非正弦条件下电参测量的研究

论文编号:JD595 论文字数:44580,页数:75

摘要：为做到节约电能并合理高效地利用电能，就需要对电力参数进行准确、实时地监测；所以，电力系统以及电力用户都迫切需要一种安全可靠、实时快速的电参量综合监测仪器，有效地对电参数进行测试。
本论文主要介绍了电力系统中参数测量装置（硬件电路）的主要功能、测量方法、硬件电路、硬件性能和误差分析，首先就是需要对现有的电能测量理论进行整理，选择一个适用的、国内统一的非正弦条件下的功率定义，对非正弦条件下波形畸变对各种电参量的影响作了具体的误差分析，并对非正弦条件下的测量工作中尚需解决的问题作了分析，比较了各种电参量的不同的测量方法的优缺点，选定了基于FFT的频域功率测量方法。同时还并将理论应用于实践，致力于开发出实用的，有效的能应用于非正弦条件下的精确电参量，提供谐波数据的测量装置。
关键词：非正弦条件，功率理论，DSP，FFT

Under the non- sine condition electricity three measure of research
Abstract: For attaining economy electric power to combine reason efficiently the land utilization use electric power, need to be carry on to the electric power parameter accurate, solid hour ground monitor;So, electric power system and electric power the customer be all urgent demand a kind of safety credibility, solid hour fast of electricity three quantity comprehensive monitor, availably to electricity the parameter carry on test.
This thesis was main introduction the parameter in the electric power system measure equip(hardware electric circuit) of main function, measure method, hardware electric circuit, hardware function and error margin analysis, first be need to the existing electric power measure the theories carry on sorting, choice 1 apply of, domestic unify of under the non- sine condition of power definition, to non- sine's condition next form mutation rightness various electricity three quantity of influence make concrete of error margin analysis, and to non- sine under the condition of measure still needed the problem for solve to make analysis in the work, comparison various electricity three quantity of dissimilarity of measure the merit and shortcoming of method, made selection power according to the FFT Pin area measure method.In the meantime return combine theories application in practice, concentrate on development practical, valid of ability application at the non- sine under the condition of precision electricity three quantity, provide Xie wave the data of measure equip.
Keywords: Non- sine condition, power theories, DSP, FFT

目  录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章  绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究目的和意义 1
1.3 本论文的主要工作 2
第2章 非正弦条件下的功率理论 3
2．1 非正弦电路的功率和功率因数 3
2.1.1 有功功率和无功功率 3
2.1.2 视在功率和功率因数 5
2．2 非正弦条件下现有功率定义 5
2.2.1 C. Budeanu提出的功率定义 6
2.2.2 S. Fryze提出的功率定义 6
2.2.3 N. L .Kusters和W. J. M Moore提出的功率定义 7
2.2.4 W. Shepherd和P Zakikhani提出的功率定义 8
2.2.5 Sharon提出的功率定义 8
2.2.6 L.S. C zarnecki提出的功率定义 9
2.3 现有功率理论的分析比较 10
2.3.1 现有功率理论的共同特点一正交分解 10
2.3.2 适用于非正弦条件下功率计量理论 10
2.4 电力系统谐波 11
2.4.1 电力系统谐波的基本概念和性质 12
2.4.2 电力系统谐波的危害 13
2.4.3 电力系统谐波的标准、监测和管理 14
第3章 非正弦条件下电参量的测量 15
3.1 电力系统电参量检测的目的 15
3.2 非正弦条件下电参量的测量方法 16
3.2.1 电压、电流有效值测量 17
3.2.2 频率测量 18
3.2.3 相位差的测量 19
3.2.4 谐波测量 19
3.2.5 功率测量 20
3.3 由谐波造成的电参量测量误差分析 21
3.3.1 电压电流测量误差的分析 22
3.3.2  视在功率测量误差的分析 22
3.3.3  有功功率测量误差的分析 23
3.3.4  无功功率测量误差的分析 23
3.4 非正弦条件下测量需要解决的问题 24
3.4.1 如何反映负荷特性 24
3.4.2 怎样进行责任划分 25
3.4.3 谐波损耗如何评估 26
3.4.4 测量精度如何保证 26
第4章  测量装置的硬件实现 28
4.1 测量装置的硬件设计方案 28
4.1.1 信号转换及调理电路的设计 29
4.1.2 采样模块的设计 31
4.2 系统核心DSP芯片的选择 35
4.3 系统抗干扰设计 41
第5章  综合测量装置的软件设计 42
5.1 系统软件总体结构 42
5.2 主程序流程 42
5.3 主从通讯中断流程 43
5.4 同步采样软件程序流程图和显示模块的设计 46
5.5 系统内存的分配 48
5.6 定点DSP软件中的小数运算与精度保护 49
5.7 系统软件定标因子的选择 50
5.8 FFT变换的误差及其消除方法 51
5.9 各电参量的计算 54
结束语 61
致谢 63
参考文献 64
附录 66非正弦条件下电参测量的研究