基于浮点DSP+CPLD的多通道电能质量监测仪的研制

摘要

随着经济的快速发展，一方面交直流混合运行的现代电力系统以及日益多变的电网负荷特性使得电力系统的电能质量日益恶化；另一方面信息工业和精细工业的发展对电能质量提出了更高的要求。这一矛盾使得电能质量问题变得日益突出，也引起供用电双方的高度重视。全面有效地监测是解决电能质量问题的前提，因此研制功能齐全、性能优良、成本合理的多通道电能质量监测仪具有重要意义。
　　 本文详细地介绍了多通道电能质量监测仪的研究、设计和实现，主要内容包括：
　　 首先系统研究了电能质量的内涵和国内外相关标准以及传统稳态、现代稳态和现代暂态这三类电能质量问题的主要监测指标。
　　 然后重点研究了谐波和间谐波、波动和闪变以及短时电压扰动的检测算法。在参考大量相关文献的基础上，对这三种电能质量指标已有的检测算法进行比较、评估和选择，并从应用的角度对选定的算法进行分析、实现和改进：
　　 1)通过对FFT算法应用的主要问题和改进方法进行分析，提出和实现了基于相位差校正法的谐波和间谐波检测算法。
　　 2)通过对电压波动和闪变的概念和原理进行分析，提出和实现了一种三段式的周期性电压波动检测算法，并针对DSP的特点实现了基于IEC闪变仪模型的闪变检测算法。
　　 3)通过对dq变换的原理和应用问题进行分析，实现了基于单相dq变换的短时电压扰动检测算法。
　　 最后根据系统的功能需求和检测算法的计算需求设计了基于浮点DSP和CPLD的硬件系统，并在CPLD和DSP上完成了多通道电能质量监测仪各软件功能模块的设计以及检测算法的实现和优化。
　　 经过测试和检定，本文研制的多通道电能质量监测仪达到设计要求，符合相关国标的规定，具有重大的实用意义和市场价值。