基于FPGA的暂态电能质量扰动检测系统的设计
本文选题:电能质量 + 扰动检测 ; 参考:《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:伴随着工业的现代化,智能加工设备对电力电网的供电质量要求越来越高,同时各种新技术设备的加入,特别是非线性设备广泛地引入到电网系统中,引发电网系统的质量问题。其中,暂态扰动问题因其具备突变性强、起止时刻难于定位且扰动信息不易获取等特征,成为电能质量研究中的焦点问题。因此,在可控范围内消除暂态扰动问题对于电网系统环境的影响,具有十分重要的意义。本文针对电网系统中出现的暂态扰动信号设计了一个检测系统。该系统由数据采集模块和数据处理模块构成。数据采集模块是将电网电压或电流通过电压和电流互感器转换成小电压和小电流信号,然后利用调理电路去掉噪声并进行电位匹配实现从模拟量到数字量的转换。对于采集到的信号,设计了一个以FPGA为核心的数据处理模块,对采集的暂态扰动信号进行实时处理。为了能有效地捕捉到暂态扰动信号,采用一种基于Db4小波的暂态扰动检测算法。对于该算法的FPGA实现,是以DSP Builder设计为基础,依据Mallat算法以滤波器的方式进行搭建,在Simulink平台验证了该方法的可行性,最后将系统小波算法滤波器组模块封装成检测算法IP核,并整合各部分功能模块,采取模拟典型暂态扰动信号源的方法,对所设计的扰动检测系统分别进行功能和时序上的仿真验证。所设计的基于FPGA的暂态电能扰动检测系统,借助FPGA平台的并行数据处理、实时性好等优势,能够实现对扰动信号的快速分析和处理。通过对五种典型扰动信号源的检测结果分析,表明系统实现了对暂态扰动信号起止时间的检测与定位,同时通过标准值和检测系统实测值的误差分析,验证了系统具备可靠的检测精度和时效准确性。
[Abstract]:With the modernization of industry, intelligent processing equipment has higher and higher requirements for the power supply quality of power grid. At the same time, with the addition of various new technology and equipment, especially the non-linear equipment is widely introduced into the power network system. The quality problem of power system is caused. Among them, the transient disturbance problem has the characteristics of strong mutation, difficult to locate at the beginning and end, and difficult to obtain the disturbance information, which has become the focus of power quality research. Therefore, it is very important to eliminate the influence of transient disturbance on the environment of power system in controllable range. In this paper, a detection system for transient disturbance signals in power system is designed. The system consists of data acquisition module and data processing module. The data acquisition module converts the voltage or current of power network into small voltage and small current signal through voltage and current transformer. Then the noise is removed and the potential is matched to realize the conversion from analog to digital. For the collected signal, a data processing module based on FPGA is designed to process the transient disturbance signal in real time. In order to capture the transient disturbance signal effectively, a transient disturbance detection algorithm based on Db4 wavelet is proposed. The FPGA implementation of the algorithm is based on the DSP Builder design, and the filter is built according to the Mallat algorithm. The feasibility of the method is verified on the Simulink platform. Finally, the filter bank module of the system wavelet algorithm is encapsulated into the IP core of the detection algorithm. By integrating various functional modules and adopting the method of simulating the typical transient disturbance signal source, the designed disturbance detection system is simulated in function and time series respectively. The designed transient power disturbance detection system based on FPGA can realize the fast analysis and processing of disturbance signal with the help of the parallel data processing of FPGA platform and the advantages of good real-time performance. By analyzing the detection results of five typical disturbance signal sources, it is shown that the system can detect and locate the starting and ending time of the transient disturbance signal, and at the same time, through the error analysis of the standard value and the measured value of the detection system, It is verified that the system has reliable detection accuracy and time-effect accuracy.
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM930
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,本文编号:1847080
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