电网波形畸变下电能计量算法研究

发布时间：2017-05-24 19:18

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【摘要】：随着工业的高速发展,电网中用电负荷结构发生了重大变化,导致电网中非线性负载的迅速增加,进而影响电网中实际电压和电流的变化,使电压、电流信号发生十分严重的畸变。传统的电能计量方法已不能适合现实的要求。本文研究电网波形畸变下的电能测量技术,设计了一种在电网波形畸变下可同时计算基波频率以及基波和谐波有功功率以及视在功率的电能测量算法,并给出了该算法的软件实现方案。本算法采用CIC滤波器分别对电压和电流进行各个频率点上的滤波,获得直流、基波和各次谐波的电压和电流信号。基波CIC滤波器输出的基波瞬时电压和电流信号相乘后获得基波瞬时有功功率,再通过直流CIC滤波器滤波后可获得基波有功功率。将基波瞬时有功功率减去基波有功功率后,可基于Prony谐波分析法计算获得基波频率和基波视在功率。当前n时刻得到的基波频率将会用于n+1时刻的基波CIC滤波器的构造。基波频率同时也用于设计m次谐波CIC滤波器。m次谐波CIC滤波器输出的m次谐波电压和电流相乘后获得m次谐波瞬时有功功率,再通过直流CIC滤波器后可获得m次谐波有功功率,m次谐波瞬时有功功率减去m次谐波有功功率之后,可基于Prony谐波分析法计算出m次谐波视在功率。对于以上获得的有功和视在功率,再利用最大似然估计法MLM对有功和视在功率的结果进行校正,从而提高有功和视在功率的测量精确度。本文对算法进行Matlab仿真,仿真结果表明,算法能实时跟踪基波频率,同时能够比较准确地测量出基波/谐波有功功率和视在功率。
【关键词】：电能测量 CIC滤波器 Prony谐波分析法 最大似然估计法
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 电能计量技术概述9-11
• 1.2 电网波形畸变11-12
• 1.2.1 谐波的定义11
• 1.2.2 谐波的危害11-12
• 1.3 电网波形畸变下的电能计量技术发展现状12-14
• 1.3.1 国内外技术发展现状12-13
• 1.3.2 当前市场上电能计量表13-14
• 1.4 论文的主要工作及内容安排14-15
• 第二章 基于三点法的电能测量算法分析15-21
• 2.1 基于三点法的电能测量算法原理15-17
• 2.2 基于三点法的电能测量算法仿真与分析17-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 基于Prony的电能测量算法设计21-43
• 3.1 算法总体框架21-23
• 3.2 CIC滤波器设计23-28
• 3.2.1 CIC滤波器设计原理23-25
• 3.2.2 直流CIC滤波器设计25-26
• 3.2.3 基波CIC滤波器设计26-27
• 3.2.4 谐波CIC滤波器设计27-28
• 3.3 基于Prony的频率测量法设计28-37
• 3.3.1 Prony谐波分析法简介28-29
• 3.3.2 Prony谐波分析法在电力系统的适用性29-30
• 3.3.3 基于Prony的频率测量方法原理30-31
• 3.3.4 基于Prony的频率测量法设计31-33
• 3.3.5 基于Prony的频率测量法仿真分析33-37
• 3.4 基于Prony和MLM的视在功率计算法设计37-42
• 3.4.1 MLM最大似然估计法的基本原理37-38
• 3.4.2 基于Prony和MLM的视在功率计算法设计38-40
• 3.4.3 基于Prony和MLM的视在功率计算法仿真分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 基于Prony的电能测量算法实现43-52
• 4.1 算法的软件实现流程43-44
• 4.2 CIC滤波器的软件实现44-49
• 4.2.1 直流CIC滤波器软件实现45-46
• 4.2.2 基波CIC滤波器软件实现46-48
• 4.2.3 谐波CIC滤波器软件实现48-49
• 4.3 基于Prony的频率测量法的软件实现49-51
• 4.4 基于Prony和MLM的视在功率计算法的软件实现51
• 4.5 本章小节51-52
• 第五章 总结与展望52-53
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-56

【参考文献】

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1 张晓冰;畸变信号条件下电网功率潮流分析与电能计量新方法研究[D];哈尔滨理工大学;2007年

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本文编号：391733