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1、河北工程大学 硕士学位论文 分布式电能质量在线监测装置研究 姓名：王晴晴 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：贺洪江 2011-04 摘 要 I 摘 要 随着国民经济和科学技术的迅速发展，以及现代电力电子变流装置和非线性 设备的大量使用，使电能质量问题已经被电力部门和许多重要商业用户所关注， 一方面是电网电能质量的下降，另一方面却是用户对电能质量要求的提高，其矛 盾日益尖锐。因此，如何提高和保证电能质量己经成为我国电力系统面临的重要 问题，对电能质量进行监测与分析具有十分重要的意义。 本文提出了用数字信号处理器（DSP）和单片机相结合的方法来完成分布式电 能质量在线监测装置的研
2、究。在硬件设计方面，主要利用 DSP 数字信号处理速度 快的优势来处理运算量的实时任务，通过其内置的通信接口或者外加通信接口实 现数据交换和协同工作；利用单片机来处理实时性要求不高的系统任务，主要包 括液晶显示、键盘管理、时钟控制、系统配置管理、人机交互等。在软件设计方 面，实现了一种简单实用的高精度谐波分析算法和各参量的计算方法，同时，在 CCS 软件下采用 C 语言和汇编语言编程，使得调试方便，且便于维护和扩展。在 系统通信方面，本文采用 CAN 现场总线技术，设计开发电能质量监测系统通信模 块。由于人们对电能需求及供电质量要求的不断提高，分布式电能质量监测系统 必将得到越来越广泛的应用。
3、 电能质量监测是国家标准顺利有效实施的前提，有利于电力部门加强电能质 量监管、提高电网运行和管理水平，为供用电双方电能质量治理提供决策依据， 并满足电力市场化对电能质量方面的要求。因此，研制满足电力工业需求的电能 质量在线监测装置是当前研究电能质量问题的一个重要方面。 关键词：关键词：电能质量监测；傅里叶变换；数字信号处理；ADS8364 Abstract II Abstract With the rapid development of national economy and science technology, various kinds of electric and electro
4、nic convertors and other non-linear load are widely applicated,this can make the voltage and current waveform distor and result in the serious depravation of electric power quality.So the electric power departments and many important business users now pay more and more attention to the electric pow
5、er quality issue.On the one hand,the quality of electric power has declined,on the other hand the users require to improve the quality of electrical energy.So detecting and analyzing electric power quality is quite significant. Power quality monitoring system which can real-time monitor power grid i
6、nformation and provide power quality and base wave power for user should have the management function of the system and the friendly man-machine interface to be convenient for users to understand the operation condition of power grid. The paper proposes the combining method of DSP and MCU to achieve
7、 the research of the distributed power quality on-line monitoring device. In the hardware design，it mainly uses the advantage of the rapid processing speed of DSP to handle the real-time task of computation, data exchange and cooperative work is realized through the internal communication interface
8、and the external communication interface. MCU is used to handle the system task that the real-time demand is not high, which is mainly including LCD display , keyboard management, clock control, system configuration management and human-computer interaction, etc. In the software design, it realizes
9、a simple and practical high-precision harmonic analysis algorithm and the calculation method of various parameters. At the same time, C language and assembly language is used to make convenient debug and in CCS software. In communication, CAN bus technology is used to power quality monitoring system
10、 communication module. Because people demand the high electricity demand and supply quality, the distributed power quality monitoring system will be more widely application. Power quality monitoring is the premise of the effective implementation of national standard, which helps to strengthen power
11、quality supervision for power sector and raise grid operation and management level, to provide decision-making basis for the power quality management of power supply and be satisfied with the requirements of Abstract III power quality in power market. Therefore, the development of power quality on-l
12、ine monitoring device which can satisfy electric power industry demand is a important aspect of the current research power quality problems. Keywords: Power quality monitoring; FFT; DSP；ADS8364 独创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大学
13、河北工程大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果 由本人承担。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 河北工程大学河北工程大学 有关保留、使用学位论文的规 定。特授权 河北工程大学河北工程大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名：
14、 签字日期： 年 月 日 导师签名： 签字日期： 年 月 日 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 1.1 电能质量问题的提出 早期的电能质量问题主要局限在频率偏差与电压偏移两个方面1。20 世纪 80 年代以来，新兴负荷的出现提高了对电能质量的要求，使电能质量问题不断扩展， 并逐渐引起了电力公司和用户的普遍重视。 从技术角度讲，提供优质电能是由供用电双方共同保证的，因此对电能质量 日益关注的原因是多方面的，主要表现在以下几点2： 现代用电设备对电能质量的要求比传统设备更高。许多新的电器和装置都 带有基于微处理器的控制器和功率电子器件，它们对各种电磁干扰极为敏感。 对电力系统运行总效率的重视
15、程度不断加强，特别在用电设备方面表现突 出。但这些设备的使用会导致电网电气环境污染，致使供电电压干扰加重，给电 力系统安全运行带来直接或潜在的危害。 电力用户已提高了对电能质量的认识，如供电短时电压上升、短时电压下 降、短时电压中断、电路通断引起的电磁暂态现象等实际问题对供电质量的影响。 为满足高效生产流程的需要，维护用电设备的正常运行，越来越多的用户向电力 部门提出了高质量供电的要求，甚至通过签订供电合同和质量协议的方式获得保 证。 电力网的各个部门都是相互联系的，综合协调处理至关重要。任何一个局 部的故障或事件都有可能造成大面积的影响，甚至是重大损失。这迫使供电部门 在保证向用户提供优质电
16、力的同时，还需极力避免遭受用电设备生产的电磁干扰， 维护电网安全运行。因此，解决电能质量问题已成为一项系统工程。 电能质量问题越来越广，造成的危害越来越大，查清电能质量问题发生的 原因和明确责任非常重要。关于电能质量问题发生的原因与责任，供用电双方在 认识和看法上往往存在很大的不同。例如，配电系统普遍采用的电容器投切操作 有可能引起暂态过电压而损坏用户设备，也可能造成用户设备失电，此时用电方 会抱怨供电质量太差，以至于投诉。由于目前电力部门还缺少对类似现象的监测 记录与统计，供电方可能会认为对该工厂的电力供应是正常的。再如，由于用户 电气设备硬件老化、软件不成熟或者控制系统不可预知的错误动作等，可能引起 故障而使电能质量受到影响。所以引起电能质量问题的原因有时是多方面的，不 能简单的把某一事件与同一种特殊的起因联系起来。也正因为电能质量问题产生 河北工程大学硕士学位论文 2 的原因和区分责任的复杂性，更须引起电力用户和电力公司的关注。 1.2 国内外研究现状 国际上对电能质
