向培素[1]2001年在《电力谐波表快速精确算法研究》文中提出近年来，日渐增加的电力谐波污染严重影响到电网的供电质量与运行安全；因此如何对电力谐波进行在线实时监测便成了当前研究的一个热门课题。本文介绍基于80C196单片机的SL-HM1型在线谐波表的结构及工作原理；重点讨论如何在单片机时、空资源有限的情况下实现快速、精确解谱；为此文章首先详细介绍了FFT解谱算法以及基于FFT的chirp z算法原理及流程；然后讨论了利用同步采样消除谱泄漏的原理与方法；在参考传统测频与频率跟踪技术的基础上，提出了非同步采样的自适应同步化算法以及利用线性最小均方预估提高频率跟踪精度的算法思想。文章最后对SL-HM1型在线谐波表的系统实现，包括编程语言、算法流程以及调试与仿真等做了简单介绍。
孟金岭[2]2012年在《企业配电网电能准确计量及管理节能技术研究》文中认为我国动态畸变负荷数量众多，电能损失严重。据统计，钢铁、化工、电气化铁路等主要高能耗行业能耗占全社会能耗的70%。高能耗行业多为非线性负荷，其波动性大、无周期规律，谐波含量高等特点，给电能计量装置造成较大误差。为促进电力节能减排、提高电力用户自主节能的积极性，深入系统地研究非线性负荷电能准确计量技术及相关节能技术是十分必要的。分析了整流装置、电气化铁路、电弧炉等典型非线性负荷的负荷特性及其产生的电能质量问题。从感应式电能表及电子式电能表的工作原理和频率响应特性、有功功率计算方法等方面，分析了电能质量现象，尤其是电力谐波造成的电网电能损耗及对电能计量的影响；探讨了非线性负荷计量方式的选择。针对波形畸变时有功电能点积和方法计量误差较大的问题，采用了具有3阶代数精度的simpson积分算法，并在波形对称和不对称两种情况下进行算例分析，计算结果表明该积分法有效降低了有功电能的计量误差。提出了一种动态角差补偿算法，该方法结合牛顿插值算法和FIR滤波器法的优点，进一步补偿频率、温度的影响。针对用电不规律、存在严重电能冲击的非线性负荷，采用零磁通电流传感技术和无级放大技术实现冲击负荷的宽量程电能准确计量，研制了冲击负荷电能表，适用于用电电流变化较大的冲击性负荷，提高了冲击性负荷电能计量精度。考虑电力谐波在电力元件上造成的电能损耗，提出了改进的电力谐波电价计算模型和全波电能奖惩方法，利用开发工具Delphi7.0开发了基于电能计量的企业配电网管理节能软件，该软件包括各馈线用户电能耗奖惩模块、配电网一次接线图展现模块、智能报表模块、奖惩数据查询模块四大功能模块。该软件利用谐波定价和用电量奖惩的手段促进非线性负荷进行谐波治理、节约用能、提高能源利用率，保证电网安全稳定运行的同时，达到节能减排的效果。最后，介绍了非线性负荷现场电能质量测试情况。针对某钢铁厂谐波电流含有量大、超标严重的现状，建立负荷配电网简化模型，提出双谐振注入式混合型有源电力滤波器搭配5次、11次单调谐无源滤波器的综合治理方案并进行仿真研究，仿真结果表明所提方案的有效性。分析谐波电能表的运行数据、介绍了节能软件现场应用情况，数据分析表明本文理论分析的正确性及技术方法的有效性。
曾博[3]2009年在《叁相谐波电能计量技术研究》文中研究表明电力系统非线性、冲击性负荷的广泛应用使电网中产生了大量高次谐波,导致电网电压、电流波形发生畸变,电能质量严重恶化,危及电力系统的安全.谐波的准确分析与测量能够为谐波综合治理提供良好的科学依据.本文以叁相谐波电能为研究对象,展开了谐波电能计量技术的一系列研究工作:论文首先介绍了电力系统谐波的基本概念及其指出了主要谐波源和现有谐波源检测技术,分析了现有谐波检测方法及其优缺点,论述了谐波电能计量的基本原理,讨论了谐波对电能计量的影响,分析了谐波下不同电量算法的意义.快速傅立叶变换(fast Fouriertransform,FFT)因其简单且易于嵌入式系统实现成为电力谐波分析最主要的方法,但容易因非同步采样造成频谱泄漏和栅栏效应,导致信号谐波参数(幅值、频率、相位)计算结果不准.已有文献提出的加窗插值FFT方法(windowed interpolation FFT,WIFFT)在一定程度上提高了谐波参数分析准确度,但计算公式复杂,计算量大,且在计算复杂谐波参数时的误差较大.针对这一缺陷,本文分析了Rife-Vincent窗的频谱特性,提出了一种基于5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗双谱线插值FFT、的谐波分析与谐波电能计量方法,利用曲线拟合函数推导了插值修正公式,大大减小了计算量.仿真结果表明,本文提出的方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号分析,5项Rife.Vincent(Ⅰ)窗能有效抑制频谱泄露产生的误差,而双谱线插值算法能对栅栏效应产生的误差进行有效修正.非同步采样条件下,与已有WIFFT算法相比,本文提出的算法能有效跟踪频率波动、克服白噪声以及各次谐波间的相互干扰,提高谐波分析准确度.结合提出的5项Rife-.Vincent(Ⅰ)窗双谱线插值FFT谐波分析方法,对复杂谐波信号的功率测量进行了仿真分析.结果表明,本文提出的方法适合于高准确度谐波功率测量,特别是无功功率的测量.传统感应式和电子式电能表均无法实现谐波电能的准确计量,影响公正收费.据此,本文提出一种基于ADS8364+ADSP.BF533+M30624FGPFP的叁相谐波电能表构成方案,介绍了仪器的工作原理,详细阐述了数据采集电路和谐波分析与谐波电能计量电路,给出了谐波电能计量的软件流程以及插值算法的实现,提出了系统掉电时的解决方案.结合本文设计的叁相谐波电能表,分析了仪器的干扰来源以及仪器印刷电路板(printed circuit board,PCB)的传输线效应,详细阐述了仪器的电磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)设计方法.试验结果表明,仪器的各项EMC测试结果均符合国家标准.针对谐波电能计量系统的误差来源,本文建立了系统的误差模型,提出了仪器的静差、比差和角差的校准方法.湖南省电力局计量中心检验结果表明,这种能准确计量基波电能和2～21次谐波电能的叁相谐波电能表的电压、电流测量误差≤0.1%,有功功率测量误差≤0.1%,基波电能计量准确度达0.2S级,谐波电能计量符合GB/T-14549-1993的A类标准要求,实现了叁相谐波电能的实时、高准确度计量.
罗志坤[4]2011年在《电能计量在线监测与远程校准系统的研制》文中研究说明随着厂网分离等电力企业体制改革的逐步推进,发电厂、电力用户密切关注电能计量装置,电力企业对经济效益的考核也越来越重视,其核心就是保障贸易结算过程中电能计量的准确和可靠,因此电能计量装置的技术管理就愈发重要。另一方面,电能计量技术管理却面临着新的形势,凸显了一些新的技术难题,如：电网规模正在不断扩大,交易电量和电能计量装置越来越多,要求在有限的人力条件下实现规范化的技术管理；多费率分时段电价政策的贯彻执行,要求电能表的时钟具有更高的准确度；电力电子相关技术的大量推广运用,非线性负荷与日俱增,电网的谐波污染日益加重,谐波对电能计量的影响及其应对措施有待进一步分析研究；目前普遍采用的传统人工现场校验模式的工作效率低,不能对装置进行实时监测和故障及时预警、报告,难以有效控制计量故障的发生和减少差错电量。针对以上情况,本文主要进行了以下几个方面的分析研究工作：利用GPS技术、谐波测量理论、注入式谐波的异频测试方法、低校高等效电路法等测量相关技术,结合电力线载波技术、GPRS/PSTN通信技术,完成了基于GPS技术的电能表时钟校准和电压互感器二次压降测量、基于加窗插值FFT的谐波电能测量、基于标准表比较法的电能表误差在线监测与远程校准、基于电压互感器二次负荷基准值的二次负荷测试、基于注入式高频谐波的电流互感器二次导纳的异频法测试、基于等效阻抗测量的电压／电流互感器低校高校验方法并在此基础上提出了电压／电流互感器(TV/TA)的现场实时校准方法；对上述各种测量方法进行了误差分析和不确定度评定。本文系统地研究了可应用于国内电网的电能计量装置在线监测与远程校准技术,其主要贡献有：(1)基于GPS技术,根据多费率、多功能电能表时钟的校准要求,开发了基于GPS同步时钟的电能计量时钟基频测试与校准装置,该装置可采用无线非接触方式现场测试电能表的时钟误差；应用GPS的精确授时,在TV的二次回路两端分别利用GPS同步测量电压的幅值,采用两者之差与二次电压之比计算出TV的比差；在TV的二次回路两端,分别于电压信号的过零时刻获取GPS实时时标,获取两者之差计算角差,根据电压互感器TV的二次回路电压向量图,计算电压互感器二次回路压降。(2)根据湖南省电力公司和电力试验研究院的谐波测试工作,从理论角度分析了谐波源用户的谐波原理,提出了基于Blackman窗的插值FFT谐波电能测量算法,采用复序列FFT蝶式迭代算式,计算供电系统电网参数；提出了综合负荷中是否含有谐波源的识别方法,并依据国家标准和电力行业规程,可按谐波特性和潮流方向分别累计谐波电能的计量模式。研制了一种具有适应谐波源负荷特点,功能多、体积小和界面友好的谐波电能计量与在线监测装置。(3)依据DL/T448-2000《电能计装置技术管理规程》对电能表、电压互感器二次压降、电压/电流互感器等提出的校验要求,分析了传统的现场校验方式的缺点,通过多年现场工作经验的总结,依据关口电能表的应用实际,提出“标准表比较法”现场校验电能表的误差,研制了电能计量远程监测与校验现场装置,并采用网络数据库技术开发了主站管理信息系统。(4)根据互感器二次负荷/导纳的测试原理,介绍了在电能计量装置远程校准与监测系统中实现对电压/电流互感器的二次回路负荷/导纳在线测量的方法；分析了影响二次回路阻抗(导纳)大小的主要因素,指出了引起互感器二次回路阻抗/导纳变化的几种状况,通过观测一段时间内数值及相角的变化情况来实现定性判断故障来源。在此基础上,本文还提出了注入谐波分量的异频测试法,并推导了在异频测试法下,二次负荷阻抗、导纳的在线测试方法。(5)分析了传统互感器现场误差校验及其测试模型,指出了互感器现场校准的缺陷与不足；分析了电流互感器和电压互感器“低校高”的技术原理,提出了在计量装置远程校准与监测系统中实现对互感器误差的现场实时校准方法。(6)阐述了计量装置远程校准与监测系统的硬件实现方式,包括系统构成、通信网络、下位机显示与监测等；分析了系统主站软件的需求,完成了数据库的系统设计(7)以国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》为依据,对电能计量装置在线监测与远程校准系统中各种测量的不确定度进行了分析评定,从现场测试数据和理论分析表明,本系统可以作为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类电能计量装置的现场检测标准。本文的研究具有较高的理论意义,并为电能计量管理技术的现代化提供了一种实用、高效、可靠的工具和手段。并根据计量相关领域的技术进步,提出了有关管理规程的修改建议,以使其更加科学、合理、适用。
张兵[5]2009年在《基于DSP的电力系统谐波测量研究》文中指出随着电力电子技术的发展,以及非线性元件的大量应用,电网中的谐波污染问题越来越严重,给电网和用电设备造成了极大的危害。因此,对电网中的谐波进行正确测量是抑制谐波所产生危害的前提,为电力部门管理电网提供科学依据,并对最终解决谐波污染具有重大意义。本课题主要任务是研究测量谐波有效算法,设计以DSP为核心的硬件平台与软件系统,实现测量1-50次谐波的幅值和相角。本文在分析了国内外电力谐波测量技术的发展现状的基础上,采用了加窗插值快速傅里叶变换的方法,对该算法做了一些改进,提出了基于nuttall窗的叁峰插值FFT算法。在软件上,编写了相应的程序并进行了优化,在硬件上设计了以TI公司的TMS320F2812为核心的硬件平台,将此算法在DSP上实现,并进行了相关的实验。首先,对快速傅里叶变换的相关理论进行研究,重点分析了快速傅里叶变换过程中出现频谱泄露的原因,以及所采取的解决办法——采用加窗插值来提高测量准确度。MATLAB仿真实验表明:改进后的算法能大大提高谐波测量的精度。其次,编写了系统软件并进行了优化。软件流程为:输入的谐波通过电压比较器变为方波信号,送到2812频率捕捉模块,根据所测得谐波频率确定ADC的采样频率,当采样数据达到1024点后,通过所采用的算法即可得到各次谐波参数。最后,硬件上设计了以2812为核心的最小系统和一些前端信号处理电路,并通过实验对整个系统进行检验,分析了误差的主要来源以及可能的解决方案。实验表明:本算法比较有效,系统软、硬件工作正常,整个模块基本能够达到设计要求。
王文举[6]2001年在《交流励磁发电机输出电力谐波抑制》文中进行了进一步梳理交流励磁技术是一种先进的交流电机发电及调速技术，可用于变速恒频发电、抽水蓄能电站和大容量调速场合，能实现电机有功功率、无功功率的独立调节和功率因数控制。现代交流励磁电机(ACEM)采用电力电子变流器作为励磁装置，其励磁电压谐波含量丰富，难于获得谐波分析所需的电压基准，同时交流励磁电机经常工作在同步转速附近，致使励磁电压频率极低甚至为直流，通常的谐波检测方法和理论都无法适用，因而这是一种目前尚未深入探讨过的复杂供用电系统电力谐波抑制问题的研究。 本文首先对采用交交变频器励磁的ACEM发电系统电力谐波特性进行了详细的分析，获得了“电源谐波”的新概念。针对此类谐波的特性提出了基于频谱搬移原理的自适应同步相关滤波技术。该方法思路清晰、简洁，并能方便有源滤波器(APF)中低通滤波器设计，同时采用多分辨率和自适应滤波方法，解决了基波频率低且变化、无明显电压基准可寻的复杂供电系统谐波检测的难题，为谐波抑制的实施奠定了基础。 其次，针对ACEM系统特有的“电源谐波”特性，深入分析了滤波器方案，得到了一种适用于ACEM系统谐波抑制的串联混合型有源电力滤波器优化拓扑结构，并采用了PWM调制技术、中频注入变压器和磁势补偿原理有效地解决了串联APF中低频谐波功率补偿信号传输的难题。 最后，实际研制了一套以DSP(高速数字信号处理器)和IPM(智能功率模块)为核心的小功率混合型有源滤波装置，在交交变频ACEM实验平台上进行了全面的实验研究，充分验证了本文所提出的自适应同步相关滤波技术、优化混合型滤波器拓扑结构和有关的关键性技术的正确性和实用性，从而从理论到实践全方位、成功地实现了对交流励磁发电机输出电力谐波抑制的研究。
孙科学, 汤吉波, 史学良[7]2012年在《基于Nios Ⅱ的高性能电网谐波表的研制》文中提出电力系统的谐波是影响电能质量的重要因素,谐波对电力系统和用电设备产生了严重危害和影响。文中针对现有电网谐波表对谐波检测实时性不高和精度低的问题,提出一种基于Nios Ⅱ软核和FFT IP核为核心的电网谐波表的设计方法。设计中FFT IP核、键盘、显示等模块通过用户自定义外设组件的形式添加到SOPC Builder中,同时通过Avalon-ST总线有效地把FFT IP核与Nios Ⅱ软核处理器有机地结合起来,实现控制灵活、高速实时的电网谐波表。该设计已在Al-tera芯片EP2C35F672C6上进行实现,能够满足100MHz的系统时钟,提高了实时性。
徐志成[8]2018年在《电能质量终端检测源的研制》文中研究表明随着电力电子装置在电网中的广泛应用,尤其是非线性负载的比重不断增加,导致电网中出现了大量谐波、间谐波污染,引起电能质量下降,影响电力系统安全运行。针对这种情况,国内外研制了电能质量检测仪实现对电网状态的实时监测,检测仪入网后必须对其进行定期检测,确保检测仪性能指标达标。本课题研制的电能质量终端检测源可为检测仪性能测试提供标准信号源。电能质量终端检测源可同时输出叁相电压、叁相电流信号,输出的基波、谐波、间谐波信号可用于检测仪的静态性能测试,调幅波信号可用于动态性能测试。装置以GPS模块产生的1PPS作同步信号,采用叁ARM架构、表源一体化设计,ARM间数据交互通过具有DMA(Direct Memory Access)功能的SPI(Serial Peripheral interface)通信接口实现,具有传输速度快、可靠性高的特点,保证了输出信号的实时性、准确度。装置由通信控制部分、波形输出部分、采样处理部分组成,每部分都选用了基于Cortex-M4内核的STM32F407ZGT6微处理器。通信控制部分通过串口接收GPS报文获取时间信息,通过控制电路实现量程自动切换,通过触控屏实现人机交互,具有故障实时监测、保护功能,系数调标功能,数据处理、运算功能。波形输出部分通过360000点大容量余弦表查表及波形合成算法生成基波、谐波、间谐波、调幅波波形数据,再通过具有高速高精度性能的16位双通道D/A芯片DAC8822输出与1PPS同步的电压、电流小信号,通过高速功放电路对小信号功率放大再输出,具有幅值、相位微调功能,可实现对输出信号的准确调节。采样处理部分通过16位高速高精度A/D芯片ADS8568对输出信号同步采样,并对采样数据做FFT运算得出信号幅值、相位。本文首先介绍了课题的研究背景、意义,比较了国内外研究现状,然后对本课题主要研究内容作了说明,并简单阐述了各章内容安排。根据装置的主要功能及性能指标要求,依次介绍了各波形信号的产生方法及相应算法仿真实现过程。接着分别通过电路图、流程图对装置的硬件设计、软件设计两部分依次展开介绍。然后对装置进行软硬件联调,接着用0.01级的标准表RD-33对装置进行调标,并对其进行功能测试,记录测试数据,分析误差原因并提出改进方法,测试结果表明,本装置各项性能指标均达标。最后对本设计进行了总结与展望。
李旭东[9]2011年在《整流型负载对电能计量系统的影响研究》文中认为随着工业技术的发展,供电系统中增加了大量的电力电子装置,整流型负载的比重和数量在日益增加。整流型负载会对电网反馈大量的电流谐波分量,是导致电网发生谐波现象的的主要原因,谐波的注入会使电网的电压和电流波形发生畸变,使电能质量下降。电能计量是电网经济核算的依据,其计量精度直接关系到电力供需双方的经济效益和社会效益。电能的交易过程要通过电能计量装置来实现,电能表作为电能计量装置的核心部分,其计量精度直接关系电能计量的精度。因此,深入研究谐波对电能计量的影响是十分重要的。本文的主要研究目的有两个：一是针对谐波环境,研究现有电能表计量值的变化,并讨论其是否合理、准确；二是依据讨论分析的结果,提出一种合理的、计量精度高的电能表计量方案。本文主要从感应式和电子式电能表的结构和工作原理入手,分析了谐波对电能计量误差的影响,讨论现有电能计量方式对电能表计量的影响以及不合理性；然后在Matlab/Simulink环境下,搭建仿真模型,准确计量谐波功率的大小和方向,并验证整流型负载对电能计量准确性的影响；最后针对现有电能计量方式的不合理性,提出一种采用4项5阶Nuttall窗插值FFT算法分析谐波的电能表设计方案。
陈宵雅[10]2006年在《基于虚拟仪器技术的网络化电能质量检测研究》文中研究说明随着工业水平的发展和人们生活质量的提高,电力用户对供电质量的要求越来越高。需要对电网的各种运行参数进行监测,并根据检测数据分析电网的运行质量,预防因供电质量引起的用电故障和生产事故。 本文根据实际需求,对电能质量国家标准的指标(供电电压允许偏差、电力系统频率允许偏差、叁相电压不平衡度、电压波动和闪变、公用电网谐波)进行分析,研究了各个指标的测量方法,并着重对颇受关注的电网谐波检测方法进行了深入研究,提出了一种基于小波补偿的FAFT谐波分析算法。该算法能分析暂态扰动及各次稳态谐波,达到较好的谐波分析效果,同时具有抗混迭等效果,减少了谐波测量对硬件的要求。 随着虚拟仪器技术的兴起及广泛应用,文章引进了计算机实现的数字化测量的方法,运用虚拟仪器技术、数据库技术开发了网络化的电能质量检测分析系统,其中,针对IEC(国际电工委员会)制定的模拟方式闪变检测标准,采用设计数字化滤波器等方法实现闪变的测量。测试表明系统能达到比较精确的测量效果。 最后,本文还根据具体需要给出了两种系统可实施的应用方案。其一是基于网络的多点电能质量监测模型,运用数据库、DataSocket技术、pcAnywhere软件实现多点网络化的电能质量检测。其二是基于PDA(个人数字助理)的便携式无线电能质量检测系统,将PDA应用于电能质量检测,不仅十分有实用价值,而且代表了一种新的测量模式。
参考文献：
[1]. 电力谐波表快速精确算法研究[D]. 向培素. 四川大学. 2001
[2]. 企业配电网电能准确计量及管理节能技术研究[D]. 孟金岭. 湖南大学. 2012
[3]. 叁相谐波电能计量技术研究[D]. 曾博. 湖南大学. 2009
[4]. 电能计量在线监测与远程校准系统的研制[D]. 罗志坤. 湖南大学. 2011
[5]. 基于DSP的电力系统谐波测量研究[D]. 张兵. 哈尔滨工业大学. 2009
[6]. 交流励磁发电机输出电力谐波抑制[D]. 王文举. 浙江大学. 2001
[7]. 基于Nios Ⅱ的高性能电网谐波表的研制[J]. 孙科学, 汤吉波, 史学良. 计算机技术与发展. 2012
[8]. 电能质量终端检测源的研制[D]. 徐志成. 南昌航空大学. 2018
[9]. 整流型负载对电能计量系统的影响研究[D]. 李旭东. 华北电力大学. 2011
[10]. 基于虚拟仪器技术的网络化电能质量检测研究[D]. 陈宵雅. 浙江大学. 2006