电能质量参数检测系统的研究

摘要

随着电力、电子技术的迅速发展，特别是电炉炼钢、多项可控硅整流、电机变频调速以及洗衣机、空调等家电设备的广泛应用，电网质量问题正变得日益严峻，严重威胁着电力设备的正常使用。及时准确地获得电能质量参数，对工业生产具有重要的指导意义。
　　本论文研究了电能质量各参数的测量算法，特别是针对目前颇受关注的电网谐波检测技术进行了深入的探讨，提出了一种Shannon小波频域内插的小波包分解谐波检测方法，仿真试验表明该方法达到了很好的抗混叠效果，同时还能检测出谐波中的高频成分以及电网中的次谐波干扰。开发了一种新型的电能质量参数检测系统。该测量系统由前置测量模块、接口模块、上位机模块和远程监控模块组成，提供现场检测和远程监控两种工作模式。在前置测量模块中，采用了美国模拟器件公司新近推出的高精度电能转换芯片ADE7758，使用C51语言编写其底层驱动，实现了测量过程中的电能信号采集。在通信模块中，设计了HID类USB1.1串口，以及RS422，RS232串口，保证了前置测量模块与上位机、远程监控模块的实时通信。在上位机模块中，使用VB和MATALAB进行混合编程，设计了电能质量检测系统操作平台，实现了对电能质量参数基本量的测量和对电网谐波的检测、分析，并建立了ACCESS电能质量参数管理数据库对系统测量数据进行管理。在远程监控模块中，设计了基于TCP/IP协议的以太网接口，并借助VBscrip和HTML语言，建立了远程监控平台，实现了对电能质量参数检测系统的远程监控。
　　新型电能质量参数检测系统，数据处理功能强、数据管理方便、系统升级简单、人机交互性好，特别是解决了谐波检测中的抗混叠现象，并且能进行远程监控，具有较大的使用价值和广阔的应用前景。

目录

电能质量参数检测系统的研究

DEVELOPMENT OF THE POWER QUALITY PARAMETER MEASURE SYSTEM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 课题主要内容

第2章 电能质量基本量的测量

2.1 电压电流有效值的测量

2.2 频率测量

2.3 功率及功率因数的测量

2.4 三相不平衡测量

2.5 电压波动及闪变的测量

2.5.1 电压波动及检测

2.5.2 闪变

2.5.3 闪变测量原理

2.5.4 闪变测量的实现

2.6 本章小结

第3章 基于Shannon小波频域内插的小波包变换的谐波检测

3.1 谐波检测方法综述

3.1.1 基于傅立叶变换的谐波检测

3.1.2 基于小波变化的谐波检测

3.2 Shannon小波频域内插小波包分解

3.2.1 小波包理论

3.2.2 Shannon小波函数

3.2.3 Shannon小波频域内插小波包变换数学推导

3.2.4 小波包寻优

3.2.5 结果仿真

3.3 本章小结

第4章 测量系统硬件设计

4.1 系统总体设计

4.2 模拟信号预处理模块硬件设计

4.3 电能信号采集模块硬件设计

4.3.1 ADE7758的性能描述

4.3.2 ADE7758工作模式设置

4.3.3 ADE7758与微控制器的通信

4.3.4 电能信号采集模块硬件电路设计

4.4 通信模块硬件设计

4.4.1 RS422接口电路设计

4.4.2 USB接口硬件电路设计

4.5 以太网远程监控模块硬件电路设计

4.6 本章小结

第5章 测量系统软件设计

5.1 底层软件设计

5.1.1 电能信号采集模块软件设计

5.1.2 USB接口软件设计

5.1.3 远程监控模块软件设计

5.2 上位机操作平台软件设计

5.2.1 量程选择模块程序设计

5.2.2 闪变测量模块程序设计

5.2.3 谐波检测模块程序设计

5.3 远程监控平台软件设计

5.3.1 WinSock简介

5.3.2 基于WinSock的网络编程原理

5.3.3 远程监控软件设计

5.4 本章小结

第6章 试验

6.1 频率的标定与测量

6.2 电压有效值的标定与测量

6.3 电流有效值的标定与测量

6.4 闪变检测仿真

6.5 谐波分析仿真

6.6 本章小结

结 论

参考文献

附录1

附录2

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致 谢