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1、大学毕业设计本科毕业设计说明书配电网电能质量的在线检测与治理措置的研究DISTRIBUTION NETWORK POWER QUALITY DETECTIONAND TREATMENT RENEW ONLINE RESEARCH学院（部）：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日II配电网电能质量的在线检测与治理措置的研究摘要随着电力电子技术、自动化技术、计算机技术等先进技术的进一步发展，大功率非线性、冲击性和波动性负荷不断增加，比如大功率的变频设备及拖动装置、电气化铁路、电化工业的整流设备、电弧炉等，这些负荷造成了电网发生波形畸变（谐波）、电压波动、闪变、三相不平衡
2、、非对称性，使得电网电能质量的严重降低。同时，基于计算机，微处理器控制的精密电子仪器在国民经济企业中大量使用，对供电质量的敏感程度越来越高，对电能质量提出了更高的要求，从而使电能质量问题及其解决措施逐渐成为研究的热点。要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。电能质量问题日益突出，电能质量的监测方式主要为在线监测，对电能质量的全天候、全方位准确的实时监测。在准确、快速地检测和分析电能质量的基础上，提出了合理有效的治理措施，对有效提高供电可靠性，改善供电电能质量，确保电力设备发挥正常
3、性能水平等，对电网的安全、经济运行，保障工业产品质量和科学实验的正常运行以及降低能耗等均具有非常重要的研究意义。关键词：配电网，电能质量，在线监测DISTRIBUTION NETWORK POWER QUALITY DETECTIONAND TREATMENT RENEW ONLINE RESEARCHABSTRACT With the power electronics technology, automation technology, computer technology and other advanced technology, further development, high-
4、power nonlinear load impact and increasing volatility and drag equipment, electric railway, electricity and chemical industries rectifier equipment, induction furnace, electric arc furnace, etc, which caused the power grid load waveform distortion (harmonic), voltage fluctuations, flicker, three-pha
5、se balance, asymmetry, making the serious degradation of power quality. Meanwhile, computer-based, microprocessor-controlled precision electronic instrument used extensively in the national enterprise, the power supply is becoming more sensitive to the quality of the power quality put forward higher
6、 requirements, so that the power quality problems and their solutions measures to gradually become a research hotspot. To improve the quality of grid power, we must first make an accurate power quality testing and analysis, measurement grid power quality, and to analyze and determine the cause of a
7、variety of power quality problem is to provide a basis to improve power quality. Power quality issues have become increasingly prominent, the main mode of power quality monitoring for the online monitoring of power quality all-weather, all-round and accurate real-time monitoring. In the accurate and
8、 rapid detection and analysis of power quality based on reasonable and effective governance proposed measures, effectively improve power supply reliability, improve power quality power supply, ensure that the power to play a normal level of performance equipment, etc. on the power grid safety, econo
9、mic operation to protect the quality of industrial products and the normal operation of scientific experiments and reduce energy consumption etc. is very important significance.KEYWARDS: distribution network, power quality, online monitoring大学毕业设计目录42摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 研究电能质量的背景和意义11.2 国内外研究现状11.
10、2.1 电能质量监测系统11.2.2 电能质量治理措施21.3 本文的主要工作32 电能质量理论52.1 电能质量概述52.1.1 电能质量的定义52.1.2 电能质量的分类52.2 电能质量指标和国家标准62.2.1 电压偏差62.2.2 频率偏差62.2.3 谐波62.2.4 电压波动和闪变72.2.5 三相不平衡82.2.6 暂时过电压和瞬态过电压92.3 本章小结93 电能质量检测分析算法103.1 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法103.1.1 运算方式103.1.2 基于倍频旋转变换的谐波测量113.2 基于小波分析的谐波检测方法113.3 基于神经网络的谐波检测方法123.4
11、基于傅里叶变换的谐波检测方法123.4.1傅里叶级数123.4.2 离散傅里叶变化(DFT)133.4.3 快速傅里叶变换(FFT)143.4.4 改进型复序列快速傅里叶变换(FFT)153.4.5其它电能质量参数的计算173.3 本章小结174 配电网电能质量在线监测系统的研究184.1系统硬件设计184.1.2信号调理电路194.1.3过零检测电路224.2 DSP处理模块234.2.1 DSP芯片选型及其详细介绍234.2.2电源264.3串口通信模块274.4键盘及液晶显示模块274.4.1键盘电路284.4.2液晶显示电路294.5本章小结 . 30 5 系统的软件设计315.1主程
12、序设计315.2采样中断程序设计315.3测频中断服务子程序325.4 FFT及参数计算子程序325.5液晶按键子程序335.6 RS485通信子程序335.7本章小结346 电能质量治理措施研究356.1 静止无功补偿装置(SVC)356.2 静止同步补偿器(STATCOM)366.3 注入式混合型有源滤波器(IHAPF)376.3.1 注入支路参数对滤波效果的影响386.4 新型双谐振注入式混合型有源滤波器(DIHAPF)396.4.1 DIHAPF谐波抑制原理与谐波放大分析406.4.2 无功补偿特性分析416.4.3 谐波检测与控制方法426.5 本章小结43总结45参考文献46致谢4
13、71 绪论1.1 研究电能质量的背景和意义 电能是当今社会使用最广泛的能源，其应用程度标志着一个国家的科技、经济发展水平。然而,随着科技和社会的快速发展，电能的使用面临着一个新的问题，那就是电能质量状况不断恶化与社会对电能质量的要求越来越高的矛盾。如何妥善地解决这个问题关系重大，因此成为了高校、企业、研究机构和国家机关等部门关心的热点问题。 近年来我国电网发展迅速，电网规模进一步扩大。而随着电网的不断扩大，各种各样的用电设备尤其是大量的电力电子设备都接入了电网，使得电网的运行环境受到了不同程度的污染。从家用小容量的变流装置，到工业上普遍应用的调速电机、整流逆变装置，甚至大规模的高压直流输电设备
14、，都会向电网注入谐波。电网谐波含量的增加，会导致电气设备寿命缩短、电网网损加大，系统发生谐振的可能性也会增加，可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准确以及计算机、通信受干扰等一系列问题。另外，诸如轧钢机、电力机车、开关电源等用电设备的开关与使用过程，也会对电网产生冲击性、波动性的负荷，并在运行和停运过程中产生电压闪变以及导致三相不平衡度的提高，对电网设备和用户造成直接或潜在的影响。 另一方面，电力市场逐步完善，社会对电能质量的要求也越来越高。特别是在半导体和精密仪器制造等特殊行业，电能质量下降将直接影响其产品的成品率，造成巨大的经济损失。近年来供电部门接收到的电能质量投诉越来越多，表明电能质量逐渐得到关注和重视。包括当前电力系统发展前景最好的智能电网(Smart Grid)都是以满足21世纪用户需求的电能质量为重要特征。可见电能质量问题直接关系到国民经济的总体效益，改善电能质量对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障工业生产、科学实验以及人民生活的正常进行均具有重要意义。为了保证电网安全、稳定运行，向用户提供高品质的电能，必须对影响电能质量的众多因素进行综合治理，改善各项电能质量指标，使其达到国标规定的正常水平。而要提出合理的治理方案，就必须依赖于对电能质量的全天候、全方位准确的实时监测与分析。因此，研发一种新型分层分布式的配电网电能质量实时监测
