三相諧波電能計量技術(shù)研究.pdf

1、電力系統(tǒng)非線性、沖擊性負荷的廣泛應用使電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量高次諧波,導致電網(wǎng)電壓、電流波形發(fā)生畸變,電能質(zhì)量嚴重惡化,危及電力系統(tǒng)的安全.諧波的準確分析與測量能夠為諧波綜合治理提供良好的科學依據(jù).
　　本文以三相諧波電能為研究對象,展開了諧波電能計量技術(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,論述了諧波電能計量的基本原理,討論了諧波對電能計量的影

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,導致信號諧波參數(shù)(幅值、頻率、相位)計算結(jié)果不準.已有文獻提出的加窗插值FFT方法(windowed interpolation FFT,WIFFT)在一定程度上提高了諧波參數(shù)分析準確度,但計算公式復雜,計算量大,且在計算復雜諧波參數(shù)時

3、的誤差較大.針對這一缺陷,本文分析了Rife-Vincent窗的頻譜特性,提出了一種基于5項Rife-Vincent(Ⅰ)窗雙譜線插值FFT、的諧波分析與諧波電能計量方法,利用曲線擬合函數(shù)推導了插值修正公式,大大減小了計算量.仿真結(jié)果表明,本文提出的方法適合于弱信號分量的提取和復雜諧波信號分析,5項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柵欄效應產(chǎn)生的誤差進行有效修正.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、克服白噪聲以及各次諧波間的相互干擾,提高諧波分析準確度.結(jié)合提出的5項Rife-.Vincent(Ⅰ)窗雙譜線插值FFT諧波分析方法,對復雜諧波信號的功率測量進行了仿真分析.結(jié)果表明,本文提出的方法適合于高準確度諧波功率測量,特別是無功功率的測量.傳統(tǒng)感應式和電子式電能表均無法實現(xiàn)諧波電能的準確計量,影響公正收費.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,詳細闡述了數(shù)據(jù)采集電路和諧波分析與諧波電能計量電路,給出了諧波電能計量的軟件流程以及插值算法的實現(xiàn),提出了系統(tǒng)掉電時的解決方案.結(jié)合本文設(shè)計的三相諧波電能表,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,詳細闡述了儀器的電磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)設(shè)計方法.試驗結(jié)果表明