1 引言

在信息科学中，数据采集技术已经成为其重要的一个研究问题，它已经与计算机技术、网络技术、传感器技术、信号处理技术共同构成了现代检测技术的基础，随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用，人们对数据采集的主要技术指标，如采样速率、分辨率、精度、输入电压范围、控制方式以及抗干扰能力等方面，都提出了越来越高的要求，尤其是采样速率，更是数据采集系统设计者和使用者最关心的一项重要指标。在电力系统自动化领域，实时数据采集是至关重要的环节，它直接影响整个自动化装置的性能。因此，提高采集速度和精度一直是电力系统软件开发人员要解决的难题。

2 系统结构

本文介绍的phcteeq-1型电力谐波综合治理实验装置的实时数据采集系统结构示意如图1所示。

图1 采集系统结构示意图

装置采用电力谐波有源滤波和无源滤波的先进理论和技术，以igbt-ipm智能模块、dsp、工控机等核心部件为硬件基础，进行电力谐波综合治理技术实验，实时性好，实验效果明显。装置采用公共基础台+功能挂件的设计方式，结构紧凑，集成度高，扩展性好，能够完成单相/三相电力谐波的产生、在线检测、分析、有源滤波和无源滤波等多项实验。

2.1 数据采集卡

在该装置中，模拟信号的采集主要通过数据采集卡，在这个装置中采用的pci8360a数据采集卡：它具有32个模拟量输入通道：ad0-ad31；输入信号范围：0～10v，-5v～+5v，0～20ma (0～10v为出厂默认设置)。输入精度为12位。单通道最大采样频率：500khz，多通道最大采样频率为200khz。启动转换方式为软件启动/外触发(定时)启动。这里将模拟量输入单双端选择跳线jp2设置为单端输入，模拟量输入范围选择跳线jp1，jp3设置为双极性。

在这个实验装置中需要采集的模拟信号有十四路：三相负载电流信号，三相补偿电流信号，三相电源电流信号，pwm波信号，变压器原边电流信号，三相电压信号。采用dhpt、dhct高精度微型传感器来完成数据采集的功能，采集到的数据经处理后传输到数据采集卡与dsp中。传输到数据采集卡的信号，一方面，实时动态显示原始信号，另一方面，经fft分析和基于单个人工神经元的自适应电力谐波检测方法分析后显示各次谐波权值。

2.2 dsp部分

dsp采用tms320f2812，tms320x28xx信号处理器集成了事件管理器(281x处理器)，epwm，ecap，a/d转换模块，spi外设接口，sci通信接口，ecan总线通信模块，看门狗，通用目的数字量io，pll时钟模块，多通道缓冲串口，外部中断接口，存储器及其接口，内部集成电路(i2c)等多种外设单元，使用户能够以很便宜的价格开发高性能数字控制系统。传输给dsp的各种信号经fft算法分析，将各次谐波权值发送给工控机。dsp与上位机采用232串口通信。数据帧的格式如下：

a相：aaaa 1次谐波权值 3次谐波权值 5次谐波权值 … 25次谐波权值 aaaa

b相：bbbb 1次谐波权值 3次谐波权值 5次谐波权值 … 25次谐波权值 bbbb