三相諧波電能計(jì)量技術(shù)研究.pdf

1、電力系統(tǒng)非線性、沖擊性負(fù)荷的廣泛應(yīng)用使電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量高次諧波,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓、電流波形發(fā)生畸變,電能質(zhì)量嚴(yán)重惡化,危及電力系統(tǒng)的安全.諧波的準(zhǔn)確分析與測量能夠?yàn)橹C波綜合治理提供良好的科學(xué)依據(jù).
　　本文以三相諧波電能為研究對(duì)象,展開了諧波電能計(jì)量技術(shù)的一系列研究工作:論文首先介紹了電力系統(tǒng)諧波的基本概念及其指出了主要諧波源和現(xiàn)有諧波源檢測技術(shù),分析了現(xiàn)有諧波檢測方法及其優(yōu)缺點(diǎn),論述了諧波電能計(jì)量的基本原理,討論了諧波對(duì)電能計(jì)量的影

2、響,分析了諧波下不同電量算法的意義.快速傅立葉變換(fast Fouriertransform,FFT)因其簡單且易于嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成為電力諧波分析最主要的方法,但容易因非同步采樣造成頻譜泄漏和柵欄效應(yīng),導(dǎo)致信號(hào)諧波參數(shù)(幅值、頻率、相位)計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn).已有文獻(xiàn)提出的加窗插值FFT方法(windowed interpolation FFT,WIFFT)在一定程度上提高了諧波參數(shù)分析準(zhǔn)確度,但計(jì)算公式復(fù)雜,計(jì)算量大,且在計(jì)算復(fù)雜諧波參數(shù)時(shí)

3、的誤差較大.針對(duì)這一缺陷,本文分析了Rife-Vincent窗的頻譜特性,提出了一種基于5項(xiàng)Rife-Vincent(Ⅰ)窗雙譜線插值FFT、的諧波分析與諧波電能計(jì)量方法,利用曲線擬合函數(shù)推導(dǎo)了插值修正公式,大大減小了計(jì)算量.仿真結(jié)果表明,本文提出的方法適合于弱信號(hào)分量的提取和復(fù)雜諧波信號(hào)分析,5項(xiàng)Rife.Vincent(Ⅰ)窗能有效抑制頻譜泄露產(chǎn)生的誤差,而雙譜線插值算法能對(duì)柵欄效應(yīng)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行有效修正.非同步采樣條件下,與已有W

4、IFFT算法相比,本文提出的算法能有效跟蹤頻率波動(dòng)、克服白噪聲以及各次諧波間的相互干擾,提高諧波分析準(zhǔn)確度.結(jié)合提出的5項(xiàng)Rife-.Vincent(Ⅰ)窗雙譜線插值FFT諧波分析方法,對(duì)復(fù)雜諧波信號(hào)的功率測量進(jìn)行了仿真分析.結(jié)果表明,本文提出的方法適合于高準(zhǔn)確度諧波功率測量,特別是無功功率的測量.傳統(tǒng)感應(yīng)式和電子式電能表均無法實(shí)現(xiàn)諧波電能的準(zhǔn)確計(jì)量,影響公正收費(fèi).據(jù)此,本文提出一種基于ADS8364+ADSP.BF533+M30624

5、FGPFP的三相諧波電能表構(gòu)成方案,介紹了儀器的工作原理,詳細(xì)闡述了數(shù)據(jù)采集電路和諧波分析與諧波電能計(jì)量電路,給出了諧波電能計(jì)量的軟件流程以及插值算法的實(shí)現(xiàn),提出了系統(tǒng)掉電時(shí)的解決方案.結(jié)合本文設(shè)計(jì)的三相諧波電能表,分析了儀器的干擾來源以及儀器印刷電路板(printed circuit board,PCB)的傳輸線效應(yīng),詳細(xì)闡述了儀器的電磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)設(shè)計(jì)方法.試驗(yàn)結(jié)果表明