基于pci总线的电能质量数据采集卡设计

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1、基于PCI总线的电能质量数据采集卡设计摘要电能质量是一个跨学科的前沿性热点课题。随着国民经济和工业技术的快速发展，各行业对电力系统电能质量的要求越来越高。一方面由于用电负荷日趋复杂化和多样化，如各种电力整流设备、电弧炉、无功补偿装置和非线形设备不断地接入电力系统，使得电力系统的电能质量下降；另一方面，随着高新技术的迅猛发展，基于计算机控制的设备和电子装置大量投入使用，而这些装置对电能质量的变化非常敏感，电能质量的波动就可能造成巨大的经济损失。电能质量监测是了解电力系统的运行状况，评估和治理电能质量问题的前提。本文的研究工作源于安徽省信息产业发展专项基金

2、项目——PQ104电能质量监测分析系统。PQ104要求具有全面分析电能质量的现行指标、在线工作时间长、稳定可靠、现场操作方便等功能。为了能够全面分析电能质量指标，对数据的采样速度要求很高，特别是在分析电能质量瞬态指标时，采样率要求达到几十甚至几百MSPS，并要求数据的传输速度快，分析处理能力强。为了满足高速数据传输要求和提高数据分析处理能力，PQ104采用了基于工控机和PCI总线数据采集卡的设计方案。本文设计出基于PCI总线的电能质量数据采集卡，基于PCI总线的电能质量数据采集卡的设计存在三个难点：①高速A/D转换的时序控制；②高速数据缓存和海量数据存

3、储；③PCI总线的接口设计。本文使用CPLD（ComplexPLD）控制A/D转换时序；采用先进先出（FirstInFirstOut，FIFO）存储器解决高速数据缓存问题；选用PCI接口芯片PCI9054实现PCI总线的接口设计。在解决这些技术难题的基础上，设计出两块基于PCI总线的电能质量数据采集卡——采集稳态电力数据的低速卡和瞬态电力数据的高速卡。在集成开发环境下，开发出数据采集卡的驱动程序。在实验中，采集卡工作稳定，低速卡采样率是12.8KSPS，能够分析到100次谐波，高速卡的采样率达到20MSPS，能够记录µs级以上的瞬态电能质量事件，满足P

4、Q104的设计要求。关键词：电能质量；PCI总线；数据采集1AbstractAbstractPowerqualityisahotresearchtopic.Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomyandindustrialtechnology,powerqualityproblemshavebeenattachedgreatattention.Ontheonehand,theelectricalloadhasbecomemorecomplicated,therearemanyvariouspowerequi

5、pmentsaccesstothepowersystem,suchastherectifierequipment,theelectricarcfurnace,thestaticreactivecompensationdeviceandothernon-lineardevices.Ontheotherhand,withtherapiddevelopmentofhigh-tech,computer-basedcontrolequipmentandalargenumberofelectronicdevicesinuse,andthesedevicesareh

6、ighlysensitivetoanyunusualpower,alittlechangeofthepowerqualitymaycausehugeeconomiclosses.Powerqualitymonitoringisthemasterofthepowersystemoperatingconditions,alsoisthepremiseoftheresearch.TheresearchofthispaperisfromprojectofAnhuiprovincespecialfunds.Theprojectistodesignamonitor

7、ingandanalysissystemwhichnamedPQ104.PQ104requiresacomprehensiveanalysisoftheexistingpowerqualitytechnicalparameters,onlineworklonghours,stableandreliableandeasytooperate.PQ104isbasedontheuseofindustrialpersonalcomputerandthePCIbusdataacquisitioncard.Therearethreedifficultiesinth

8、isresearch:firstly,high-speedA/Dconvertertiming