电压暂降在线检测系统的研究

发布时间：2017-10-17 17:28

  本文关键词：电压暂降在线检测系统的研究

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【摘要】：电压暂降是发生概率较大的动态电能质量问题,其对敏感型用电设备影响极大,每年因电压暂降而造成的经济损失巨大。对电压暂降特征量的快速、准确检测是实现电压暂降评估与治理的重要依据。本文首先对常用的电压暂降检测算法(有效值法、缺损电压法、小波变换法、dq变换法)进行了研究。分析了各种算法的原理及实现,并通过含噪声、谐波干扰情况下的MATLAB仿真验证比较,给出了各算法的特点,说明了各算法在电压暂降检测(起止时刻、相位跳变、暂降深度)问题中的优缺点。针对传统电压暂降检测算法在检测暂降起止时刻时过于依赖暂降深度的检测(通过设定有效值阈值,判断电压暂降的发生与结束)而存在实时性差的问题,提出了一种基于残差曲线的电压暂降扰动定位方法。通过研究最佳自回归模型的建立原理,在自回归模型的基础上,给出了滑动预测下一采样点数据的方法,进而求取残差曲线,通过残差曲线的突变点定位电压暂降的起止时刻。该方法完全独立于暂降深度的检测,且无需对采样数据进行实时滤波处理,因此检测实时性较高。此外,本文通过MATLAB仿真验证了新方法在不同条件下的检测性能。针对传统电压暂降检测算法在检测相位跳变和暂降深度时存在检测延时大的问题,提出了一种基于超前预测下过零点位置匹配与有效值法的检测方法,用于相位跳变和暂降深度的检测。该方法在自回归模型的基础上,采用了超前预测一周期采样点数据的方式,极大地减少了检测延时时间。同时,为准确匹配过零点位置,设计了一种计算量较小的IIR滤波器用于局部滤波。最后,本文通过MATLAB验证了新方法的检测性能。基于提出的电压暂降检测新方法,设计了一种电压暂降在线检测系统,该系统包括两部分:基于ARM的电压暂降检测装置、基于VB6.0的主站监测软件。基于ARM的电压暂降检测装置移植了μC/OS-II操作系统内核到ARM处理器,并根据硬件模块规划了相应的功能任务。基于VB6.0的主站监测系统软件能够基于硬件、根据所提算法实现电压暂降的在线检测,并建立了SQLite数据库,用于数据的实时存储与查询。最后,对所开发的电压暂降在线检测系统进行了实验测试。测试结果表明,检测装置具有较高的检测精度以及可靠的ZigBee通信能力。
【关键词】：电压暂降 在线检测 自回归模型 超前预测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM714.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10-11
• 1.2 电压暂降国内外研究现状11-15
• 1.2.1 电压暂降问题研究现状12
• 1.2.2 电压暂降相关标准研究现状12-13
• 1.2.3 电压暂降检测算法研究现状13-14
• 1.2.4 电能质量检测装置研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第2章 电压暂降检测算法的分析与仿真16-34
• 2.1 引言16
• 2.2 常用电压暂降检测算法16-32
• 2.2.1 有效值法16-20
• 2.2.2 缺损电压法20-21
• 2.2.3 小波变换法21-27
• 2.2.4 dq变换法27-32
• 2.3 本章小结32-34
• 第3章 基于信号自回归模型的电压暂降检测方法34-62
• 3.1 引言34
• 3.2 信号自回归模型建立原理34-39
• 3.2.1 AR模型基本原理34-35
• 3.2.2 AR模型阶数确定35-38
• 3.2.3 AR模型参数估计38-39
• 3.3 基于残差曲线的电压暂降扰动检测方法39-49
• 3.3.1 AR模型的建立及实现过程39-42
• 3.3.2 基于残差曲线的扰动定位方法42-43
• 3.3.3 仿真分析43-49
• 3.4 基于超前预测的相位跳变和暂降深度检测方法49-61
• 3.4.1 基于AR模型的超前预测方法49-51
• 3.4.2 IIR滤波器的设计51-55
• 3.4.3 基于过零点位置匹配的相位跳变检测方法55-58
• 3.4.4 基于滑动有效值法的暂降深度检测方法58-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第4章 基于ARM的电压暂降检测装置硬件设计62-72
• 4.1 引言62
• 4.2 硬件总体结构设计62-63
• 4.3 电力信号变换模块63-64
• 4.4 信号采集模块64-67
• 4.4.1 波形整形电路65
• 4.4.2 锁相环电路65-66
• 4.4.3 A/D转换电路66-67
• 4.5 微处理器模块67-69
• 4.5.1 STM32F407ZGT6核心处理器电路67-68
• 4.5.2 存储器扩展电路68-69
• 4.6 人机接口模块69-70
• 4.7 通信接口模块70-71
• 4.7.1 ZigBee接口电路70
• 4.7.2 以太网接口电路70-71
• 4.8 本章小结71-72
• 第5章 电压暂降在线检测系统软件设计与实验测试72-86
• 5.1 引言72
• 5.2 ARM软件设计72-75
• 5.2.1 基于 μC/OS-II的ARM主程序72-73
• 5.2.2 电压暂降检测程序73-75
• 5.3 Zig Bee软件设计75-79
• 5.3.1 应用层协议设计75-77
• 5.3.2 ZigBee网络寻址映射77-79
• 5.4 主站监测系统软件设计79-82
• 5.5 实验测试82-85
• 5.5.1 基本电力参数精度测试82-83
• 5.5.2 新型电压暂降检测算法验证测试83-84
• 5.5.3 通信功能测试84-85
• 5.6 本章小结85-86
• 结论86-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士学位期间发表的论文及获得成果92-94
• 致谢94

【参考文献】

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本文编号：1050106