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电能质量监测系统的研究与设计

杨黄华  
【摘要】:本文研究的内容是山西省科技厅科技基金资助项目“电能质量监测装置的研究”(200611032)的主要内容之一,是针对当今日益复杂的电能质量问题而提出的。电能质量的研究是组成智能电网的重要内容,是一个跨学科的难点课题,电能质量监测也成为一种新兴技术,并受到国内外电力工作者的重视。本文在充分研究电能质量理论以及检测算法的基础上,设计了一套适应目前市场需求的电能质量监测系统。 本文分析了当前电力系统中电能质量问题的研究现状与存在的问题,详细阐述了影响电能质量问题最主要的四项电能质量指标。在研究电能质量指标定义和检测方法的基础上,重点分析了快速傅利叶算法(FFT),发现采用此方法进行谐波检测的工程应用,检测效果更好。 在上述理论基础上,作者着手设计了一套电能质量监测系统方案。该套系统由前置监测单元、系统检测软件和系统管理软件三部分组成。 前置监测单元具有采样精度高、处理迅速等优点,可以满足系统对采样的要求,为系统检测软件的测量准确度提供了前提保障。 系统检测软件有前置机硬件检测和上位机软件检测两种方式实现。本课题首先研究前置机硬件检测方案,以谐波分析和三相不平衡度分析功能为例对前置机硬件检测方式进行了探讨与实现。限于前置机硬件检测的局限性,作者设计了上位机软件检测方案。上位机软件检测采用VS 2005平台与C#开发语言,大大缩短了电能质量监测系统程序的开发时间,减轻了硬件平台的负担。同时,为使整个监测系统更为高效,本文采用基于FFT构架的上位机软件检测程序,实现一个算法检测多个指标的功能。该程序中,FFT算法不仅能精确的完成谐波检测,同时还为对称分量法提取基波信息,并完成频率检测。在此基础上,作者设计了一种优化的FFT程序,使FFT运算的分辨率可调,以满足电力系统对谐波检测精度日益提高的要求;并对上位机软件检测的应用结果进行了分析,结果表明:上位机软件检测具有良好的实用性、稳定性与精确性。 系统管理软件分为系统数据管理与系统应用管理两部分。本课题在研究系统数据管理时特别考虑分析了PQDIF的标准数据格式,并研究了该文件的应用,为以后PQDIF技术的发展提供了一些参考。 本文的研究工作为电能质量监测做了理论和实际方面的分析与初步应用,对电能质量的研究以及电能质量监测市场的发展具有一定的意义。


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