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标题: 使用 Arduino 监测电网 50Hz 工频，实现人类活动观察与预警（原创） [打印本页]

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 13:46
标题: 使用 Arduino 监测电网 50Hz 工频，实现人类活动观察与预警（原创）
首先感谢大家的支持和版主的悉心维护，坛子才能有今天的热闹。

这次还是从原理讲起，写一个旁门左道的测试，并推导出很不专业的结论，供大家参考。

【背景】

在各种自然意外发生以前，生活在城市的人们并不习惯于基础资源的防灾备份：电力。

可能是一场夏天的暴雨，就能让全城停电停水停运停摆好几天；
也可能是一次冬日的冻雨，你就不得不在室内翻出尘封多年的蜡烛，苦等来电或是解封。

冰城小区普遍老旧，有阵子停水停电简直家常便饭：夏天太热超负荷停电，冬天供暖前太冷超负荷停电。
虽有锂电护体，但完全没征兆的停电还是很不让人省心，因而迫切需要一套停电预警系统。

【交流输电】

停电预警，在明面上的 APP 就不用奢望了。
一来根本就是公益投入，回报率不高；二来电厂能预警的，早就不算意外停电。

索性就得自己干，先大致铺垫下电网工作原理。以单相交流为例，三相类似：

[attach]1991250[/attach]

发电机一端，蒸汽叶轮、水利涡轮等原动机带着磁体以 ω 速度旋转；
磁体旁边的线圈 L 捕获不停变化方向的磁场，产生交流感应电动势，频率 f=ω/2π.
在用户一端，直接将负载 R 接入供电回路，实现电力利用与消耗。

所谓停电，除人为拉闸检修外，基本可以简化为供电回路上某保险 F 爆了，如图：

[attach]1991251[/attach]

能否正确识别 F 爆掉的前兆，成为预测突发停电事件的关键。
对于上图，最为直观的思路就是检测 R 中电流，电流太大则认为容易爆保险，即跳闸。

【电网故障预测】

然而电厂不是给一家用的，实际供电结构更类似下图：

[attach]1991252[/attach]

发电机 L 的输出经过总保险 F0 后，由多台变压器 T1-T3 分配给多个用户 R1-R3，
并且每个用户都有自己的保险 F1-F3.

以用户 R1 为例，单纯监测 R1 自身用电负荷，并不能准确反映用户 R2、R3 状态。
到头来就算能预警，监测范围也只停留在 F1 回路，无法预测更为严重的 F0 回路故障。

常规的交流电压测试，如下图所示在 R1 处测量交流电压 Vpp(1)：

[attach]1991253[/attach]

Vpp(1) 虽在一定程度上可以反映电网的整体负荷，但需要图中红色回路负载近似恒定。
在城市中则要求 R1 及附近并联住户负载恒定，可操作性不高。到头来对远端 F0 故障预测还是不准。

既然竖着测电压不灵敏，索性横过来测时间，如图所示：

[attach]1991254[/attach]

这回敞亮了，只是在 R1 房间里测了个角频率 ω，能一路追回到电厂转子转数，
物理时间的穿透力，果然比电压电流啥的强太多。

当然本文仅考虑电网中不存在变频站的情况。
对于用上了变频站这种等级的电网，也没必要三天两头担心停电了。

回到主线任务，测试 ω 怎么就能预测电网故障了？做个动图示意下：

[attach]1991255[/attach]

依据能量守恒，不同的负载状态，会一直反馈到电厂发电机一端。
当负载较轻时（例如R2、R3离线），发电机转子电磁阻力下降，转速 ω 略微提升，所谓转更溜；
当负载较重时（例如R2、R3在线），发电机转子电磁阻力上升，转速 ω 略微下降，所谓转不动。

虽然国标规定我国交流电频率 50Hz，即要求发电机转子有一定的恒速机制，
但实际不可能也没必要做到 50.00000 这样的频率精度，性价比不高。

通过适当的方法，在 R1 处测得足够精确的频率数值，是可以观测到 R2、R3 这些周边负载工作情况的。

当频率明显低于 50Hz 额定数值，可以认为电网负载过重，爆保险跳闸的几率上升；反之下降。

【Arduino可行性分析】

按照国标 GB/T 15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》的要求，我国电网频率偏差不超过 ±0.2Hz .
对于 50Hz 标称频率而言，相当于 ±0.4% 的相对误差：

https://openstd.samr.gov.cn/bzgk ... 431859BC6A83B2E7F45

[attach]1991256[/attach]

感谢科技的发展，手头几毛钱的石英晶振就可以有 ppm 等级的时间精度。
最最不济情况下达到 ±100ppm 也仅相当于 ±0.01%，仍远胜于 50Hz 测频所需。

从时基的角度，Arduino 精度足够测量 50Hz ±0.2Hz 工频所需。

[attach]1991257[/attach]

实际操作过程中应注意 Arduino 晶振有两种版本，如上图所示：
长条铁壳的是石英晶振，有着 ppm 精度，可用于测量；
迷你小壳的是陶瓷晶振，精度只有千分之几，达不到测量要求。

对比左侧 USB 通信芯片可以看到，USB 基本全是铁壳石英晶振，就是时序精度要求高所致。

至此，已从电网原理、时间基准上验证了 50Hz 测频的可行性。

【硬件搭建】

使用 Arduino 测量电网频率，第一步就是过零采样。对多个交变零点进行间隔计时，即可换算频率。

然直接拿电路板往插座里怼，左零右火雷公助我，显然不是什么好办法。请出核心科技：

[attach]1991258[/attach]

没错，看过我早期帖子的朋友大致能认出这个玩意：剃须刀交流变压器。
写作 AC/DC ADAPTOR，实际却是 AC 交流输出，整流+恒流单元被做进了剃须刀内部。

将市电进行隔离降压，再行测量交变零点，安全性蹭蹭往上涨。
一来变压器隔离了火线高压危险，二来光耦二次隔离电路可以简化很多。

低压部分直接上 PC817 进行隔离，输出丢给 UNO 的中断脚 D3 即可：

[attach]1991259[/attach]

理论上低压整流、光耦延迟、上拉延迟都会造成零点测量滞后；
但实际测量的是零点间隔，只要滞后量恒定或者缓慢变化，并不会对测量结果造成太大影响。

CAD 稍微走个线，UNO 专用洞洞板焊起来：

[attach]1991260[/attach]

和 UNO 以及一众堆叠板连接好，功能互不干扰：

[attach]1991261[/attach]

至此，已完成 50Hz 工频测量平台的硬件搭建。

【软件编写】

测量零点间隔有两种算法：对零点间高频时基计数，或对窗口内零点计数。

前者只要固定数目零点，就可以测得频率，测试响应快，但要求时基频率远高于工频；
后者不需要高频时基，但为了精度就需要长测量窗口，测试响应很慢。

考虑到被测频率 50Hz 远低于 Arduino 工作主频 16MHz，
即使在 Arduino 套壳下仍然有 micros( ) 这种精度达到 ±4us (250kHz) 的时基接口，
果断选择高频时基计数法进行测量。

[attach]1991262[/attach]

实际测量采用 5T 方式，即对第1个到第6个交变零点，进行时间采样。
按照 micros( ) 的 4us 误差计算，采样引入的量化误差不超过 ±4us/100ms = ±0.004% .

至此，已有完整的 50Hz 测试平台及固件，只等上电默默记录。

【人类观察】

市电电网的 50Hz 工频频率在 49.8~50.2Hz 区间内缓慢波动。
因此测试系统适合丢角落里，由串口助手一连几天不间断存储，并同步记录样本时刻以备查阅。

原始的串口文件大致长这样：

[attach]1991263[/attach]

经过正则表达式抽取、EXCEL排版，可以很方便生成一条频率波动曲线：

[attach]1991264[/attach]

从纵轴来看，频率基本集中在 49.90 - 50.10Hz 区间，说明即使在大东北的冰城，电网也严格按标准运行。

但如果结合了横轴时刻数据，图表立即升级为有趣的人类观察：

[attach]1991265[/attach]

这张图表来自于某工作日（2021-9-29）凌晨到下午的数据，可以很明显看到电网轻载（频率高）、重载（频率低）的周期变化与人类活动密切相关。

选择该测试时间段的另一个好处是，可以连续测到 10-1 当天，三段图线对比下：

[attach]1991266[/attach]

在每天 7:00-19:00 时间段内，9-29 与 9-30 两天走势接近，而 10-1 当天走势风格突变。
显然人类在 10-1 当天活动规律发生了巨大的变化，以至于电网频率测试都能看出区别。

【结论展望】

以电网频率作为切入口，测试结果与已知的人类活动高度相关，从侧面证实了频率评估电网状态的有效性。

实际在电力维护领域，过低的频率就是预示着电网负载过重，发电机出力不足。
参考这里的讨论：https://www.zhihu.com/question/493683079

一般当频率低于 49.7Hz 时，预示着主备发电机都已马力全开；
如果继续下降到 49.5Hz 甚至更低，基本就是电网崩溃：
电压严重不稳、变压器感抗下降发热上升，变电站冒烟、用电器冒烟。

从这个角度，如果监测到频率过低（<49.8Hz），就是明显的电网恶化信号，应提升备用电源蓄电量；
同理如果监测到频率快速大幅波动，提示电网调功不稳，考虑断开部分贵重电器以对抗风险。

----------------------------------------------------------------------------------------

以上，从电网供电原理出发，分析了 Arduino 监测 50Hz 工频的可行性。
连续的测试记录表明，电网工频与人类活动高度相关，证实了以频率评估电网状态的有效性。

通过精确测试电网频率，在实现人类活动观察的同时，建立了电网危险状态预警机制，自行预报停电风险。

最后祝大家永不停电！

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 13:51
坛子暂时还不太稳定，不过能传图已经很好了。

附上完整的测试代码： [attach]1991268[/attach]

作者: 人艰不拆了 时间: 2023-12-8 14:45
哈哈，这么准吗，给电厂把脉，能看出喜脉来吗

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 15:34

人艰不拆了发表于 2023-12-8 14:45
哈哈，这么准吗，给电厂把脉，能看出喜脉来吗

测之前也没想到，测出来发现真精细，连人类活动节律都对上了。

The devil is in the details...

作者: congfeipa 时间: 2023-12-8 19:14
楼主的分析过程太牛了。。。

作者: 闻太师 时间: 2023-12-8 21:47
这个厉害了，楼主功底深厚，看帖给我补了很多电力相关的课，感谢分享

作者: tomyluo 时间: 2023-12-8 22:07

t3486784401 发表于 2023-12-8 15:34
测之前也没想到，测出来发现真精细，连人类活动节律都对上了。

The devil is in the details... ...

电网频率真神奇，只要一个电源插座，足不出户，即可顺着电线一路观察到整个电网的发电机运转负载情况

作者: tomyluo 时间: 2023-12-8 22:15

t3486784401 发表于 2023-12-8 13:51
坛子暂时还不太稳定，不过能传图已经很好了。

能把代码直接贴出来吗，下载要55M币

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 22:29

tomyluo 发表于 2023-12-8 22:07
电网频率真神奇，只要一个电源插座，足不出户，即可顺着电线一路观察到整个电网的发电机运转负载情况{:01 ...

是的，信息以一种不可思议的方式，在整个城市间传播。
想起了星际穿越里边的情节，信息借助引力（载波），直接跨越维度来到了过去。

偶尔中二，就得思考些这样事儿的，不然太碌碌无为

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 22:30

tomyluo 发表于 2023-12-8 22:15
能把代码直接贴出来吗，下载要55M币

稍等啊，坛子相当不稳定，我这开的各种乱码

float GetAcFreq(void)
{
// Measure AC-Freq. with Module "AcFreq"
// Ret= Freq(Hz) / -1:AC-Offline
// Algorithm:
// a. Check L-H-L-H level, if not exist, then RET(-1)
// b. Measure time during 5-cycles
// c. Calc Freq in Hertz
// a. Check L-H-L-H level, Tovf= 50ms+50ms
if(pulseIn(ACFQ_PIN, HIGH, 50000)==0)
{
return -1.0f;
}
if(pulseIn(ACFQ_PIN, LOW, 50000)==0)
{
return -1.0f;
}
// b. Measure time of 5-cycles
uint32_t tm[6]= {0};
for(uint8_t i=0; i<=5; i++)
{
// Wait for (L)-H-L
while(ACFQ_ISL); // Wait for L-H
while(ACFQ_ISH); // Wait for H-L
// Save Timestamp [url=home.php?mod=space&uid=3057940]@[/url] H-L
tm[i]= micros();
}
// c. Do calc
uint32_t dur= tm[5]-tm[0];
return dur>0? 5e6f/dur : -1.0f;
}

复制代码

作者: tomyluo 时间: 2023-12-8 22:40

t3486784401 发表于 2023-12-8 22:29
是的，信息以一种不可思议的方式，在整个城市间传播。
想起了星际穿越里边的情节，信息借助引力（载波） ...

我又想到，如果大家一起测量同一个时间段的电网频率并上传分享，是不是还能发现，哪些人是在一起距离比较近的

，因为整个电网不是全部用交流线路连接的，也有直流线路，把电网分成了彼此不同步的区域，如果几个人分享的频率是一模一样的变化规律，就可以判断他们在同一个“区域”里面了？

作者: t3486784401 时间: 2023-12-8 23:04

tomyluo 发表于 2023-12-8 22:40
我又想到，如果大家一起测量同一个时间段的电网频率并上传分享，是不是还能发现，哪些人是在一起距离比较 ...

是的，都同时测量的话（或者相差不久），是可以判定能否在同一片供电区域的。
传统数学上可以用 “协方差” 或者 “余弦相似度” 评估两个序列的相似度，进而自动判定 “是否在一起”；
现代数学上，有专门的神经网络算法可以识别相似度，类似于手写字形识别。

比起这种，我倒想起了另一种广播式应用：电厂将需要广播的信息，调频式的加载在电网上，
接收端只要有插座，都可以收到这种信息。也算是个应急系统了。

作者: tomyluo 时间: 2023-12-8 23:23

t3486784401 发表于 2023-12-8 23:04
是的，都同时测量的话（或者相差不久），是可以判定能否在同一片供电区域的。
传统数学上可以用 “协方差 ...

电网可以载波通讯，但范围不大（百度百科上看到的）

[attach]1991425[/attach]

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 00:01

tomyluo 发表于 2023-12-8 23:23
电网可以载波通讯，但范围不大（百度百科上看到的）

载波通信还是往幅值上加电压信号，并且范围有限；

如果从电厂直接调制频率，那就差不多是全域广播了。

作者: bboroo 时间: 2023-12-9 07:51
看来通过电网频率也能预测GDP走势

作者: szb314 时间: 2023-12-9 08:08

bboroo 发表于 2023-12-9 07:51
看来通过电网频率也能预测GDP走势

这个可能要测电力负载

作者: cushion 时间: 2023-12-9 09:33
又是你，老特务了哈哈。
玩笑开大莫怪哈。

作者: devcang 时间: 2023-12-9 09:43
附近的变压器，是否准确

作者: laipihou 时间: 2023-12-9 10:33
电网频率下降，会不会是蒸汽轮机的轴承缺油了？

作者: loveggy 时间: 2023-12-9 12:06
果真是天花板级的大佬。记得上次有个虾网的帖子。是用单片机记录一些人活动规律，现在居然升级成用电网频率来分析人类的活动规律。厉害啊。绝对是社会工程学的典范

作者: vip2128 时间: 2023-12-9 13:24
载波信号只能在同一个变压器里传吧，，很多年前有试过电网载波对讲

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:02

vip2128 发表于 2023-12-9 13:24
载波信号只能在同一个变压器里传吧，，很多年前有试过电网载波对讲

是的，载波想要过变压器有点难。

所以说 ω 角频率穿透性就强多了，只要不是变频站，基本无视变压器。
但缺点是个人用户没法影响 ω，只能是电厂自己调整

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:02

loveggy 发表于 2023-12-9 12:06
果真是天花板级的大佬。记得上次有个虾网的帖子。是用单片机记录一些人活动规律，现在居然升级成用电网频率 ...

意外测得有趣的数据，拿来抛个砖

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:04

bboroo 发表于 2023-12-9 07:51
看来通过电网频率也能预测GDP走势

如果测量的时间尺度再大些，是可以预测的

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:04

cushion 发表于 2023-12-9 09:33
又是你，老特务了哈哈。
玩笑开大莫怪哈。

低调低调.....

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:06

devcang 发表于 2023-12-9 09:43
附近的变压器，是否准确

可以确认的是，只要不过高压输电的变频站，频率就是非常准确的数值。

这个不是谁想干扰就可以做到的。谐波只能让波形畸变，但想让基频发生频移，目测很难

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 14:07

laipihou 发表于 2023-12-9 10:33
电网频率下降，会不会是蒸汽轮机的轴承缺油了？

缺油这事偶尔一次可以，三天两头发生的话，这汽轮离炸不远了

作者: lph80 时间: 2023-12-9 14:15
这个是不是也是大数据的一种形式

作者: 沧浪氵 时间: 2023-12-9 15:28
楼主厉害！细节洞察宏观，理工科毕业论文又有新课题了

作者: kinjiyou 时间: 2023-12-9 16:26

虽然这个是有一定的可行性。不过很可能是表面现象。。。
现在很多电力传输，和经济干预。。。
举个例子5点，有可能是晚上跨省电力传输中止本地机组启动，也可能是当地的采暖制冷用户提前启动。。。
中午也可能不是休息吃饭，而是光伏发电了。。。

这个实际现在有很多单片机应用了，对于6kw以上的舒适用途变频设备。强制要求45Hz以下2s立刻进入轻载模式并报故障码，47.5Hz保持5s进入半载以下模式。可使用工程模式屏蔽此功能。电热电锅炉电采暖进行相关频率相关控制能增强电网健壮性。。。

作者: aping365 时间: 2023-12-9 18:05
登录论坛都不容易呀。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 18:08

kinjiyou 发表于 2023-12-9 16:26
虽然这个是有一定的可行性。不过很可能是表面现象。。。
现在很多电力传输，和经济干预。。。
举个 ...

有这种可能，实际上需要更长的测试数据，

并且避免人工主管判断，最好用神经网络挖掘一下

作者: tomyluo 时间: 2023-12-9 18:08

kinjiyou 发表于 2023-12-9 16:26
虽然这个是有一定的可行性。不过很可能是表面现象。。。
现在很多电力传输，和经济干预。。。
举个 ...

目前变频空调大多根据输入电压限制最高运转频率和功率，输入电压越低，功率越小，根据输入电源频率控制的还真没听说过

作者: kkdkj 时间: 2023-12-9 18:37
太厉害了，牛！

作者: t3486784401 时间: 2023-12-9 21:21

tomyluo 发表于 2023-12-9 18:08
目前变频空调大多根据输入电压限制最高运转频率和功率，输入电压越低，功率越小，根据输入电源频率控制的 ...

kinjiyou 提到的应该就是电网调峰一类应用。

我自己并不搞电力系统，也希望有专业的来解惑下

作者: giveme 时间: 2023-12-10 07:45
我这新能源发电是用逆变器调节同步电网频率，受南方电网直接控制调度，发电功率不是完全由发电厂说了算的，频率下降或许是电网的无功问题，能允许下到49.9而不被考核，看各区域政策吧，。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-10 14:21

giveme 发表于 2023-12-10 07:45
我这新能源发电是用逆变器调节同步电网频率，受南方电网直接控制调度，发电功率不是完全由发电厂说了算的， ...

逆变器主动同步到电网频率，就说明电网频率的统一性。

的确考虑功率因数的话，电厂的负担不单来自于人类活动，无功功率带来的线损也可能加重电厂负担。

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-10 14:42
电力载波一直在用，并没有被淘汰，典型应用有智能电表，例如小区里的居民电表，是不带无线传输的，只是在变压器后面有个综合集抄系统而已，每块电表定时给综合集抄系统报电量，集抄系统通过无线传输或者是变压器前的耦合器发送数据到供电公司的总的信息中心，从而来完成每户电表的抄表工工作。

作者: mynew 时间: 2023-12-10 14:44
这就是数据采集分析了，赞

作者: t3486784401 时间: 2023-12-10 14:57

电力游侠发表于 2023-12-10 14:42
电力载波一直在用，并没有被淘汰，典型应用有智能电表，例如小区里的居民电表，是不带无线传输的，只是在变 ...

老旧小区住久了，都忘记还有这么便利的玩意了。

老家村子里的电表，从来都是自动计费+网上缴费，大家相安无事；
倒是城里的老旧小区，还再用着插卡式电表，没电了停电那种，缴费得去营业厅。

疫情前还出现过一次缴费机器瘫痪，整片区域没法充电费的情况。
请来表厂技术员，技术员表示这都是十几年前停产了的玩意，怎么还在用....

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-10 15:02

t3486784401 发表于 2023-12-10 14:57
老旧小区住久了，都忘记还有这么便利的玩意了。

老家村子里的电表，从来都是自动计费+网上缴费，大家相 ...

智能电表确实方便。其实载波系统还有一个典型应用就是电力猫，不过国内用得少而已。

作者: 玛德陛下 时间: 2023-12-10 15:16
看完了，这可以作为毕业论文题了

作者: kill007991 时间: 2023-12-10 16:23
牛！！这都想的出来！功底深厚啊！

作者: weiyakun 时间: 2023-12-10 21:42
出成品吗

作者: 触景情伤 时间: 2023-12-10 21:53
大佬这个曲线图是怎么弄的？

作者: 2n3055 时间: 2023-12-10 22:28
电网负荷重，频率会下降，汽轮机转速也会跟着降低，对汽轮机、发电机、励磁机影响还是很大的，
记得如果频率降到49.5Hz时，发电机的低周保护就要动作，跳母线开关，紧接着就该停机停炉了
当然，电调是不会允许这种事情发生的，首先就是拉闸限制负荷，真要有电厂过负荷解列，那电网就要崩溃了。

作者: qwazxx 时间: 2023-12-10 23:26
看起来挺简单，以后可以借鉴一下

作者: xuyapple 时间: 2023-12-10 23:54
连测个温度湿度都会泄漏国家*密，这把民生经济活动都探测了，小心**局把你这套板子没收了，为了保险起见，还是寄给我帮你保管，记得里面塞200，哈哈

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:01

电力游侠发表于 2023-12-10 15:02
智能电表确实方便。其实载波系统还有一个典型应用就是电力猫，不过国内用得少而已。 ...

国内都要 5G 6G XG 遥遥领先了，才看不上这种原始通信

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:02

玛德陛下发表于 2023-12-10 15:16
看完了，这可以作为毕业论文题了

又一个代做毕设损失了一单生意

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:02

kill007991 发表于 2023-12-10 16:23
牛！！这都想的出来！功底深厚啊！

感谢支持！祝DIY顺利！

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:04

触景情伤发表于 2023-12-10 21:53
大佬这个曲线图是怎么弄的？

串口助手保存 txt，然后 excel 打开，然后就有了。

最后 win 画图板裁一裁，就OK

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:09

2n3055 发表于 2023-12-10 22:28
电网负荷重，频率会下降，汽轮机转速也会跟着降低，对汽轮机、发电机、励磁机影响还是很大的，
记得如果频 ...

是的，2021年冬天，东北就发生了这种事情，发电功率严重不足。
最后无奈拉闸限电，才保住了电网。这也是我做这一堆测试的初衷，结果没想到能测的这么细。

感谢科普【解列】这个术语，看样子是一系列恶性循环：
有发电机下线 -> 发电功率更不够 -> 更多发电机下线.... 然后连环炸

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:11

qwazxx 发表于 2023-12-10 23:26
看起来挺简单，以后可以借鉴一下

搞个铁壳晶振的单片机板就能测，唯独过零那里需要点安全电路

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:12

weiyakun 发表于 2023-12-10 21:42
出成品吗

不划算啊，自己搭更现实

作者: tomyluo 时间: 2023-12-11 00:23

t3486784401 发表于 2023-12-11 00:09
是的，2021年冬天，东北就发生了这种事情，发电功率严重不足。
最后无奈拉闸限电，才保住了电网。这也是 ...

单片机接个蜂鸣器，或者控制电铃，检测到频率过低，发出警报声，预报停电

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:41

tomyluo 发表于 2023-12-11 00:23
单片机接个蜂鸣器，或者控制电铃，检测到频率过低，发出警报声，预报停电 ...

就是预计这么用的

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 00:42

weiyakun 发表于 2023-12-10 21:42
出成品吗

暂时没成品，毕竟停电频率还不太高

作者: lingyer1 时间: 2023-12-11 01:05
这个真是厉害

作者: lingyer1 时间: 2023-12-11 01:09

t3486784401 发表于 2023-12-11 00:09
是的，2021年冬天，东北就发生了这种事情，发电功率严重不足。
最后无奈拉闸限电，才保住了电网。这也是 ...

国内一般到不了这程度，有国家电网统一协调，至少不会崩盘。
上次出问题的是某漂亮国，电网都是私有的，谁都不愿意先切负荷，都在死撑，然后就是连锁崩溃，直接搞了个全国大停电出来

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 01:26

lingyer1 发表于 2023-12-11 01:09
国内一般到不了这程度，有国家电网统一协调，至少不会崩盘。
上次出问题的是某漂亮国，电网都是私有的， ...

21 年国内小电厂关的比较多，结果东北经常被拉闸限电。
看报道说是到了 49.7Hz 实在没辙，然后就东北一片黑，连基站都不好使那种。

好在我有 200Wh 左右的蓄能铁锂，在家不至于点蜡烛。
今年就很稳定，铁锂基本上一次都没用到。

作者: kinjiyou 时间: 2023-12-11 08:04

tomyluo 发表于 2023-12-9 18:08
目前变频空调大多根据输入电压限制最高运转频率和功率，输入电压越低，功率越小，根据输入电源频率控制的 ...

不是民用的，商场用的。。。
低频自动减载。。。

作者: szset99 时间: 2023-12-11 09:29

t3486784401 发表于 2023-12-9 00:01
载波通信还是往幅值上加电压信号，并且范围有限；

如果从电厂直接调制频率，那就差不多是全域广播了。 ...

载波过不了变压器，只能低压跑跑。载波过不了变压器，只能低压跑跑。载波过不了变压器，只能低压跑跑。

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 11:25

2n3055 发表于 2023-12-10 22:28
电网负荷重，频率会下降，汽轮机转速也会跟着降低，对汽轮机、发电机、励磁机影响还是很大的，
记得如果频 ...

不会的，孤网运行48HZ照样运行。部分区域现在这个低周设置有问题，应该在负荷端设置这个低周保护，低周自动甩负荷，而不是在电源侧设置这玩意。电源侧设置这玩意唯一目的应该是电网震荡保护，但是真正震荡起来，应该是增加有功、无功出力，把电网拉回来，而不是解列发电机组，那样会越震荡越厉害。

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 11:26

t3486784401 发表于 2023-12-11 00:42
暂时没成品，毕竟停电频率还不太高

这个电力系统本来就有成品，比你这个复杂一点

，道理是一样的。

作者: dianziguan 时间: 2023-12-11 12:26

t3486784401 发表于 2023-12-8 23:04
是的，都同时测量的话（或者相差不久），是可以判定能否在同一片供电区域的。
传统数学上可以用 “协方差 ...

我家的宽带就是用了交流线传输的，1000M的。装修时没埋网线，后来买了两个适配器

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 14:33

szset99 发表于 2023-12-11 09:29
载波过不了变压器，只能低压跑跑。载波过不了变压器，只能低压跑跑。载波过不了变压器，只能低压跑跑。 ...

目测是这个性能，而且就算是低压也不能太远，

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 14:34

电力游侠发表于 2023-12-11 11:26
这个电力系统本来就有成品，比你这个复杂一点，道理是一样的。

对啊，只不过隔行如隔山。

普通人若不是刻意接触，根本想不到还有这种。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 14:35

dianziguan 发表于 2023-12-11 12:26
我家的宽带就是用了交流线传输的，1000M的。装修时没埋网线，后来买了两个适配器 ...

所以挂个示波器看看 AC 纯净度，就能分析你家的宽带速度咯

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 14:40

电力游侠发表于 2023-12-11 11:25
不会的，孤网运行48HZ照样运行。部分区域现在这个低周设置有问题，应该在负荷端设置这个低周保护，低周自 ...

请教下：频率降低对电网的危害主要在哪里？

机械上，应该是对应转速变低了，不像有直接威胁的样子；
电气上，如果是感应励磁，可能会导致励磁不足，缺电进一步恶化；
传输上，变压器感抗下降，铁芯损耗会增加；
应用上，同步/异步电机转速会受影响，生产线可能吃不消。

这几个猜想都是理论上的，实际上危害在哪里呢？

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 14:41

t3486784401 发表于 2023-12-11 14:33
目测是这个性能，而且就算是低压也不能太远，

距离没问题的，原来电力系统内部通讯就是用这个，地市级电力局内部短号，出地市级加前缀，基本电网内都能接通

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 14:50

t3486784401 发表于 2023-12-11 14:40
请教下：频率降低对电网的危害主要在哪里？

机械上，应该是对应转速变低了，不像有直接威胁的样子；

电网频率变低危害还是蛮大的，对于转动机械，频率变低了转速就低了，设备出力和转速的平方成正比，一旦转速下降，出力会快速下降。频率降低到40HZ，很多东西就已经是无效运转了。而且电网静态无功补偿装置随频率降低输出无能能力迅速降低，电网电压会快速劣化，电压降低电网很快就崩了。
其实电网最怕的是震荡，就像一碗水，你把它晃起来，他可能有地方溢出，有地方见底，表现到电网上，就是有地方52HZ，有地方甚至能降低到40HZ，这样电网很快就垮了。电网出现震荡，不能解列发电机，需要加拼命无功，大家输出的无功越高，电网越有可能稳定下来。但是现在电网旋转式无功输出点越来越少，电网运行危险性越来越高。

作者: clbxclbx 时间: 2023-12-11 14:58
很有科研精神

作者: t3486784401 时间: 2023-12-11 15:34

电力游侠发表于 2023-12-11 14:50
电网频率变低危害还是蛮大的，对于转动机械，频率变低了转速就低了，设备出力和转速的平方成正比，一旦转 ...

感谢科普！区域震荡这个真没想到

作者: 行动65046 时间: 2023-12-11 15:50
很奇妙的思路，老中医的节奏

作者: tomyluo 时间: 2023-12-11 15:57

电力游侠发表于 2023-12-11 14:41
距离没问题的，原来电力系统内部通讯就是用这个，地市级电力局内部短号，出地市级加前缀，基本电网内都能 ...

通讯时只需插入电源插座，不需要连接其他的线路？

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 18:05

tomyluo 发表于 2023-12-11 15:57
通讯时只需插入电源插座，不需要连接其他的线路？

电线就是网线啊，电力猫插到插座上就行。但是要1对，一个插网线发信号调制信号发送到电网，另一个收信号再通过网线送到路由器或者电脑。给你举个例子，假设你家是大平层或者几层的别墅，以前装修的时候铺的网线现在不通了，但是这些地方还是需要网络的，解决方案有两个，一个是无线桥接，一个就是电力猫。

作者: tomyluo 时间: 2023-12-11 18:09

电力游侠发表于 2023-12-11 18:05
电线就是网线啊，电力猫插到插座上就行。但是要1对，一个插网线发信号调制信号发送到电网，另一个收信号再 ...

电网建了一套网络，在各个地方通过电力猫连接到电网里面吗？

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 18:17
本帖最后由电力游侠于 2023-12-11 18:22 编辑

tomyluo 发表于 2023-12-11 15:57
通讯时只需插入电源插座，不需要连接其他的线路？

90年代电力系统载波短号电话也是有专线的啊，一般不用低压载波，一般都是高压的，在高压线上挂一个耦合器用于收发信号，电力局里面的配置和电视上演的差不多了，90年代之前是人工台，后来才是自动交换机。现在电力公司用的是光纤通讯，高压线的架空地线里面是光纤，一般24芯、32芯这些规格。例如我这里有几部电话号码是20444、20445、20446（这个号码是我编的，同行兄弟们不要真打啊），内部通讯直接拨短号就行了，跨地区加上前缀802，没有区号。外线给我打电话就是区号+802+20445，但是这个电话一般没人用了。

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-11 18:20

tomyluo 发表于 2023-12-11 18:09
电网建了一套网络，在各个地方通过电力猫连接到电网里面吗？

对的，低压的叫做电力猫，高压的叫做耦合器。不过现在高压的已经全部都没有了，低压的仅限于电表抄表通讯。现在全部是光纤内网。

作者: sxwt1 时间: 2023-12-11 19:20
float GetAcFreq(void)
{
if (!pulseIn(ACFQ_PIN, HIGH, 50000))
{
      return -1.0f;
}
if (!pulseIn(ACFQ_PIN, LOW, 50000))
{
      return -1.0f;
}
uint32_t tm[6]= {0};
for(uint8_t i=0; i<5; i++)
{
      while(ACFQ_ISL);             // Wait for L-H
      while(ACFQ_ISH);             // Wait for H-L
      tm[i]= micros();
}

uint32_t dur= tm[4]-tm[0];
return dur>0? 5e6f/dur : -1.0f;
}
人工智能给简化的看看能用不

作者: lmn2005 时间: 2023-12-11 20:05

kinjiyou 发表于 2023-12-9 16:26
虽然这个是有一定的可行性。不过很可能是表面现象。。。
现在很多电力传输，和经济干预。。。
举个 ...

光伏发电的频率是不是比机械转电能的频率要准确一些？

作者: lmn2005 时间: 2023-12-11 20:07

电力游侠发表于 2023-12-10 14:42
电力载波一直在用，并没有被淘汰，典型应用有智能电表，例如小区里的居民电表，是不带无线传输的，只是在变 ...

也就是就电力载波+无线（或有线网络）传送来实现数据上报？真的是越来越智能化了！

作者: bjlch 时间: 2023-12-11 20:52
楼主纠正下发电端的情况。发电机是三个绕组，直接发出三相电，每相电相位相差120度。不是你图里的样式

。电力变压器这这样的，这个电力变压器是10000V/400V（380或220）的。中国电网的规模，频率的变化不会超过0.2Hz的，中国是电网，不是单体发电机，单个发电机的话会出现你说的这个情况。

作者: bjlch 时间: 2023-12-11 20:53
不过次级的分析还是蛮佩服的

作者: garyjohnson 时间: 2023-12-12 08:42

bboroo 发表于 2023-12-9 07:51
看来通过电网频率也能预测GDP走势

嫌楼主封的不够快是吧，做这个已经有风险了

作者: mmmmmc1024 时间: 2023-12-12 09:46

loveggy 发表于 2023-12-9 12:06
果真是天花板级的大佬。记得上次有个虾网的帖子。是用单片机记录一些人活动规律，现在居然升级成用电网频率 ...

对对对我也还记得那个帖子。当看到分析人类活动规律的时候我就想到了。果然是同一个楼主。哈哈哈哈

作者: mmmmmc1024 时间: 2023-12-12 09:50

t3486784401 发表于 2023-12-10 14:57
老旧小区住久了，都忘记还有这么便利的玩意了。

老家村子里的电表，从来都是自动计费+网上缴费，大家相 ...

这个可以投诉95598要求整个片区更换智能电表。不过好像新表走的更快哦。哈哈哈哈

作者: mmmmmc1024 时间: 2023-12-12 09:57

电力游侠发表于 2023-12-11 14:50
电网频率变低危害还是蛮大的，对于转动机械，频率变低了转速就低了，设备出力和转速的平方成正比，一旦转 ...

大侠解释的挺明了。学习了。

作者: 微醉 时间: 2023-12-12 10:54
看了楼主的论文和众多的回复，明白了坛内真正的大神老多了，随便一露脸都能让我等五体投地啊。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:25

sxwt1 发表于 2023-12-11 19:20
float GetAcFreq(void)
{
if (!pulseIn(ACFQ_PIN, HIGH, 50000))

为什么要用人工智障简化呢？

1. 删去了描述算法的注释，这种都是码农准备跑路前，故意给公司挖坑才会干的事；
2. 算法参数被改了，出来就是 bug：起止点计数不对
3. 这样看似简化了，还需要我额外花精力 debug，真的是在简化吗？

作者: didadi991 时间: 2023-12-12 11:31
现在的自动抄表是不是通过电力载波实现的？

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:32

bjlch 发表于 2023-12-11 20:52
楼主纠正下发电端的情况。发电机是三个绕组，直接发出三相电，每相电相位相差120度。不是你图里的样式{:013 ...

不能上来就介绍 120° 相差啊，那样只会把事情搞复杂；

从单相用电的角度，中性点不跑偏的情况下，就是相当于用户在用一个绕组发的电。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:33

lmn2005 发表于 2023-12-11 20:07
也就是就电力载波+无线（或有线网络）传送来实现数据上报？真的是越来越智能化了！ ...

也曾好奇了很久怎么没人抄表

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:34

garyjohnson 发表于 2023-12-12 08:42
嫌楼主封的不够快是吧，做这个已经有风险了

放心吧，科班一级的电赛，测工频是传统项目的传统技能。

不要往境外传数据，才是关键。

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:36

mmmmmc1024 发表于 2023-12-12 09:46
对对对我也还记得那个帖子。当看到分析人类活动规律的时候我就想到了。果然是同一个楼主。哈哈哈哈 ...

帖子写多了，风格都自己卷自己了

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:49

bjlch 发表于 2023-12-11 20:52
楼主纠正下发电端的情况。发电机是三个绕组，直接发出三相电，每相电相位相差120度。不是你图里的样式{:013 ...

倒是今天弄明了一直疑惑的一点：三相变压器相间磁路不会干扰么？

a. 对于平衡的三相，Ia+Ib+Ic=0，对应各相磁通和为零，磁力线正好不穿出三相铁芯，相间互不影响；
b. 对于不平衡三相，引入零序磁通概念，然后就有专门的 “三相五柱式” 变压器，额外提供磁通通路。

这样看来，的确是省材料之大法

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 11:51

微醉发表于 2023-12-12 10:54
看了楼主的论文和众多的回复，明白了坛内真正的大神老多了，随便一露脸都能让我等五体投地啊。 ...

都是个学习的过程，平时要直接跟电力领域前辈交流，怕是会被当成十万个为什么...

作者: 电力游侠 时间: 2023-12-12 13:55

t3486784401 发表于 2023-12-12 11:34
放心吧，科班一级的电赛，测工频是传统项目的传统技能。

不要往境外传数据，才是关键。 ...

哈哈，其实你想多了，电网结构是小区式的，举个例子：A县经济欠发达，主变电站采用2回220KV线路，设置2台主变压器，下面是110KV母线、负荷线路，负荷线路同时又是下级变电站的电源进线，110KV变35KV，然后又是35KV变10KV，再就是各村、居民区、工厂小变压器，基本都是10KV变400V，单独看这个区域电网，就是一个树状结构，两回220KV是主干，其他的是树杈、树枝、树叶，我们管这一棵树叫一个供电小区。这一棵树一棵树连接起来，就是电网啦。理论上整个电网的频率是一致的，但是要知道影响因素太多了，不信就弄个光纤信号测一次，两个小区之间的频率肯定有细微的差距，距离越远、影响因数越多，差距越大。所以，楼主测得的充其量就是一个小区的数据，想真实反映一个县都困难，一个省、一个国家，门都没有

作者: t3486784401 时间: 2023-12-12 14:03

电力游侠发表于 2023-12-12 13:55
哈哈，其实你想多了，电网结构是小区式的，举个例子：A县经济欠发达，主变电站采用2回220KV线路，设置2台 ...

感谢科普！应该是这个样子的

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