基于ARM7处理器的电力系统谐波监测与分析

摘要

电力电子装置谐波是公用电网中最主要的谐波源，近年来随着电力电子设备的应用日益广泛，电网中的谐波污染越来越严重，这种谐波污染对各种电力设备、通信设备及线路都会产生有害的影响，严重时不仅会损坏设备，甚至会造成电力系统事故，直接影响安全生产与生活的正常运行。因此，对电网谐波进行监测与研究是限制、消除谐波危害的前提，也是保证供电系统安全经济运行及保证设备和人身安全的迫切需要。但是很长一段时间以来，对设备安全稳定运行的重视仅仅停留在设备本身质量的提高上，而电能质量对仪器、设备安全稳定运行的影响则长期得不到重视。在这种情况下，必须对电能质量进行实时监测，本文将讨论监测电能质量仪器的原理与设计。
　　 在参阅大量技术文献的基础上，本文提出了基于ARM7的电网谐波仪的总体设计方案和技术指标，然后根据技术指标要求，设计并制作了系统的硬件电路并编写了相应的数据处理软件。系统的核心--微处理器是选用基于ARM7TDMI内核的LPC2132处理器，电网中信号采样的AD转换器是采用美国AD公司推出的一款专门应用于电能质量监测的新型A/D变换器AD73360，通过对电压和电流的采样数据分析计算和所得出影响电网的各次谐波电压和电流的值，各次谐波含有率、谐波畸变率等参数，设计并试制了新型的谐波测试仪。
　　 该谐波测试仪具有运算速度快且精度高、结构简单、造价相对低廉、易于操作、显示功能强等特点。本论文集中讨论了基于ARM7的电力系统谐波测试仪的软硬件设计方法，重点介绍了以下几个部分：(1)系统的总体设计及功能；(2)系统的硬件电路设计，包括电源电路、A/D转换电路、JTAG接口电路、按键输入与液晶显示电路、数据存储电路、实时时钟电路等；(3)系统的软件设计，包括主程序、A/D转换程序、FFT程序的原理和C语言实现等；(4)系统的测试与误差分析部分，经过对实测信号结果的分析，证明该谐波测试仪满足精度要求。