、时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存 / 三态输出缓冲器。整个程序完成了数据的采集、转换功能，为了便于描述，可主要将上述子板程序分为存储、采样电路和键盘、显示器、打印机三大部分。
3.2 单片机直接控制的动态显示原理。
由于本系统只对输出电压进行显示，所以我们选用 4 个LED 即可。图 3 所示为单片机直接控制的 4 个LED动态显示。单片机 P0口的P0.7- P0.0分别控制共阴极 7段LED的 a、b、c、d、e、f、g、dp，单片机和显示器之间用到驱动电路SN7407。当P0口的某一位I/O输出位高电平时，其控制的LED发光段或小数点被点亮；而当P0口的某一位I/O输出位低电平时，其控制的LED发光段或小数点将熄灭。图中 A型阻排RA1为7段LED的限流电阻。单片机P1 口的P1.3- P1.0通过驱动电路SN7407分别连接到4个共阴极7段LED的com端。当P1 口的某一位I/O输出为高电平时，其控制的一位LED显示器可以显示；而当 P1口的某一位I/O输出为低电平时，其控制的一位LED显示器不能显示。
图5 单片机直接控制 LED的动态显示电路
4 、系统的软件设计
控制主板的软件流程图见图 6。软件为模块化结构，有测量、计算、显示、打印等模块。
图6主系统软件框图
开机上电或复位后程序运行在主待命循环状态。在显示器上显示提示信息；当操作员置入测量某参数的命令后,程序将自动测量计算并控制液晶屏显示测量值及计算结果。如正序阻抗将显示：试验时的电压、电流、功率、计算出的线路的正序电阻、正序阻抗模值等。
结论
本设计研究设计了一种能自动测量输配电线路工频参数的智能化仪表。该仪表能够自动测量工频参数，显示、存储和打印结果，具有较高的测量精度，减轻了现场测试人员的工作强度，提高了工作效率。在硬件选取方面，所采用的芯片均在市场上常见，且能符合测量系统的要求，所以所设计的系统具有很高的实用价值，在对输电线路供电质量要求越来越高的今天，对工频参数测量的要求也随之增加，所以其发展前景十分乐观，必定能带来很高的经济效益。
结束语
总而言之，在新的社会发展趋势影响下，我国的电力系统运行技术受到了社会各界的广发关注。人们不仅对电力运行的技术提出了较高的要求，希望可以赶上发达国家的技术能力，还对电力稳定性、持续性也提出了非常高的诉求。俗话说的好“外行看热闹，内行看门道”，作为电力系统运行的主要技术部门，对于电力工频测量系统给予了深入的研究。通过研究发现，其技术难度较大，对于技术水平具有严格的要求，需要从多角度进行研发，建立系统化的技术测量方式，利用智能设备实施作业。基于这样的情况，电力线路相关企业必须不断研发，从测量原理、计算方法、系统的硬件和软件设计等方面着手，整合系统技术所需数据，突出技术优势。
参考文献:
[1]董贵楠,张凤璐.电力线路工频测量系统研究[J].黑龙江科技信息,2011(05):67.
[2]范昭勇,熊小伏,赵霞,姚旭.电力线路工频参数测量装置中通道测量误差的多重校准方法[J].电力自动化设备,2004(08):66-69.
论文作者:李积光
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：测量论文; 系统论文; 单片机论文; 阻抗论文; 电路论文; 参数论文; 电力线路论文; 《电力设备》2019年第1期论文;