电网数据低噪声同步采集系统的研究

摘要

随着电力系统科学的发展和人们生产生活的需要，国家对电力系统行业投资的逐年加大，电网装机容量不断得到提升，全国电网互联建设正在加快。与此同时，随着现代电力电子技术的发展，越来越多非线性负载被投入使用，这使得电能质量日趋恶劣，稳定性下降，严重影响各相关行业正常的生产运作。为此，对电网数据进行实时精确的采集和快速高效的传送，在今天显得尤为重要。
　　要得到精确的电网数据，就必须提高采集精度，降低采集环节中引入的噪声；要提高传送效率，在改善电力信息网互联质量的同时，要求在数据发送前先对其进行压缩，这就必须针对电网的特点合理选择采样方法，使采集得到的数据有利于存储和压缩。本文正是针对以上两项要求，对电力系统低噪声同步采集系统进行研究和设计。
　　文章介绍了电网数据采集系统的发展和现状，然后介绍了电力系统数据采集常用的非同步采样法和同步采样法，通过实验结果的对比，突出了同步采样法的优势，并对电网同步采集系统拓扑进行了设计。接下来，文章分别详细描述了采集系统三大部分——信号调理部分，数据采集部分和电网频率同步部分的电路设计、噪声分析和降噪措施等等。
　　在信号调理部分中，对互感器、EMI滤波器、抗混叠滤波器和整形电路等模块进行设计和噪声分析。在数据采集部分中，对采样保持电路及其噪声减小措施进行了讨论和实验，对快速多路复用选通开关和A/D芯片外围电路进行选型和设计，并对采集部分进行总体误差及其他关键参数的分析。在电网频率同步部分，文章主要介绍了用于跟踪电网频率并产生采样触发脉冲的锁相环电路的设计，并通过实验测试其可行性，最后分析了电源白噪声对锁相输出精度的影响。

目录

电网数据低噪声同步采集系统的研究

RESEARCH ON POWER NETWORK LOW-NOISE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景和意义

1.2 发展现状及分析

1.2.1 电网数据采集系统的发展

1.2.2 电网数据采集系统的现状

1.3 主要研究内容

第 2 章 电网数据采集方法及其系统设计概述

2.1 数据采集系统概述

2.2 电网数据采集系统

2.3 电网数据采集方法

2.3.1 非同步采样法

2.3.2 同步采样法

2.4 系统总体拓扑和指标的设计

2.5 本章小结

第 3 章 信号调理部分的分析与设计

3.1 引言

3.2 互感器噪声分析

3.3 EMI滤波器设计

3.3.1 电磁干扰及EMI滤波概述

3.3.2 EMI滤波器的参数设计

3.4 抗混叠滤波器设计

3.4.1 抗混叠滤波和线性相位的意义

3.4.2 电路设计及实验验证

3.4.3 零相位滤波器

3.5 DC伺服电路设计

3.6 本章小结

第 4 章 电网频率同步部分的分析与设计

4.1 引言

4.2 整形电路设计

4.3 锁相环电路分析和设计

4.3.1 锁相环工作原理

4.3.2 锁相环数学模型的建立

4.3.3 锁相环倍频电路分析

4.3.4 锁相环电路的设计和调试

4.4 电源噪声对锁相效果的影响分析

4.5 本章小结

第 5 章 信号采集部分的分析与设计

5.1 引言

5.2 采样保持器的设计

5.2.1 不同电路结构的分析

5.2.2 保持跳变及其解决办法的分析

5.3 快速多路复用电路设计

5.4 A/D采样芯片组的设计

5.5 采集硬件电路性能估算

5.6 采样实验结果

5.7 本章小结

结 论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢