1 引言

在信息科學中，數(shù)據(jù)采集技術已經成為其重要的一個研究問題，它已經與計算機技術、網(wǎng)絡技術、傳感器技術、信號處理技術共同構成了現(xiàn)代檢測技術的基礎，隨著科學技術的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用，人們對數(shù)據(jù)采集的主要技術指標，如采樣速率、分辨率、精度、輸入電壓范圍、控制方式以及抗干擾能力等方面，都提出了越來越高的要求，尤其是采樣速率，更是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計者和使用者最關心的一項重要指標。在電力系統(tǒng)自動化領域，實時數(shù)據(jù)采集是至關重要的環(huán)節(jié)，它直接影響整個自動化裝置的性能。因此，提高采集速度和精度一直是電力系統(tǒng)軟件開發(fā)人員要解決的難題。

2 系統(tǒng)結構

本文介紹的phcteeq-1型電力諧波綜合治理實驗裝置的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構示意如圖1所示。

圖1 采集系統(tǒng)結構示意圖

裝置采用電力諧波有源濾波和無源濾波的先進理論和技術，以igbt-ipm智能模塊、dsp、工控機等核心部件為硬件基礎，進行電力諧波綜合治理技術實驗，實時性好，實驗效果明顯。裝置采用公共基礎臺+功能掛件的設計方式，結構緊湊，集成度高，擴展性好，能夠完成單相/三相電力諧波的產生、在線檢測、分析、有源濾波和無源濾波等多項實驗。

2.1 數(shù)據(jù)采集卡

在該裝置中，模擬信號的采集主要通過數(shù)據(jù)采集卡，在這個裝置中采用的pci8360a數(shù)據(jù)采集卡：它具有32個模擬量輸入通道：ad0-ad31；輸入信號范圍：0～10v，-5v～+5v，0～20ma (0～10v為出廠默認設置)。輸入精度為12位。單通道最大采樣頻率：500khz，多通道最大采樣頻率為200khz。啟動轉換方式為軟件啟動/外觸發(fā)(定時)啟動。這里將模擬量輸入單雙端選擇跳線jp2設置為單端輸入，模擬量輸入范圍選擇跳線jp1，jp3設置為雙極性。

在這個實驗裝置中需要采集的模擬信號有十四路：三相負載電流信號，三相補償電流信號，三相電源電流信號，pwm波信號，變壓器原邊電流信號，三相電壓信號。采用dhpt、dhct高精度微型傳感器來完成數(shù)據(jù)采集的功能，采集到的數(shù)據(jù)經處理后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡與dsp中。傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡的信號，一方面，實時動態(tài)顯示原始信號，另一方面，經fft分析和基于單個人工神經元的自適應電力諧波檢測方法分析后顯示各次諧波權值。

2.2 dsp部分

dsp采用tms320f2812，tms320x28xx信號處理器集成了事件管理器(281x處理器)，epwm，ecap，a/d轉換模塊，spi外設接口，sci通信接口，ecan總線通信模塊，看門狗，通用目的數(shù)字量io，pll時鐘模塊，多通道緩沖串口，外部中斷接口，存儲器及其接口，內部集成電路(i2c)等多種外設單元，使用戶能夠以很便宜的價格開發(fā)高性能數(shù)字控制系統(tǒng)。傳輸給dsp的各種信號經fft算法分析，將各次諧波權值發(fā)送給工控機。dsp與上位機采用232串口通信。數(shù)據(jù)幀的格式如下：

a相：aaaa 1次諧波權值 3次諧波權值 5次諧波權值 … 25次諧波權值 aaaa

b相：bbbb 1次諧波權值 3次諧波權值 5次諧波權值 … 25次諧波權值 bbbb