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《四川大学》 2003年
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在线多通道无缝采样分析技术的研究

马文营  
【摘要】: 近年来,电能质量问题逐渐引起人们的重视。一方面由于电力电子器件和非线性设备的广泛应用,使得电网中的电压、电流波形发生畸变,造成电能质量的严重恶化;另一方面由于工业自动化水平的提高,微处理器和PLC等智能器件大量应用于工业过程控制,而这些精细过程控制更容易受到电力系统抖动的影响,因此现代工业对电能质量提出了更高的要求。同时,随着电力工业的快速发展,稳态电能质量问题如电压波动、频率波动、谐波等,已经引起了足够的重视。暂态电能质量问题越来越突出,如电压跌落、骤升、短时断电等现象经常发生,给用户带来了很大的损失。传统的基于有效值理论的监测技术由于时间窗口太长,仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题,因此必需发展满足要求的新监测技术。 电能质量扰动(如谐波、瞬时电压波动等)往往同时出现。现有电能质量监测仪在线分析多项电能指标时采取“采样—分析—采样”串行处理技术,在两组采样数据之间存在分析数据所产生的时间间隔,信息丢失量大,不利于动态电能质量监测。针对上述问题,本文提出了两种方法:在线多通道无缝采样分析技术和递推FFT算法。前者把把采样控制时序与数据处理分析控制时序分离并能够同步,从而,实现多通道的同步数据采集与数据处理同时进行,避免了数据采集与数据处理分时交替进行导致的部分数据丢失;后者对其运算量进行了合理分配,使之不等量地分配在N(N为采样窗口内采样点数)个采样点间隔内进行,实现了对被测信号的不间断采样与分析。通过对两种方法的分析比较,本文采用了前者。通过具体分析现场监测单元对采样通道、采样同步性和采样窗口长度等方面的要求与设计,这种技术采用了基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列)与DSP(数字信号处理器)的在线多通道无缝采样技术的实现,真 正实现了对电力系统电能质量的在线持续监测。 针对电能质量分析,本文采用了周期域分析方法,不仅可对我国现有电能 质量标准方面的大部分参量进行处理和分析,而且也非常适合处理短持续时间 和长持续时间电能质量问题,并能实现实时监测和定量分析。由于数字化测试 系统中定时标尺的有限分辨率,一般而言,取样不可能做到真正意义上的同步。 但是,非同步取样数据与同步取样数据之间必然存在着一定的联系。本文试图 用同步取样序列和一个误差项来表示非同步取样序列,并由此采用了一个基于 FFT的迭代公式。通过非同步取样参量的迭代,使其逐步逼近同步取样参量。 从周期性过程信号频谱分析的角度,这种方法以使频谱泄漏大幅减少甚至消除。 而这种方法并不需要增加单个周期内的取样点数,也不需要几个或更多周期的 取样数据。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP274.2

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