【53页】吴道富的论文简易电能质量监测装置的设计.doc文档高清免费浏览

对于重点性的监测站点，如电气化铁路典型牵引站超大型谐波 源用户机场军事基地等敏感性负荷也可由电力监管中心直接管理。

电能质量般是指电压与电流的幅值频率波形等参量离规定值的偏差。

随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统工业控制及日 常生活中的应用也日益广泛。

方现在，各省监测网 般是以省电力公司或电科院作为电能质量监督管理中心，搭建全省的网络平 台，各供电分公司分别组建子网络，同时数据能够通过局域网向省电能质量监 督管理中心转 简易电能质量监测装置的设计 摘要 绪论 研究的背景 ， ， ， 部分内容简介， 部分内容简介， ， ， ， ， 简易电能质量监测装置的设计 摘要 绪论 研究的背景 电能质量监测的现状与发展 研究的主要内容 电能质量监测装置的算法研究 电能质量监测参数的分析 电能质量监测装置的常用算法 简易电能质量监测装置的硬件电路设计 系统硬件电路的整体功能设计 数据采集模块的设计 电压和电流信号的采集 信号频率捕捉电路的设计 转换接口电路的设计 单片机控制系统及外围电路的设计 单片机最小系统的设计 键盘显示电路的设计 简易电能质量监测装置的程序设计 电能质量监测装置软件主程序设计 同步采样的设计 同步采样的分类 软件同步采样的流程图简易电能质量监测装置的设计 电能参数的计算 电压电流有效值的计算 电源频率的计算 有功功率无功功率的计算 功率因数的计算 电能参数计算的仿真结果 键盘显示程序设计 键盘程序设计 显示程序设计 系统的调试 硬件调试 软件调试 整体调试 总结与展望 参考文献 附录外文文献译文 附录外文文献原文 附录部分程序源代码 致谢 大连大学学位论文版权使用授权书 简易电能质量监测装置的设计 绪论 研究的背景 世纪年代开始出现第代电能质量测试仪，以前的电能质量监测仪的 监测方式具有被动的分散式的针对特定电能质量问题的特点。

从世纪年代开始出现第代电能质量测试仪至今，电能质量监测历 经几十年的发展，已经从被动的分散式的针对特定电能质量问题的监测方 式转变为主动的永久持续的反映系统性能的监测方式。

现在，各省监测网 般是以省电力公司或电科院作为电能质量监督管理中心，搭建全省的网络平 台，各供电分公司分别组建子网络，同时数据能够通过局域网向省电能质量监 督管理中心转发，电力监管中心也可通过访问各子站数据服务器查看各监测点 的原始数据。

对于重点性的监测站点，如电气化铁路典型牵引站超大型谐波 源用户机场军事基地等敏感性负荷也可由电力监管中心直接管理。

电能质量般是指电压与电流的幅值频率波形等参量离规定值的偏差。

随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统工业控制及日 常生活中的应用也日益广泛。

方面大量的非线性负荷非对称设备以及冲击 性负荷的投运，使公用电网中产生了大量的谐波干扰以及电压畸变谐波注入 电压波动和三相不平衡等问题，电能质量不断恶化。

另方面基于计算机微 电子控制技术的设备装置和生产线的不断增加，电网中这些负荷对电能的质 量特别敏感，有时电能质量的不正常会造成严重事故。

因此电能质量问题对当 前开放型经济体系中的影响日益严重，如何保证优良的电能质量成为项重要 的研究课题。

电能质量监测的现状与发展 现在的电能质量监测仪的检测方式具有主动的永久持续的反映系统性 能的特点。

而且电能质量监测系统正在朝着在线监测实时分析网络化和智 能化的方向发展。

未来趋势，国际上电能质量监测系统发展趋势可概括为四点，即网络化 信息化标准化和，可以连续监测公共点的电压偏差频率偏 差电压谐波。

三相电压不平衡度及用户注入网的谐波电流和负序电流，具有 电能质量指标超限报警数据录取电能质量故障分析预报和通信等功能。

研究的主要内容 本文首先介绍了课题的实际意义以及电能质量监测的现状其次对电能质 量参数的计算作了详细的描述，包括电压电流有效值的计算电源频率的计 算有功功率无功功率的计算功率因数的计算等然后完成了对整个系统 的硬件软件设计，包括数据采集电路和显示电路等最后通过系统的调试， 完成了系统的任务。

通过选择电压互感器电流互感器将电源的电压电流信 号转换成低压信号，设计信号调理电路和测频电路测出电源频率经低压信号 采集到单片机内通过定算法计算电源的电压电流有功功率无功功率 和功率因数等参数，实现单路电源电能的质量监测和显示。

简易电能质量监测装置的设计 电能质量监测装置的算法研究 电能质量监测参数的分析 电能质量指标是与电力系统安全经济运行相关的能够对用户正常生产工 艺过程及产品质量产生影响的电力供应综合技术指标描述，它涉及电压电流波 形形状幅值及其频率三大基本要素。

从实用的分析角度出发，可按照电能质 量扰动现象的两个重要表现特征变化的连续性和事件的突发性将电能质量 指标分为两类稳态指标和暂态指标。

稳态指标指那些连续变化的电能质量指标，包括电能质量相关国标规定的 电压偏差频率偏差电压不平衡度谐波和闪变等指标，以及国标中暂时没 有规定的电压陷波载波信号干扰等。

稳态指标的重要特征表现为电压或者电 流的幅值频率和相位差等在时间轴上的任时刻总是在发生小的变化，它们 与额定值之间总是存在定范围内的偏差。

电能质量监测系统要求针对稳态指 标进行连续记录。

暂态指标指那些突然出现的电能质量扰动，包括电压暂降暂升短时电 压中断欠电压和瞬态过电压等，其重要特征表现为电压或者电流在短时间内 严重偏离其额定值或者理想波形。

目前电能质量相关国标对于暂态指标的规定 甚少。

对于暂态指标的监测，通常利用个事件启动信号来进行触发记录，其 记录的数据包括电压和电流波形事件的持续时间以及最大幅值等特征值。

电能质量技术指标的数据分析分为针对单个监测点的分析和系统性分析。

针对单个监测点的分析在大多数情况下，需要对单个监测点的数据进行 分析，以了解该点的电能质量分布情况和变化趋势，或者找出暂态电能质量事 件的原因。

就单个监测点而言，在时刻，描述电能质量的各指标之间存在确定的 相互关系，但是此时通常仅有个或少数几个指标是主要的，根据这几个主要 的指标就可以比较清晰地分析出该监测点的电能质量信息。

但是，对同时刻的物理现象所表现的指标进行分析，只能看出相关指标 的微观联系，通常用于针对暂态电能质量问题的分析，以找出暂态电能质量事 件的原因对于稳态电能质量指标而言，这种微观的分析方法是不太适用的， 因为往往个时刻的组稳态电能质量指标没有多大的实用意义。

现实中往往简易电能质量监测装置的设计 结合段时间内的统计数据进行稳态电能质量指标的统计分析，各指标的统计 结果般不反映诸多现象的时刻特征，但是能够反映其可能包含的物理现象的 综合特征模型，便于进步仿真分析，并提出综合的控制措施。

例如各次谐波 的概率数据集合，通过此数据可以看出负荷的基本频谱特征，判断其属于哪 类负荷，同时也便于分析判断所设置滤波器的支路及其容量等。

系统性分析随着电能质量监测点的增多，监测网络的扩大，管理人员在 时间和精力上往往不能够定期对每个监测点都进行详细的的电能质量分 析。

考虑到电网的特征，电能质量的各个指标实际上在整个电网内有个传递 相互影响的过程。

如谐波在整个电网内的传播，以及个监测点的电压暂降对 其相邻线路的影响等。

因此，针对电能质量指标的分析，必将会发展到个系 统性的层次上，即在整个电网结构的层面上进行全局的系统的电能质量评估 和分析。

当电能质量监测网络达到定规模后，系统所面对的最大问题就是海 量数据的问题。

海量数据会在系统存储容量查询性能等方面给电能质量监测 系统带来很大考验，甚至可能导致整个系统的崩溃。

采用系统性的分析方法， 最大的优势在于可以减少直接面对无用的冗余数据，而只需要面对真正需要深 入分析的电能质量问题。

这种情况下，可以利用数据挖掘技术来实现系统性电 能质量指标分析。

采用数据挖掘技术以后，电能质量监测系统呈现给使用者的 是经过统计整理出来的数据，通过这些数据可以很清晰地了解整个电网内各 个监测点的电能质量总体情况，然后可以选择对于电能质量问题比较严重的监 测点进行深入的分析此时可以采用针对单个监测点的宏观或者微观的分析方 法。

电能质量监测装置的常用算法 电网交流信号的采样交流信号的采样是各个参数计算的基础，也对参数 的计算有着关键的作用。

电能质量参数除了瞬态参数以外般都是以电网的 个周期为单位进行处理的，所以首先要确定电网当前的周期。

然后根据电网