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非线性负荷计量系统研究

发布时间:2018-04-24 01:06

  本文选题:电能计量 + 谐波电能 ; 参考:《华北电力大学》2012年硕士论文


【摘要】:电能是电网与电厂、供电企业与用户、电网与电网之间经济结算的依据,电能计量的准确性和合理性直接关系到双方的经济利益。随着现代工业的快速发展,大量的非线性负荷接入电网,导致大量谐波注入电网,使电能质量下降,影响了电力用户的正常工作,同时也严重影响了电网电能计量。因此,研究非线性负荷的计量装置可以为处罚谐波源用户提供依据,这不仅具有理论意义也有实际价值。 本文首先论述了谐波情况下的电能计量现状,比较全面的分析了谐波对感应式电能表和电子式电能表电能计量的影响。在详细阐述了谐波电能计量与分析必要性和非线性负荷计量方式的基础上,着重研究了谐波分析算法,对使用FFT算法带来的频谱泄漏和栅栏效应进行了分析,并探讨了窗函数在谐波分析中的应用。提出了基于Hanning窗插值FFT算法的谐波电能计量方法,并在MATLAB中进行了仿真实验,验证了该算法的正确性。 在理论分析的基础上,研究了典型电能计量装置的结构特点,并针对电力行业中非线性负荷的计量问题,本文提出了非线性负荷计量系统的设计方案,该计量系统采用AD+双CPU的方案,信号采集采用美国AD公司的新型AD转换器AD73360,数据处理单元选用TI公司生产的数字信号处理芯片TMS320F206,并采用基于CortexTM-M332位RISC内核的STM32F103RBT6芯片作为管理控制CPU。研究分析了系统的工作原理及实现的功能,并重点研究了系统的硬件电路设计,包括信号采集电路设计、DSP数据处理电路设计、MCU管理控制电路设计、电源电路设计、通讯电路设计等。综合硬件设计,软件设计采用模块化的编程思想,研究了软件系统的总体设计方案,并详细分析了数据采集和数据处理模块的软件实现。 本文设计的非线性负荷电能计量系统能够实现非线性负荷谐波分析和电能的准确计量,具有可扩展性,便于系统的硬件和软件升级,具有很好的应用价值。
[Abstract]:Electric energy is the basis of economic settlement between power grid and power plant, power supply enterprise and user, and the accuracy and rationality of electric energy measurement are directly related to the economic interests of both sides. With the rapid development of modern industry, a large number of nonlinear loads are connected to the power network, resulting in a large number of harmonics injected into the power network, which makes the power quality decline, affects the normal work of power users, and seriously affects the power grid energy measurement. Therefore, the research on the measuring device of nonlinear load can provide the basis for punishing the users of harmonic source, which is not only of theoretical significance but also of practical value. In this paper, the current situation of electric energy measurement under harmonic wave is discussed, and the influence of harmonics on electric energy measurement of inductive watt-hour meter and electronic watt-hour meter is analyzed comprehensively. On the basis of expatiating the necessity of harmonic energy measurement and analysis and nonlinear load measurement, the harmonic analysis algorithm is studied, and the spectrum leakage and fence effect caused by using FFT algorithm are analyzed. The application of window function in harmonic analysis is also discussed. A method of harmonic energy measurement based on Hanning window interpolation FFT algorithm is proposed, and the simulation experiment in MATLAB is carried out to verify the correctness of the algorithm. On the basis of theoretical analysis, the structural characteristics of typical electric energy metering device are studied. Aiming at the problem of nonlinear load measurement in power industry, the design scheme of nonlinear load metering system is put forward in this paper. This metrology system adopts the scheme of AD double CPU, the signal collection adopts the new AD converter AD73360, the data processing unit uses TMS320F206, which is produced by TI company, and the STM32F103RBT6 chip based on CortexTM-M332 bit RISC core is used as the management control CPUU. The working principle and realization function of the system are analyzed, and the hardware circuit design of the system is emphasized, including signal acquisition circuit design, DSP data processing circuit design, MCU management control circuit design, power supply circuit design. Communication circuit design etc. The overall design scheme of the software system is studied, and the software realization of the data acquisition and data processing module is analyzed in detail. The nonlinear load power measurement system designed in this paper can realize nonlinear load harmonic analysis and accurate measurement of electric energy. It is extensible, easy to upgrade the hardware and software of the system, and has good application value.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM933.4

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本文编号:1794442

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